Eine intelligente Petrischale soll in Zukunft helfen, Giftstoffe und unerwünschte Nebenwirkungen neuer Medikamente schneller zu identifizieren. Verantwortlich dafür ist eine speziell entworfene Oberfläche aus porösen Siliziumkristallen, mit deren Hilfe selbst kleinste Veränderungen lebender Zellen schnell und sicher registriert werden können. So gelang es amerikanischen Forschern in ersten Versuchen mit dem neuen Material beispielsweise, die Reaktion von Rattenleberzellen auf das Schmerzmittel Paracetamol zu erfassen, bevor die Veränderung mit einer anderen Methode erkennbar war.
Das Geheimnis der Siliziumoberfläche sind viele winzige Löcher, die nur wenige tausendstel Millimeter groß sind. Sie sorgen dafür, dass auftreffendes Licht vom Kristall auf eine ganz bestimmte Art und Weise reflektiert wird. Da lebende Zellen auf einer solchen Oberfläche jedoch nur schlecht gezüchtet werden können, füllten die Forscher um Michael Schwartz für ihre schlaue Petrischale einen Teil der Löcher mit dem Kunststoff Polystyrol auf, der auch für herkömmliche Zellkulturgefäße verwendet wird. Anschließend ließen sie Rattenleberzellen auf ihren Schalen wachsen und behandelten einige der Kulturen mit Giftstoffen wie Cadmiumchlorid oder dem Schmerzmittel Paracetamol.
Als die Forscher die verschiedenen Zellen mit Licht bestrahlten, konnten sie einen deutlichen Unterschied zwischen den behandelten und den unbehandelten Schalen erkennen: Die Oberfläche der Gefäße, die die Giftstoffe enthielten, streute das Licht sehr viel stärker als die mit den unbelasteten Zellen. Verantwortlich dafür sind geringfügige Veränderungen von Form und Größe der Zellen, die durch die zugegebenen Substanzen hervorgerufen wurden, erklären die Wissenschaftler.
Der neue Test ermögliche es, viele Substanzen innerhalb kurzer Zeit und mit wenig Aufwand auf toxische Wirkungen zu untersuchen, wie es beispielsweise für die Entwicklung neuer Medikamente notwendig ist, so die Forscher. Auch sei es mit der neuen Petrischale im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden sehr einfach, unerwünschte Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Wirkstoffen zu entdecken. Leberzellen eigneten sich für solche Tests besonders gut, weil sie auch im Körper für die Verarbeitung von Giftstoffen zuständig sind und aus diesem Grund sehr sensibel auf solche Substanzen reagieren. Obwohl bislang ausschließlich Rattenleberzellen eingesetzt wurden, sei es problemlos möglich, das System auf menschliche Zellen umzustellen, so die Forscher.
Michael Schwartz (Universität von Kalifornien, San Diego) et al.: Langmuir, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1021/la060420n ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
