Autoradiographie

In der Biologie kann diese Technik verwendet werden, um die Gewebe- (oder Zell-) Lokalisierung einer radioaktiven Substanz zu bestimmen, die entweder in einen Stoffwechselweg eingeführt, an einen Rezeptor oder ein Enzym gebunden oder an eine Nukleinsäure hybridisiert ist. Die Anwendungen für die Autoradiographie sind breit gefächert und reichen von der Biomedizin über die Umweltwissenschaften bis hin zur Industrie.

Rezeptor-AutoradiographieEdit

Die Verwendung radioaktiv markierter Liganden zur Bestimmung der Gewebeverteilung von Rezeptoren wird entweder als In-vivo- oder In-vitro-Rezeptor-Autoradiographie bezeichnet, wenn der Ligand in den Blutkreislauf verabreicht (mit anschließender Gewebeentnahme und Sektionierung) bzw. auf die Gewebeschnitte aufgetragen wird. Sobald die Rezeptordichte bekannt ist, kann die In-vitro-Autoradiographie auch zur Bestimmung der anatomischen Verteilung und der Affinität eines radioaktiv markierten Arzneimittels zum Rezeptor verwendet werden. Bei der In-vitro-Autoradiographie wird der Radioligand direkt auf gefrorene Gewebeschnitte aufgetragen, ohne dass er dem Probanden verabreicht wird. Daher können Verteilung, Stoffwechsel und Abbau im lebenden Körper nicht vollständig verfolgt werden. Da das Zielobjekt in den Kryoschnitten jedoch weitgehend freigelegt ist und direkt mit dem Radioliganden in Kontakt kommen kann, ist die In-vitro-Autoradiografie eine schnelle und einfache Methode zum Screening von Arzneimittelkandidaten, PET- und SPECT-Liganden. Die Liganden sind im Allgemeinen mit 3H (Tritium), 18F (Fluroin), 11C (Kohlenstoff) oder 125I (Radiojod) markiert. Im Vergleich zur In-vitro-Autoradiographie wird die Ex-vivo-Autoradiographie nach der Verabreichung des Radioliganden im Körper durchgeführt, was die Artefakte verringern kann und der inneren Umgebung näher kommt.

Die Verteilung von RNA-Transkripten in Gewebeschnitten durch die Verwendung von radioaktiv markierten, komplementären Oligonukleotiden oder Ribonukleinsäuren („Ribosonden“) wird als In-situ-Hybridisierungs-Histochemie bezeichnet. Radioaktive DNA- und RNA-Vorläufer, -thymidin bzw. -uridin, können in lebende Zellen eingebracht werden, um den Zeitpunkt verschiedener Phasen des Zellzyklus zu bestimmen. Auch virale RNA- oder DNA-Sequenzen können auf diese Weise lokalisiert werden. Diese Sonden sind in der Regel mit 32P, 33P oder 35S markiert. Im Bereich der Verhaltensendokrinologie kann die Autoradiographie dazu verwendet werden, die Hormonaufnahme zu bestimmen und die Lage der Rezeptoren anzuzeigen; einem Tier kann ein radioaktiv markiertes Hormon injiziert werden, oder die Studie kann in vitro durchgeführt werden.

Geschwindigkeit der DNA-ReplikationEdit

Die Geschwindigkeit der DNA-Replikation in einer in vitro wachsenden Mauszelle wurde mittels Autoradiographie als 33 Nukleotide pro Sekunde gemessen. Die Verlängerungsrate der Phagen-T4-DNA in phageninfizierten E. coli wurde ebenfalls durch Autoradiographie mit 749 Nukleotiden pro Sekunde während des Zeitraums des exponentiellen DNA-Anstiegs bei 37 °C gemessen.

Nachweis der ProteinphosphorylierungEdit

Phosphorylierung bedeutet die posttranslationale Anlagerung einer Phosphatgruppe an bestimmte Aminosäuren von Proteinen, und eine solche Modifikation kann zu einer drastischen Veränderung der Stabilität oder der Funktion eines Proteins in der Zelle führen. Die Proteinphosphorylierung kann auf einem Autoradiogramm nachgewiesen werden, nachdem das Protein in vitro mit der entsprechenden Kinase und γ-32P-ATP inkubiert wurde. Das radioaktiv markierte Phosphat des letzteren wird in das Protein eingebaut, das über SDS-PAGE isoliert und auf einem Autoradiogramm des Gels sichtbar gemacht wird. (Siehe Abbildung 3. einer kürzlich durchgeführten Studie, die zeigt, dass das CREB-bindende Protein durch HIPK2 phosphoryliert wird.)

Nachweis von Zuckerbewegungen im PflanzengewebeEdit

In der Pflanzenphysiologie kann die Autoradiographie zur Bestimmung der Zuckerakkumulation im Blattgewebe verwendet werden. Die Zuckerakkumulation, wie sie sich auf die Autoradiographie bezieht, kann die in einer Pflanze verwendete Phloem-Beladungsstrategie beschreiben. Wenn sich beispielsweise Zucker in den Nebenvenen eines Blattes ansammelt, ist davon auszugehen, dass die Blätter nur wenige plasmodesmatale Verbindungen aufweisen, was auf eine apoplastische Bewegung oder eine aktive Phloembeladungsstrategie hindeutet. Zucker wie Saccharose, Fructose oder Mannitol werden mit radioaktiv markiert und dann durch einfache Diffusion in das Blattgewebe aufgenommen. Das Blattgewebe wird dann auf einen autoradiographischen Film (oder eine Emulsion) belichtet, um ein Bild zu erzeugen. Die Bilder zeigen ausgeprägte Adermuster, wenn die Zuckerakkumulation in den Blattadern konzentriert ist (apoplastische Bewegung), oder sie zeigen ein statisch anmutendes Muster, wenn die Zuckerakkumulation im gesamten Blatt gleichmäßig ist (symplastische Bewegung).

Andere TechnikenBearbeiten

Dieser autoradiografische Ansatz steht im Gegensatz zu Techniken wie PET und SPECT, bei denen die genaue dreidimensionale Lokalisierung der Strahlungsquelle durch sorgfältige Verwendung von Koinzidenzzählung, Gamma-Zählern und anderen Geräten erfolgt.

Krypton-85 wird verwendet, um Flugzeugkomponenten auf kleine Defekte zu untersuchen. Krypton-85 kann in kleine Risse eindringen und wird dann durch Autoradiographie nachgewiesen. Das Verfahren wird als „Krypton-Gas-Penetrant-Imaging“ bezeichnet. Das Gas dringt in kleinere Öffnungen ein als die Flüssigkeiten, die bei der Farbeindringprüfung und der fluoreszierenden Eindringprüfung verwendet werden.