Mikrofluidik-Chip für Pflanzenzellen
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Was war die Frage hinter dieser Arbeit? Leben ist Kommunikation. Die Zellen eines Organismus, aber auch verschiedene Organismen stehen in fortwährendem Austausch miteinander. Nur so kann sich Leben ohne einen Big Boss selbst organisieren. Die elektrische Kommunikation unserer Nervenzellen ist uns vertraut - der Löwenanteil der zellulären Kommunikation geschieht jedoch auf chemischem Wege. Da wird verhandelt, aber auch betrogen, aus dem Kontext gerissen und geantwortet. Können wir diesem chemischen Dialog zuhören und ihn vielleicht eines Tages sogar steuern? Wie sind wir die Frage angegangen? Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Guber am Institut für Mikrostrukturtechnologie am Campus Nord haben wir über die Jahre hinweg einen Mikrofluidikchip für Pflanzenzellen entwickelt. Damit lassen sich verschiedene Zellen gemeinsam kultivieren, so dass chemische Kommunikation möglich wird, obwohl die Abstandsregeln strikt eingehalten werden. Was kam heraus? In unserer neuen Arbeit untersuchen wir nun exemplarisch, was man mit diesem modularen Chip-System anfangen kann. Wir zeigen, dass einsame Pflanzenzellen sich nicht mehr teilen, aber mithilfe des Chips wieder zur Teilung angeregt werden, wenn sie über den mikrofluidischen Strom die Gegenwart anderer Zellen wahrnehmen (Quorum Sensing). Wir zeigen weiterhin, dass man mit dem Chip studieren kann, wie Pilze, die mit dem Esca Syndrom zusammenhängen (einer Rebkrankheit, die infolged des Klimawandels immer bedrohlicher wird) in Antwort auf Pflanzenzellen Toxine abgeben. In einer dritten Anwendung spielen wir dann metabolisches LEGO und bringen zwei unterschiedliche Zell-Linien aus der Medizinalpflanze Catharanthus roseus dazu, gemeinsam, in einer Art chemischer Teamarbeit, Vindolin zu produzieren, den unmittelbaren Vorläufer der wertvollen Anti-Tumorstoffe Vinblastin und Vincristin. Der Chip ist ein wichtiger Meilenstein bei unserem Interreg-Projekt DialogProTec. Veröffentlichung 172. Finkbeiner T, Manz C, Raorane M, Metzger C, Schmidt-Speicher L, Shen N, Ahrens R, Maisch J, Nick P, Guber A (2021) A modular microfluidic bioreactor to investigate plant cell-cell interactions. Protoplasma 259, 173-186 - pdf |