Kombinierte Mikroskopietechniken
Isotrope dreidimensionale Superauflösung erreichen
Ein Forschungsteam hat zwei Techniken in Kombination für die superauflösende Bildgebung für zelluläre Strukturen angewendet und konnte so in allen drei Dimensionen die gleiche Auflösung erreichen.
Die Mikroskopie hat in den vergangenen zwei Jahrzehnten beispiellose Fortschritte bei Geschwindigkeit und Auflösung gemacht. Allerdings sind zelluläre Strukturen im Wesentlichen dreidimensional, und herkömmlichen hoch aufgelösten Techniken fehlt oft die notwendige Auflösung in allen drei Richtungen, um Details im Nanometerbereich zu erfassen. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen, an dem auch die Universität Würzburg und das Center for Cancer Research in den USA beteiligt sind, hat nun eine Technik zur superauflösenden Bildgebung untersucht, bei der die Vorteile von zwei verschiedenen Methoden kombiniert werden, um in allen drei Dimensionen die gleiche Auflösung zu erreichen – die „isotrope“ Auflösung. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
Trotz großer Verbesserungen in der Mikroskopie gibt es immer noch eine Lücke zwischen der Auflösung in allen drei Dimensionen. Eine der Methoden, diese Lücke zu schließen und eine Auflösung im Nanometerbereich zu erreichen, ist die metallinduzierte Energieübertragung (MIET). Die besondere Tiefenauflösung der MIET-Bildgebung in Kombination mit der lateralen Auflösung der Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie, insbesondere mit einer Methode namens direkte stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie (dSTORM) brachte den Forschenden eine isotrope dreidimensionale Superauflösung von subzellulären Strukturen. Das Forschungsteam setzte darüber hinaus "Zweifarben-MIET-dSTORM" ein, um zwei verschiedene zelluläre Strukturen dreidimensional abzubilden, zum Beispiel Mikrotubuli und Clathrin-beschichtete Pits – winzige Strukturen innerhalb von Zellen, die zusammen im selben Bereich existieren.
„Durch die Kombination der etablierten Konzepte haben wir eine neue Technik für die Super-Resolution-Mikroskopie entwickelt. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie trotz eines relativ einfachen Aufbaus eine extrem hohe Auflösung in drei Dimensionen ermöglicht“, sagt Erstautor Dr. Jan Christoph Thiele von der Universität Göttingen. „Dies wird ein leistungsfähiges Werkzeug mit zahlreichen Anwendungen sein, um Proteinkomplexe und kleine Organellen mit Sub-Nanometer-Genauigkeit aufzulösen. Jeder, der Zugang zu einem konfokalen Mikroskop mit einem schnellen Laserscanner und der Möglichkeit zur Messung der Fluoreszenzlebensdauer hat, sollte diese Technik ausprobieren“, so Mit-Autor Dr. Oleksii Nevskyi.
„Das Schöne an dieser Technik ist ihre Einfachheit. Das bedeutet, dass Forschende auf der ganzen Welt in der Lage sein werden, diese Technik schnell in ihre Mikroskope zu integrieren“, fügt Prof. Dr. Jörg Enderlein hinzu, der das Forschungsteam am Institut für Biophysik der Universität Göttingen leitete. „Diese Methode verspricht, ein leistungsfähiges Werkzeug für die multiplexe 3D-Superauflösungsmikroskopie mit außergewöhnlich hoher Auflösung und einer Vielzahl von Anwendungen in der Strukturbiologie zu werden.“
Originalpublikation:
Jan-Christoph Thiele et al.: Isotropic three-dimensional dual-color super-resolution microscopy with metal-induced energy transfer. Science Advances 2022; http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo2506.
Quelle: Georg-August-Universität Göttingen
Das könnte Sie auch interessieren
Wie lassen sich Forschungsdaten standardisieren?
Wie können Bilddateien strukturiert abgespeichert werden, so dass sie auch von anderen Forschenden genutzt oder automatisiert verarbeitet werden können? Das Konsortium „NFDI4BIOIMAGE“, an dem Dr. Werner Zuschratter und Torsten Stöter vom...
mehr...Fluktuierende Zustände auflösen
Neue Imagingmethode für die Materialuntersuchung
Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Methode entwickelt, um mit starken Röntgenquellen Videos von Fluktuationen in Materialien auf der Nanoskala aufzunehmen. Die Methode ist in der Lage, scharfe, hochauflösende Bilder zu machen, ohne das...
mehr...Mikroskopie mit KI-Unterstützung
Cell-Imaging-System
Zeiss stellt das Cell-Imaging-System „Axiovert 5 digital“ vor: Es soll die tägliche Arbeit im Zelllabor durch künstliche Intelligenz (KI) und automatische Funktionen erleichtern.
mehr...Strukturuntersuchung biologischer Proben
Verfahren für die Kryo-Elektronenmikroskopie
Forschende des Forschungszentrums Jülich und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf um Prof. Dr. Carsten Sachse stellen ein Verfahren vor, das die Kryo-Elektronenmikroskopie mit einer sonst in der Materialforschung genutzten Methode kombiniert.
mehr...STED-Mikroskopietechnik in der Zellbiologie
Molekulare Organisation von Tight Junctions untersucht
Tiefe Einblicke in die Struktur der Tight Junctions haben nun Forschende vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie mit Hilfe der Mikroskopietechnik STED gewinnen können und damit grundlegende Mechanismus für alle...
mehr...Automatisiertes maschinelles Lernen für die...
Intuitive Auswertung von Mikroskopiebildern
Der Einsatz von Mikroskopen in Laboren zur Analyse von beispielsweise Zellkulturen und Gewebeschnitten ist gängige Praxis. Biologische Experten werten dabei Bilder aus, um Rückschlüsse auf die zu untersuchende Probe zu erhalten.
mehr...Strukturdefekte in 2D-Polymeren mit TEM aufdecken
Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen führten eine Studie zur transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchung von 2D-Polymeren durch: Sie untersuchten das Auflösungsvermögen im Zusammenhang mit verschiedenen...
mehr...Dynamische Molekülwechselwirkungen optisch darstellen
Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Markus Sauer (Rudolf-Virchow-Zentrum und Biozentrum) und Dr. Gerti Beliu (Rudolf-Virchow-Zentrum) der Universität Würzburg hat eine „Photoswitching Fingerabdruck“-Methode entwickelt, mit der dynamische...
mehr...Calibre Scientific übernimmt Agar Scientific
Calibre Scientific hat die Übernahme von Agar Scientific bekannt gegeben, einem weltweit tätigen Hersteller und Distributor von Verbrauchsmaterialien und Geräten im Bereich der Mikroskopie.
mehr...