SPARCS: Neue Methode zur Untersuchung genetischer Zellveränderungen und deren Auswirkungen im Hochdurchsatz
Forschende um Professor Veit Hornung vom Genzentrum der LMU und Professor Matthias Mann vom MPI für Biochemie in Martinsried und Professor Fabian Theis von Helmholtz München haben eine neue Screening-Methode namens SPARCS (Spatially Resolved CRISPR Screening) entwickelt. Sie verbindet künstliche Intelligenz mit Mikroskopie und genetischen Screeningverfahren. Mit SPARCS (Spatially Resolved CRISPR Screening) können Forschende genetische Zellveränderungen und deren Auswirkungen auf ihre Phänotypen direkt in menschlichen Zellkulturen zu untersuchen.
Vorstellung für ein Schema für genetische Zellveränderungen und deren Phänotypen. Bild KI-generiert, nicht von den Entwickler:innen.
Mithilfe von SPARCS lassen sich zelluläre Effekte den genetischen Veränderungen zuordnen, die sie verursachen. Dies geschieht durch automatisierte Mikroskopie, KI-gestützte Bildanalyse und eine gezielte Isolation der interessierenden, einzelnen Zellen mittels Laser-Mikrodissektion (*) aus Millionen von Zellen in einem einzigen Experiment. Nach der Identifikation von Zellen mit auffälligem Phänotyp können diese weiter auf Proteinebene (z. B. Proteom-Analysen mittels Massenspektrometrie) untersucht werden, um Signalwege und molekulare Mechanismen zu entschlüsseln. Durch KI-gestützte Bildauswertung können auch subtile oder unbekannte zelluläre Veränderungen erkannt werden, die in klassischen Tiermodellen oft verborgen bleiben würden.
Die Methode ist hochgradig reproduzierbar und kann für beliebig große Zellbibliotheken genutzt werden, was für die systematische Untersuchung menschlicher Biologie entscheidend ist.
Mit SPARCS können viele Fragestellungen, z. B. zu Genfunktion, Signalwege oder Medikamentenwirkungen, tierfrei ermittelt werden. Die Plattform ist besonders geeignet für Fragestellungen, bei denen komplexe zelluläre Phänotypen (z.B. Morphologie, Protein-Lokalisation) relevant sind und die Übertragbarkeit von Tier auf Mensch limitiert ist.
Originalpublikation:
Schmacke NA, Mädler SC, Wallmann G, Metousis A, Varlamova V, Steigerwald S, Christ SB, Bérouti M, Harz H, Leonhardt H, Theis FJ, Mann M, Hornung V. SPARCS enables scalable recovery of complex image-based phenotypes for genetic screening. Cell. 2026 Oct 6:S0092-8674(26)01123-2. doi: 10.1016/j.cell.2026.09.021. Epub ahead of print. PMID: 42838047.
Pressemitteilung der LMU München:
(*) Mikrodissektion ist ein präzises, mikroskopisches Verfahren, mit dem einzelne Zellen, Zellverbände oder subzelluläre Strukturen aus komplexen Gewebeproben isoliert werden können
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