Wie schwer ist das Leben?
Schweizer Forscher haben eine Waage entwickelt, mit der man eine Zelle wiegen kann.
Egal ob Mensch, Fliege oder Gänseblümchen. Lebewesen bestehen aus Zellen. Doch wie viel eine einzelne Zelle wiegt und wie sich ihr Gewicht verändert, das konnte man nicht feststellen. Bis jetzt.
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben eine Zell-Waage entwickelt, mit der sich erstmals sowohl das Gewicht einzelner lebender Zellen schnell und präzise bestimmen lässt als auch dessen Veränderung über die Zeit. Die Erfindung stößt auch außerhalb der Biologie auf großes Interesse.
Mit dieser ist es nicht nur möglich, die Masse lebender Zellen innerhalb kürzester Zeit zu bestimmen, sondern auch zu verfolgen, wie sich deren Gewicht über die Zeit verändert. Die Waage kann Änderungen im Bereich von Millisekunden auflösen und ist dabei auf das billionstel Gramm genau.
In einem in „Nature“erschienenen Fachartikel berichten die Forscher von einer mit der Waage ermittelten überraschenden Entdeckung: „Wir haben festgestellt, dass das Gewicht lebender Zellen kontinuierlich um ein bis vier Prozent schwankt, während sie ihr Gesamtgewicht regulieren“, sagt David Martínez-Martín, der die Zell-Waage entwickelt und gebaut hat. Tote Zellen zeigen diese Schwankungen im Sekundenbereich nicht.
Gewogen werden die Zellen unter kontrollierten Bedingungen in einer Zellkulturkammer. Der Wägearm besteht aus einem winzigen, transparenten, mit Collagen oder Fibronektin beschichteten Siliziumplättchen. Er wird zum Boden der Kammer gefahren, stupst dort eine Zelle an und nimmt sie auf. „Für die Messungen hängt die Zelle quasi kopfunter an der Unterseite eines winzigen Federbalkens“, sagt Gotthold Fläschner, einer der Hauptbeteiligten an der Entwicklung der neuen Waage. Auf der Seite, an welcher der mikroskopische Federbalken befestigt ist, wird dieser mit Hilfe eines blauen, pulsierenden Lasers minimal zum Schwingen angeregt. Ein zweiter, sehr schwacher infraroter Laser misst vorn, wo die Zelle hängt, die Schwingungen, zuerst ohne und dann mit Zelle. Aus der Differenz der beiden Schwingungen lässt sich die Masse der Zellen errechnen. Die Zellwaage ist besonders für die Medizinund Pharmaindustrie interessant. Mit ihr könnte man das krankhafte Wachstum von Zellen und den Einfluss von Medikamenten darauf untersuchen.