SCAPE-Mikroskopie

Echtzeit-3D-Bildgebung lebender Organismen

Die Leica Microsystems CMS GmbH hat mit der Columbia University in New York, USA, einen exklusiven, weltweiten Lizenzvertrag für die Kommerzialisierung der SCAPE-Mikroskopie im Bereich der Biowissenschaften geschlossen.

Zebrafisch-Herz: Schlagendes Herz einer Zebrafisch-Larve (56 Stunden nach Befruchtung). Muskelzellen 2-fach-Fluoreszenz-markiert mit Calcium-Indikator GCaMP und dsRed. In-vivo Aufnahmen mit SCAPE bei 25 Bildstapeln pro Sekunde, Bildfeldgröße: 335 x 288 x 156 µm. (Aufnahme: Hillmann / Li / Targoff, Columbia University)

SCAPE-Mikroskopie, kurz für Swept Confocally Aligned Planar Excitation Mikroskopie, lässt 3D-Bilder lebender Proben dadurch entstehen, dass diese mit einem Laser-Lichtblatt abgetastet werden. Die einzigartigen Eigenschaften von SCAPE erlaubt es Wissenschaftlern, neuartige Experimente durchzuführen. So lässt sich das Feuern einzelner Neuronen im Gehirn erwachsener Fruchtfliegen abbilden, oder Calcium-Wellen im schlagenden Herzen eines Zebrafisches nachzeichnen. SCAPE bietet ebenfalls neue Ansatzmöglichkeiten, Krankheiten wie Krebs besser zu verstehen und neue Medikamente und Therapieansätze zu entwickeln.

SCAPE-Mikroskopie wurde im Labor von Dr. Elizabeth Hillman entwickelt. Sie ist Dozentin für Biomedizintechnik und Radiologie an der Columbia University und Direktorin am neurowissenschaftlichen Mortimer B. Zuckerman Institute der Columbia University. Die Innovation liegt in der Fähigkeit, eine Probe durch nur ein einziges, stationäres Objektiv schnell mit einem sich bewegenden Lichtblatt zu scannen und aufzunehmen. So sammelt SCAPE 3D-Aufnahmen 10- bis 100-fach so schnell wie herkömmliche punktrasternde Mikroskope und bietet alle Vorteile der Lichtblatt-Mikroskopie, inklusive geringer Phototoxizität.

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Im Vergleich zu herkömmlichen Lichtblattmikroskopen, die mehrere Objektiv-Linsen benötigen und die Freiheit, Proben zu platzieren, beschränkt, erweitert das patentierte Prinzip der Nutzung nur eines Objektivs bei SCAPE erheblich die Bandbreite an intakten und sich frei bewegenden Proben, die dreidimensional bei beinahe Video-Geschwindigkeit aufgenommen werden können.

„Die Fähigkeit, mit SCAPE 3D-Bilder von lebenden, sich frei bewegenden Organismen mit zellulärer Auflösung in Echtzeit aufzunehmen, verschiebt die Grenzen in der neurowissenschaftlichen Forschung", sagt Dr. Hillman. „Über die Neurowissenschaften hinaus ermöglicht SCAPE grundsätzlich neue wissenschaftliche Experimente. SCAPE erweitert die Fähigkeit, 3D-Strukturen, Bewegung, Verhalten und Zellaktivität in Echtzeit aufzunehmen - und das über eine Bandbreite von Organismen und biologischen Proben."

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