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Auswertung von Mikrovesikeln mit der Elektronenmikroskopie

04.01.2016

In der medizinischen Forschung werden von Körperzellen produzierte Mikrovesikel zur Diagnose von Krankheiten herangezogen. Im Rahmen eines europäischen Projekts (EMRP HLT02, www.metves.eu) wurden diese Vesikel mit Hilfe der Elektronenmikroskopie abgebildet und mit einer speziell entwickelten Software erkannt und hinsichtlich ihrer Größe ausgewertet.

Für medizinische Diagnosen benötigt der Arzt zuverlässige Informationen, die unter anderem durch labormedizinische Analysen von Körperflüssigkeiten wie z.B. Blut gewonnen werden. Diese Körperflüssigkeiten enthalten u.a. Zellfragmente (Mikrovesikel), die sich bei Krankheiten wie Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen unterscheiden und sich daher prinzipiell als Biomarker zur Diagnose eignen. Die Isolierung und Charakterisierung dieser mikroskopisch kleinen Mikrovesikeln (typische Größe 200 nm und darunter) ist jedoch schwierig, und es zeigten sich in der Vergangenheit bei der Identifikation und Vermessung dieser Mikrovesikeln große Unterschiede sowohl zwischen unterschiedlichen Messinstrumenten und als auch zwischen verschiedenen Laboratorien.

Um das Potenzial von Mikrovesikeln als Biomarker für die Diagnose besser nutzen zu können, ist deshalb ein verbessertes Verständnis und eine Standardisierung der Messverfahren notwendig. Diese Fragestellungen waren Inhalt eines kürzlich abgeschlossenen, von der EU geförderten Forschungsprojekts  [1], bei dem unter medizinischer Leitung des Academic Medical Center der Universität Amsterdam verschiedene Institute, darunter die PTB, zusammen gearbeitet haben. Eine der PTB-Aufgaben in diesem Projekt war die Untersuchung von Mikrovesikeln mit der Rasterelektronen-Mikroskopie (REM).  Abb. 1 zeigt torusförmige Mikrovesikeln, die mit einem speziellen Verfahren abgebildet wurden (Transmission Scanning Electron Microscoppy, TSEM [2]) und mit einer selbstentwickelten Bildverarbeitungssoftware erkannt und hinsichtlich ihrer Größe ausgewertet werden konnten [3]. In Abb.2 sind die erkannten Mikrovesikel mit einer roten Umrandung markiert. Es ist geplant, das Programm als Open Source - Software unter GitHub  zu veröffentlichen. (P. Cizmar, E. Buhr, FB 4.2, egbert.buhr(at)ptb.de)

Literatur:

 [1]       EMRP project “Metrological characterisation of micro-vesicles from body fluids as non-invasive diagnostic biomarkers” (METVES), jointly funded by the EMRP participating countries within Euramet and the European Union,   http://www.metves.eu/

 [2]       T. Klein, E. Buhr, C.G. Frase, TSEM - a Review of Scanning Electron Microscopy in Transmission Mode and its Applications, in: Advances in Imaging and Electron Physics, Volume 171, 297-356 (2012)

 [3]       Y. Yuana, A. N. Böing, A. E. Grootemaat, E. van der Pol, C.M. Hau, P. Czimar, E. Buhr, A. Sturk, R. Nieuwland, Handling and Storage of Human Body Fluids for Analysis of  Extracellular Vesicles, J. Extracellular Vesicles 4, 29260 (2015)

Bild 1: TSEM-Aufname von torusförmigen, ca. 200 nm großen Mikrovesikeln.

Bild 2: Wie Bild 1, zusätzlich sind die als Mikrovesikel erkannten Strukturen mit der roten Umrandung gekennzeichnet.