29 Beobachtung eines einzelnen Virus: Der Infektionsweg in die lebende Zelle

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24. September 2001

"Wir haben ein neues bildgebendes Verfahren entwickelt, das die Visualisierung eines einzelnen Virus auf seinem Infektionsweg in eine lebende Zelle erlaubt." Mit diesen Worten fasste Professor Dr. Christoph Bräuchle (Ludwig-Maximilians-Universität München) am 24. September auf der Pressekonferenz der Gesellschaft Deutscher Chemiker anlässlich der GDCh-Jahrestagung Chemie 2001 seine bahnbrechenden Arbeiten zusammen, die der Bekämpfung von Virusinfektionen und der Entwicklung von Viren als Genfähren in der Gentherapie dienen.

Zu dem Verfahren mit hohem Anwendungspotential in Medizin und Pharmazie gibt es keine Alternativen. Und so gehen die Wissenschaftler vor: Das Virus wird mit nur einem einzigen Molekül eines fluoreszierenden Farbstoffs markiert, um Störungen der Virus-Zellwechselwirkung auszuschließen und unter rein physiologischen Bedingungen arbeiten zu können. Das Fluoreszenzsignal des Labels wird über hochsensitive Einzelmolekülmikroskopie in Echtzeit mit hoher Orts- (40 Nanometer) und Zeitauflösung (10 Millisekunden) verfolgt und dadurch die Bahn des Virus sichtbar gemacht. So können die einzelnen Stadien einer Virusinfektion im Detail beobachtet werden. Man sieht z.B. das einzelne Virus auf die Zellmembran zuwandern, die Bindung mit dem Rezeptor an der Zelloberfläche eingehen, das Durchdringen der Zellmembran, die Diffusion des im Endosom verpackten Virus sowie das Freikommen des Virus in das Cytoplasma der Zelle. Auch der Transport der Viren mit Hilfe von Motorproteinen zum Zellkern und letztlich die Niederlegung der DNA im Zellkern können im Einzelnen studiert werden. Der aufgezeichnete Film eröffnet den Zugang zum "Drehbuch" der Virusinfektion. Das Verfahren wurde möglich durch die Kooperation von Nano- und Biowissenschaften im Sinne des Mottos "Nano meets Bio".

Abb.: Bahnen einzelner Viren auf Ihrem Weg zum Zellkern: (1) Virus diffundiert zur Zelle, (2) Virus im mehrfachen Kontakt mit der Zellmembran, (3) Virus durchdringt die Zellmembran und diffundiert im Cytoplasma, (4) Virus durchdringt die Kernmembran und diffundiert im Nucleoplasma.