Kölner Methode quantifiziert Schäden einzelner Zellen

Beitragsbild: KI-generiertes Symbolbild

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Köln haben eine computergestützte Methode entwickelt, mit der sich Schäden an einzelnen Zellen über Muster der Genexpression quantifizieren lassen. Beteiligt waren die Universität zu Köln, das Universitätsklinikum Köln und das Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung. Die Studie erschien im Fachjournal Cell Genomics.

Analyse von Nieren- und Leberzellen

Der Ansatz sucht nach speziellen Markergenen, deren Aktivität Hinweise auf den Schädigungsgrad einer Zelle geben kann. Erprobt wurde das Verfahren an Podocyten der Niere und Hepatozyten der Leber. Beide Zelltypen spielen bei degenerativen Erkrankungen eine wichtige Rolle, weil ihre Funktionsfähigkeit für das jeweilige Organ zentral ist.

Nach Angaben der Universität kann die Methode sowohl Daten aus der Einzelzell-RNA-Sequenzierung als auch räumliche Transkriptom-Daten auswerten. Dadurch lassen sich molekulare Veränderungen einzelnen Zelltypen und ihrer Position im Gewebe zuordnen. Das Forschungsteam will den Ansatz auch auf weitere Zelltypen und Organe übertragen.

Grafikinhalt: Infografik zu Zelltypen, Datenarten und Forschungsstatus der Kölner Methode. Grafik in Originalgröße öffnen.

Geleitet wurde die Studie von Professor Andreas Beyer vom Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD. An dem Projekt arbeitete er unter anderem mit dem Nephrologen Martin Kann zusammen. Die Forschenden möchten langsam fortschreitende Erkrankungen besser verstehen und frühe von späteren biologischen Veränderungen unterscheiden.

Am Computer können Zellen nach ihrem berechneten Schädigungsgrad geordnet und die dabei auftretenden biologischen Prozesse verglichen werden. Daraus sollen sich zeitliche Abläufe von Krankheitsveränderungen besser ableiten lassen. Die Universität nennt außerdem das Ziel, künftig patientenspezifische und allgemeinere Verläufe voneinander abzugrenzen.

Klinischer Einsatz nicht belegt

Ein klinischer Einsatz ist in der Mitteilung nicht belegt. Sie nennt weder klinische Grenzwerte noch Angaben zur diagnostischen Genauigkeit oder zur Anwendung in der Patientenversorgung. Ebenso folgt aus dem Forschungsansatz keine bereits verfügbare Therapie. Ein unmittelbarer Einsatz in Arztpraxen oder Kliniken lässt sich aus der Veröffentlichung daher nicht ableiten.

Das Team will den Ansatz nun in weiteren Forschungsarbeiten weiterentwickeln, um Krankheitsverläufe künftig besser vorhersagen zu können. Das ist ein Forschungsziel und kein bereits nachgewiesener klinischer Einsatz. Weitere Studien müssen zeigen, wie zuverlässig die Berechnungen in unterschiedlichen Geweben, Krankheitsstadien und Patientengruppen funktionieren.

Die veröffentlichte Arbeit trägt den Titel „Cell-type-specific damage scores reveal kidney and liver disease trajectories in single-cell and spatial transcriptomics“. Der Schadenswert wird rechnerisch aus Genexpressionsmustern abgeleitet. Dadurch können Zellen innerhalb einer Gewebeprobe nach dem berechneten Schädigungsgrad geordnet und molekulare Abläufe miteinander verglichen werden.

Die Universität beschreibt das Projekt als Zusammenarbeit von computergestützter Biologie, Nierenmedizin sowie Leber- und Stoffwechselforschung. Eine Biopsie oder ein Datensatz wird durch die Methode nicht automatisch zu einer Diagnose. Die Ergebnisse müssen zunächst in weiteren Studien geprüft werden, bevor Aussagen zu Genauigkeit, Grenzwerten oder Nutzen für einzelne Patientinnen und Patienten möglich sind.

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