Mit dem neuen Verfahren, so die Hoffnung der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, könnten krankheitsauslösende Veränderungen – etwa in den Nieren – identifiziert und personalisierte Therapien ermöglicht werden. Ihre Studie haben die Forschenden um Prof. Dr. Victor Puelles aus der III. Medizinischen Klinik und Poliklinik des UKE mit Beteiligung des Instituts für Medizinische Systembiologie im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Bildaufnahmezyklen in Folge

Das PathoPlex-Verfahren arbeitet in sich schrittweise wiederholenden Zyklen: Zunächst werden verschiedene Proteine mit Antikörpern markiert, dann werden Bilder aufgenommen, anschließend werden die Antikörper entfernt und der nächste Zyklus gestartet, um weitere Proteine anzufärben. In der Studie führten die Forschenden insgesamt 95 solche Bildgebungszyklen durch. Mithilfe konfokaler Mikroskopie konnten dabei insgesamt 600 Milliarden Bildpunkte mit einer Pixelauflösung von 80 nm erfasst werden.

"Ein entscheidender Vorteil von PathoPlex ist die Kompatibilität mit beinahe jedem Fluoreszenzmikroskop – von einfachen Weitfeldmikroskopen bis hin zu hochauflösenden konfokalen Systemen", sagt Studienleiter Professor Puelles, der Letztautor der Publikation ist. Die Methode nutzt dabei handelsübliche Antikörper und kann bis zu 40 Archivproben parallel verarbeiten. Zur Bewältigung der großen Datenmengen entwickelten die Forschenden die Software "spatiomic", die automatisch Protein-Koexpressionsmuster identifiziert und räumliche Analysen ermöglicht. Sie ist frei verfügbar.

Weitere Erkenntnisse bei Nierenerkrankungen

Bei der Untersuchung diabetischer Nierenerkrankungen mit PathoPlex identifizierten die Forschenden Stresssignale in den Nierentubuli als weitere möglicherweise krankheitsauslösende Auswirkungen. Auch bei Typ-2-Diabetes-Patienten und Patientinnen ohne Funktionsverlust der Niere konnten Veränderungen nachgewiesen werden – ein wichtiger Schritt in Richtung einer verbesserten Früherkennung und Behandlung von Diabetes-Komplikationen. Zudem erwies sich die Methode als geeignet, um die Wirkung von Antidiabetika wie SGLT2-Hemmern in dieser Patienten/ -innen-Gruppe zu bewerten.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Die multidisziplinäre Studie entstand in Kooperation zwischen dem UKE und der Universität Aarhus (Dänemark) sowie weiteren zahlreichen Forschenden in Japan, Deutschland, Australien, Frankreich, der Schweiz und den USA. Das Projekt wurde unter anderem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.

Publikation:
Kuehl, M., Okabayashi, Y., Wong, M.N. et al. Pathology-oriented multiplexing enables integrative disease mapping. Nature 644, 516–526 (2025). DOI:10.1038/s41586-025-09225-2

Quelle:Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf