Neue Methoden für ein sensitives, quantitatives und dreidimensionales Multiplexverfahren auf Basis von Kopplungstechniken zur Erforschung des Wirkmechanismus von Zinktransportern im alternden Mausgehirn

• Antragsteller: Professor Dr. David Clases
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417283954

Die Konzentrationen von zahlreichen Zinktransporterproteinen und weiteren assoziierten Biomolekülen spielen eine elementare Rolle innerhalb des Gehirns, um zu lernen, ein Gedächtnis auszubilden aber auch im kognitiven Verfall. Die zellulären und molekularen Hintergründe sind noch immer weitgehend unbekannt. Das Ziel dieses Projektes ist daher neue, hochsensitive Techniken zu entwickeln, die es ermöglichen den Wirkmechanismus und alterbedingte Veränderungen von Zink und seinen Kofaktoren im Gehirn einer Maus als Modelorganismus zu erforschen. Die Innovation dieses Projektes liegt dabei in der Entwicklung und Anwendung eines hochsensitiven und quantitativen Multiplexverfahrens zur räumlichen Auflösung von Elementen und Proteinen in Gewebeschnitten mittels der Immunhistochemie (IHC)-gestützten Laserablations-induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS).Um ein Multiplexverfahren mittels LA-ICP-MS zu ermöglichen, werden Antiköper zunächst mit einem stabilisotopenangereicherten Lanthanoid konjugiert. Eine Charakterisierung der Konjugate soll auf Basis einer neuen Gröβenausschlusschromatographie (SEC)-ICP-MS Methode erfolgen: Ein neuer Detektionsmechanismus auf Basis einer Reaktionszelle soll ermöglichen die Antikörperkonzentration über den Schwefelgehalt zu bestimmen. Gleichzeitig soll mit Hilfe einer on-line Stabilisotopenverdünnungsmethode (IDA) der Metallgehalt pro Antikörper bestimmt werden. Zusätzlich soll diese Methode angewendet werden, um die Qualität der konjugierten Antikörper zu gewährleisten.Im zweiten Schritt soll eine robuste IHC Methode entwickelt werden, die ein Multiplexverfahren von ausgewählten Zinktransporterproteinen im Mausgehirn mittels LA-ICP-MS ermöglicht. Die im ersten Schritt entwickelte Methode zur weiteren Charakterisierung von konjugierten Antikörpern wird dabei von zentraler Bedeutung sein, um den Metallgehalt mit der Proteinkonzentration in Verbindung zu bringen. Um den Metallanteil in einem Gewebeschnitt genau zu quantifizieren, soll weiterhin eine neuartige on-line IDA Methode für die LA-ICP-MS entwickelt werden. Die Leistungsfähigkeit dieser Technik soll anschlieβend instrumentell optimiert werden, wodurch sich Kontraste und die Bildauflösung verbessern lassen.Im dritten Schritt sollen die Techniken der vorherigen Schritte kombiniert werden, um die Expression von ausgewählten Zinktransporterproteinen sowie die Zinkverteilung im alternden Mausgehirn zu untersuchen. Dazu werden Gehirngewebeschnitte von trainierten Mäusen in verschiedenen Alterstufen näher betrachtet, um eine alters- und gedächtnisabhängige Veränderung der Transportproteine und des Zinks zu erforschen. Es wird vermutet, dass genau diese Faktoren einen erheblichen Einfluss auf das Erinnerungsvermögen haben. Zuletzt soll durch die sequentielle Analyse von Parallelschnitten ein dreidimensonaler Mausgehirnatlas erstellt werden, der die elementare Zinkverteilung und die der assoziierten Transporterproteine im Verlauf des Alterns abbildet.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Philip Doble, Ph.D.