Was ist Elektroporation?
Elektroporation ist ein Prozess, bei dem die Plasmamembran einer Zelle vorübergehend porös gemacht wird, damit Moleküle sie ungehindert passieren können. Es gibt eine Reihe von Anwendungen für dieses Verfahren, angefangen von der DNA-Transfektion von Organismen, die im Labor untersucht werden, bis hin zur Möglichkeit der gezielten Abgabe von Medikamenten wie Chemotherapie, die mithilfe von Elektroporationstechniken direkt in Krebszellen gezwungen werden könnten. Mehrere Hersteller von wissenschaftlichen Geräten stellen Geräte her, die für die Elektroporation verwendet werden können.
Bei dieser Prozedur wird ein elektrischer Strom in eine Zelle oder eine Gruppe von Zellen eingeführt. Studien haben gezeigt, dass die Elektroporation sowohl in vitro als auch in vivo an lebenden Zellen innerhalb und außerhalb des Körpers eines Wirtsorganismus, einschließlich einzelliger Organismen, durchgeführt werden kann. Der elektrische Strom unterbricht die Plasmamembran der Zellen und erzeugt Öffnungen, wo sie vorher nicht existierten.
Befindet sich eine Substanz in Lösung mit den Zellen, passiert sie nach dem Einleiten des elektrischen Stroms die Zellmembran. Dann können sich die Zellen ausruhen und erholen. In einigen Fällen können bis zu 80% der Zellen erfolgreich mit der interessierenden Substanz durchdrungen werden. Sobald sich die Zellen erholt haben, können sie kultiviert und getestet werden, um zu bestätigen, dass die Elektroporation erfolgreich war.
Die Elektroporation hat einige Nachteile. Ein Problem ist, dass, wenn die Elektrizitätsmenge nicht sorgfältig berechnet wird, Zellschäden auftreten können. Dies ist unerwünscht, wenn das Ziel darin besteht, gesunde Zellen zu erhalten, die in der Forschung verwendet werden können, oder wenn das Ziel darin besteht, einer Zelle in einem Organismus etwas zuzuführen, ohne die Zelle zu beschädigen. Es ist auch nicht möglich zu kontrollieren, was durch die Zellmembran passiert, was bedeutet, dass potenziell schädliche Moleküle in die Zelle gelangen können, wenn die Lösung Verunreinigungen enthält oder die Elektroporation in einer kontrollierten Umgebung nicht stattfindet.
Im Labor wird mittels Elektroporation DNA zum Zweck der Gentechnik in Zellen eingebracht. Theoretisch könnte das gleiche Verfahren auch für die Gentherapie in lebenden Organismen angewendet werden. Mit Hilfe der Elektroporation können auch Plasmide, Medikamente und andere Arten von Molekülen durch die Zellmembran transportiert werden. Ein Vorteil der Verwendung dieser Technik für In-vitro-Arbeiten im Labor besteht darin, dass eine große Anzahl von Zellen gleichzeitig verarbeitet werden kann, wodurch der Zeitaufwand für die Verarbeitung von Zellen für die Forschung verringert wird.