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2016-11-22 | Einsatz des NanoTracker™ 2 Optical-Tweezers-Systems von JPK Instruments in der Krebsforschung am CRCM in Marseille

Dr. Mauro Modesti (im Bild rechts), Hongshan Zhang (Doktorand) und Davide Normanno (Entwicklungsingenieur) mit dem NanoTracker™ 2 Optical-Tweezers-System von JPK Instruments am CRCM in Marseille.

JPK Instruments, ein weltweit führender Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten für den “Life Sciences“- und “Soft Matter“-Bereich, berichtet über den Einsatz des NanoTracker™ 2 Optical-Tweezers-Systems am Centre de Cancérologie de Marseille (CRCM), das der Universität Aix-Marseille sowie dem CNRS und INSERM angegliedert ist.

Die Forschungsgruppe von Dr. Mauro Modesti am CRCM in Marseille untersucht die molekularen Mechanismen, die die DNA-Reparatur sicherstellen und in den menschlichen Zellen die Integrität des Genoms aufrecht erhalten. Durch sog. genotoxische Stoffe können DNA-Läsionen, wie z.B. Doppelstrangbrüche, ausgelöst werden. Wenn diese nicht erkannt und behoben werden, kann das zum Auftreten von Mutationen und genomischen Instabilitäten führen, und schließlich zu Krebs. Um den DNA-Reparaturprozess besser zu verstehen, nutzen Dr Modesti und sein Team verschiedene Techniken und kombinieren sie miteinander, angefangen bei Zellbiologie und klassischen biochemischen Assays bis hin zu Einzelmolekül-Methoden der Biophysik, mit denen das dynamische Verhalten von Reparaturproteinen im Einsatz an den DNA-Molekülen visualisiert und beobachtet werden kann. Tumorbehandlungen mit Strahlen- oder Chemotherapie beruhen darauf, dass DNA-Doppelstrangbrüche in Krebszellen induziert werden, damit sie absterben. Die Bestimmung der bei der DNA-Reparatur beteiligten Faktoren ist daher sinnvoll, um die Krebstherapie zu verbessern, erfordert aber ein Verständnis der DNA-Reparaturmechanismen auf fundamentaler Ebene. Das ist das Ziel der Forschungsgruppe.

Die Gruppe setzt das JPK NanoTracker™ 2 Optical-Tweezers-System ein, um einzelne DNA-Moleküle zu greifen und zu manipulieren. Auf diese Weise können die Wissenschaftler die DNA wie einen Draht zwischen zwei Griffen halten und die Aktivitäten verschiedener Reparaturproteine untersuchen. Die optischen Pinzetten (engl. optical tweezers) "erfühlen" dabei die mechanischen Aktivitäten der Proteine auf der DNA und werden mit Fluoreszenzbildgebung kombiniert, so dass die Position der (fluoreszenzmarkierten) Proteine in Echtzeit beobachtet werden kann, während sie sich entlang der DNA bewegen und untereinander und mit dem DNA-Substrat wechselwirken. Insbesondere hat die Gruppe kürzlich ein Assay entwickelt, bei dem zwei DNA-Moleküle gefangen werden, um zu testen, ob und wie verschiedene Reparaturkomplexe zwei DNA-Moleküle instandhalten und wieder zusammenbringen können. Damit wird ein Bruch der DNA in zwei Teile simuliert und diese Teile müssen nun zusammengehalten und wieder verbunden werden, wie in der untenstehenden Abbildung illustriert.

Entwicklungsingenieur Davide Normanno über das System und seine Arbeit in der Gruppe: “Wir verwenden das JPK NanoTracker™ 2 Optical-Tweezers-System zusammen mit einem Eigenbau-Einzelmolekül-Epifluoreszenzmikroskop und einem Mikrofluidiksystem. So können wir DNA unter präzise kontrollierten Umgebungsbedingungen einfangen und manipulieren, und die Aktivitäten der fluoreszenzmarkierten Proteine auf der DNA beobachten. Besonders gut gefällt uns die Software, mit der das gesamte System kontrolliert wird, und die ausschlaggebend ist, um überhaupt so komplizierte Experimente durchführen zu können. Außerdem schätzen wir die schnelle und konstruktive Zusammenarbeit mit den JPK Ingenieuren, Applikationsspezialisten und Softwareentwicklern, wenn wir Fragen haben oder Unterstützung brauchen. Da sie sich so für uns einsetzen und uns immer wieder neue maßgeschneiderte Funktionalitäten in die Software einbauen, haben wir wirklich Spaß und sind, hoffentlich, kreativ und innovativ beim Umgang mit dem NanoTracker™-System. Uns gefällt auch die Einsatzvielfalt, die wir durch das (seit neuestem AOD-basierte) sog. "Trap Multiplexing" haben, und mit dem wir so viele optische Fallen generieren können wie wir möchten. Und je mehr Fallen wir haben, desto höher ist der Spaßfaktor!”

JPK Instruments entwickelt, konstruiert und fertigt Instrumente in Deutschland zu weltweit anerkannten Standards der deutschen Feinmechanik, Qualität und Funktionalität. Für weitere Einzelheiten über das NanoTracker™ 2 Optical Tweezers-System und seine Anwendungen, sowie weitere Produkte besuchen Sie uns auf der JPK Webseite www.jpk.com, YouTube, Facebook oder LinkedIn.

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