Verdoppelte Auflösung in der Fluoreszenzmikroskopie

Erweiterung des Lichtwegs macht winzige Strukturen in Körperzellen sichtbar

Die Bausteine des Lebens sind nur wenige millionstel Millimeter groß. Sie bilden im Inneren unserer Körperzellen dreidimensionale Strukturen, über die sie ihre speziellen Funktionen ausüben. Weil Fehler in diesen winzigen Strukturen Ursache für Krankheiten sein können, ist die Vermessung dieser Strukturen wichtig. Moderne fluoreszenzmikroskopische Methoden, zum Beispiel die STED-Mikroskopie, leisten hierbei wichtige Beiträge. Sie stoßen allerdings oft an ihre Grenzen, wenn es darum geht, schnelle Veränderungen zu erkennen oder zu beobachten, was in tiefen Gewebeschichten passiert. Göttinger Forschern ist es nun gelungen, die Auflösung in der Fluoreszenzmikroskopie zu verdoppeln, ohne dabei Kompromisse hinsichtlich der Geschwindigkeit oder andere Einschränkungen hinnehmen zu müssen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Methods veröffentlicht.

Hochaufgelöste Aufnahme des Actin-Zytoskelets in menschlichen Stammzellen. (Bild: Uni Göttingen)

„Unser Verfahren verbessert die Leistungsfähigkeit konventioneller zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskope durch eine geschickte Erweiterung des Lichtweges“, sagt Erstautor Dr. Ingo Gregor vom III. Physikalischen Institut der Universität Göttingen, der zudem am Göttinger Exzellenzcluster und DFG-Forschungszentrum für Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns (CNMPB) forscht. „Durch diese Erweiterung können wir das Bild vergrößern, ohne gleichzeitig die Größe der Lichtpunkte zu verändern, aus denen es zusammengesetzt ist. Dadurch wird die gegenseitige Überlappung der Punkte minimiert und das Bild geschärft.“ Bei der Entwicklung des Verfahrens kooperierten Physiker der Universität Göttingen mit Biochemikern der Universitätsmedizin Göttingen und einem Physiker der US-amerikanischen Arizona State University.

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Die modular aufgebaute Erweiterung kann mit vergleichsweise geringem Aufwand in die Mikroskope eingebaut werden. „Damit wird Forschern in sehr naher Zukunft ein stark verbessertes Hilfsmittel zur Verfügung stehen, um zum Beispiel Prozesse im Gehirn oder in Tumoren zu untersuchen“, so Gregor. Das Forscherteam hat für sein Verfahren eine Patentanmeldung eingereicht.

Originalveröffentlichung:
Ingo Gregor, Martin Spiecker, Roman Petrovsky, Jörg Großhans, Robert Ros and Jörg Enderlein, Rapid Non-linear Image Scanning Microscopy, Nature Methods 14 (11) 2017, DOI: 10.1038/nmeth.4467

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