Mikroskopie-Systeme

Wenn Nervenfasern leuchten

Wir betreten das Labor. Es ist abgedunkelt. Schwarze Tücher teilen die Mikroskopiearbeitsplätze. Nur wenig Licht des Sommermorgens sickert durch die geschlossenen Jalousien. Umso mehr faszinieren uns die Bilder auf den Monitoren der Mikroskopiesysteme.
Bild 5: Hippocampus (Gehirnteil, der Gedächtnisfunktion hat) in einer doppelt-transgenen Maus, in der einzelne Nervenzellen grün, andere blau sind.


Rote Synapsen, blaue Muskelfasern. Grün und blau fluoreszierende Nervenbahnen, auf denen sich Mitochondrien als helle Punkte in dichter Folge bewegen, Es ist die In-vivo-Probe einer Maus. Das Multiphotonenmikroskop zeigt uns die im Rückenmark liegenden Nervenfasern im lebenden Organismus.

Wenig später kommt unser Gesprächspartner. Thomas Misgeld: 39 Jahre alt, Professor, Forschungsgruppenleiter am Institut für Neurowissenschaften der TU München. Misgeld studierte Medizin an der TU München und kam nach Stationen am Münchener Max-Planck-Institut, in international renommierten neurowissenschaftlichen Forschungsstätten in St. Louis und Cambridge nun wieder zurück nach München. Vor über zehn Jahren verschrieb er sich der Axonforschung.

Telefonkabel und Zebrafische

Er spricht schnell und mitreißend, erläutert uns die Aufgabe und Funktion der Axone als faserartige Fortsätze der Nervenzellen, die wie Telefonkabel elektrische Nervenimpulse vom Zellkörper an das Erfolgsorgan weiterleiten und im Gehirn eines Menschen kürzer als ein Millimeter aber im Rückenmark über einen Meter lang sein können. Er erklärt uns auch, warum er sich seit einem Jahrzehnt der Axonforschung widmet. „Zuallererst motivierte mich meine Tätigkeit bei der Erforschung der Multiplen Sklerose und die bei dieser Krankheit auftretende Axonschädigung mit ihren vielen noch ungeklärten Mechanismen. Darüber hinaus habe ich schon als Doktorand gerne mikroskopiert. Zu dieser Zeit arbeitete ich noch mit fixiertem Gewebe. Gleichzeitig entwickelten sich auch moderne Mikroskopieverfahren, mit denen wir an lebenden Mäusen und Zebrafischen Dinge wie die Axone sehen konnten, die sonst nur mit fixiertem Gewebe möglich waren. Dabei spielte natürlich die damalige Entwicklung genmanipulierter Mäuse, bei denen zum Beispiel die Axone fluoreszieren, eine besondere Rolle.“

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So wie die direkte Beobachtung anderer ‚Lebewesen’ in ihrer natürlichen Umgebung, ermöglicht die Visualisierung von Nervenzellen, Zusammenhänge zu erkennen und Abläufe der Axonbildung und ihres Abbaus besser zu verstehen. Thomas Misgeld forscht an der Schnittstelle zwischen neurobiologischer Grundlagenforschung und klinisch relevanter Aufklärung neurologischer Krankheitsmechanismen. Damit könnten künftig neurodegenerative Erkrankungen wie die Multiple Sklerose oder Rückenmarkerkrankungen besser erforscht und verstanden werden.

Bei den Untersuchungen bedienen sich Misgeld und sein zehnköpfiges Team modernster Mikroskopieverfahren. „Das Institut, an dem wir arbeiten, hat eine der höchsten Dichten hochentwickelter Lichtmikroskope der Welt“, erklärt Thomas Misgeld. „Wir forschen in meinem Labor mit konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopen und mit noch tiefer ins Gewebe eindringenden 2-Photonen-Mikroskopen. Unser Fokus liegt gegenwärtig auf der weiteren Entwicklung in-vivo-kompatibler Methoden. Auf der zellulären Ebene haben wir schon gute Erfolge erzielt. Nun begeben wir uns auf die subzelluläre Ebene, also auf die Ebene der Organellen und die Strukturen innerhalb der Zellen.“

Fluoreszierende Kraftwerke

„In unserem Labor arbeiten wir natürlich mit Mikroskopie-Systemen verschiedenster Hersteller. Im In-vivo-Bereich allerdings sind dies fast ausschließlich Olympus-Geräte.“ erklärt uns der Forschungsgruppenleiter und nennt seine Gründe: „Für unsere Arbeiten ist es wichtig, dass die Mikroskope offen und modular gestaltet sind. Das überzeugt uns bei Olympus. Die Schnittstellen sind klar definiert. Wir können unsere eigenen Konfigurationen und Anbauten ohne Probleme vornehmen und die Systeme unseren Forschungsbedingungen anpassen.“

Stolz ist Misgeld auf die Ergebnisse der Zusammenarbeit mit seinem Münchner Kooperationspartner Martin Kerschensteiner: „Gemeinsam gelang es uns, Mäuse zu züchten, bei denen die Kraftwerke der Zellen, die sonst unsichtbaren Mitochondrien, nur in den Nervenzellen fluoreszieren. Eigentlich ist es die primäre Aufgabe einer Nervenzelle, elektrische Signale weiterzuleiten, der Mitochondrien-Transport kommt noch dazu.“ Bei der nun möglichen Beobachtung der Mitochondrien zeigte sich den Münchner Wissenschaftlern, dass bei den im Abbau befindlichen Axonabschnitten auch der Transport der Mitochondrien zum Erliegen kommt. Ziel weiterer Forschungen ist es jetzt, Mitochondrien an bestimmten Stellen des Axons verfolgen zu können. „Irgendwann werden wir statt der Stellschrauben des Mikroskops einen Joystick brauchen“, sagt er lachend und fügt hinzu, „Wir setzen auf die weitere Entwicklung der Mikroskopieverfahren. Besondere Erwartungen verbinden wir mit der Entwicklung des multimedialen Imaging. Für uns ist es nicht primär wichtig, die schnellst-mögliche Aufnahmegeschwindigkeit zu erreichen, sondern eher einzelne Organellen über lange Strecken mit höchster Auflösung verfolgen zu können.“

Heinz-Jürgen Zamzow

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