Universitätsklinikum Essen AöR
Erstmals sichtbar gemacht: DNA-Transport zwischen Zellen
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Erstmals sichtbar gemacht: DNA-Transport zwischen Zellen
Zellen tauschen verschiedene Moleküle über kleine extrazelluläre Vesikel aus, unter anderem DNA. Wie der DNA-Transport im Zellinneren genau verläuft, blieb bislang jedoch unklar. Die mikroskopischen Untersuchungstechniken scheiterten an zu geringen Auflösungen und ungeeigneten Fluoreszenzfarbstoffen. Nun konnten Forschende des Universitätsklinikums Essen, der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg‑Essen (Arbeitsgruppe von PD Dr. Basant Kumar Thakur) und des Max‑Planck‑Instituts für Polymerforschung in Mainz (Arbeitsgruppe von Dr. Xiaomin Liu) erstmals sichtbar machen, wie DNA von kleinen extrazellulären Vesikeln zwischen menschlichen Zellen transportiert wird. Die neu entwickelte Bildgebung bietet eine wichtige Grundlage, um die Rolle vesikulärer DNA in Gesundheit und Krankheit weiter zu erforschen.
Die kürzlich im "Journal of Translational Medicine" vorgestellten Aufnahmen zeigen, dass die Vesikel-assoziierte DNA in winzigen Clustern organisiert ist und nur selten mit klassischen Vesikel-Markern zusammen auftritt.
Die Technik hinter den Bildern
Mithilfe einer weiterentwickelten Form der Super‑Resolution‑Mikroskopie, der sogenannten Single Molecule Localization Microscopy (SMLM), gelang es dem Team erstmals, nanoskalige Bilder von Vesikel‑assoziierter DNA (EV‑DNA) unter physiologischen Bedingungen aufzunehmen. Durch den Einsatz von BODIPY, einem äußerst stabilen, grün blinkenden Fluorophor, in Kombination mit einer Nanobody‑basierten Markierung des Vesikelmarkers CD63, konnten die Forschenden EV‑DNA so präzise abbilden wie noch nie zuvor.
EV-DNA tritt anders auf als erwartet
Die Studie zeigte, dass EV‑DNA winzige Cluster bildet – viele davon kleiner als 50 nm – und nur selten mit klassischen CD63⁺‑Vesikeln co‑lokalisiert. Dies deutet darauf hin, dass DNA über unterschiedliche EV‑Subtypen transportiert wird. Zudem entdeckte das Team, dass nur ein geringer Anteil der EV‑DNA in unmittelbarer Nähe des Immunsensors cGAS lokalisiert ist, was auf eine selektive oder vorübergehende Aktivierung angeborener Immunwege hindeutet. Beides wollen die Forschenden zukünftig weiter untersuchen.
„Diese innovative Bildgebungsstrategie eröffnet neue Möglichkeiten, um besser zu verstehen, wie EV‑DNA zur Immunaktivierung, zur Krebsprogression und zur interzellulären Kommunikation beiträgt, und schafft die Grundlage für zukünftige Live‑Cell‑ und mehrfarbige nanoskalige Untersuchungen“, sagt PD Dr. Thakur, leitender Autor dieser Arbeit.
Link zur Originalveröffentlichung:
Single-molecule localization microscopy imaging of extracellular vesicle DNA in recipient cells
https://link.springer.com/article/10.1186/s12967-025-07563-3#Abs2
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