Universität Marburg testet neue Generation von Lichtmikroskopen

23.02.2011 - Deutschland

Die Philipps-Universität Marburg weitet die Kooperation mit Leica Microsystems aus: Derzeit testet das Institut für Zytobiologie als eines von weltweit vier Instituten ein Mikroskop mit einer Auflösung weit unterhalb der Beugungsgrenze (Nanoskope). „Mit dieser neuartigen optischen Nanoskopie mit dem Namen GSDIM (ground state depletion microscopy followed by individual molecule return) können Auflösungen von bis zu 25 Nanometern erreicht werden. Damit lassen sich subzelluläre Strukturen oder Proteinkomplexe weit unterhalb der lichtmikroskopischen Auflösungsgrenze darstellen“, sagt der Zellbiologe Prof. Dr. Ralf Jacob.

Die neue Technologie, für die Leica Microsystems die Exklusivlizenz hat, wird bis September in der Imaging Core Facility des zellbiologischen Sonderforschungsbereichs 593 (SFB593) in Marburg getestet.

Anordnungen von Proteinen und anderer Biomoleküle in Zellen detailgetreu abzubilden und molekulare Vorgänge zu beobachten – dies wird Forschern durch GSDIM aufgrund von Auflösungen jenseits der Beugungsgrenze ermöglicht. Je mehr Einblick die Wissenschaft in diese grundlegenden Prozesse des Lebens erhält, desto besser können Ursachen von bisher unheilbaren Krankheiten aufgeklärt und geeignete Therapien entwickelt werden.

Eine Stärke von GSDIM ist, dass sie mit herkömmlichen Fluoreszenzmarkern auskommt, um Proteine oder andere Biomoleküle innerhalb der Zelle auf wenige Nanometer scharf darzustellen. Dazu gehören Fluorophore, die in der biomedizinischen Arbeit routinemäßig eingesetzt werden.

Bei GSDIM werden die Fluoreszenzmoleküle in der Probe mit Laserlicht fast vollständig ausgeschaltet. Dabei kehren jedoch einzelne Moleküle spontan wieder in den fluoreszierenden Zustand zurück, während ihre Nachbarn noch im Dunkelzustand verweilen. So können die Signale einzelner Moleküle mit Hilfe eines hochempfindlichen Kamerasystems sequentiell aufgenommen und ihre Position in der Probe ermittelt und gespeichert werden. Anschließend kann aus der Position vieler tausend Einzelmoleküle ein extrem hochaufgelöstes Bild erstellt werden. Sehr nahe beieinander liegende Zellbestandteile, die mit herkömmlicher Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie nicht aufgelöst werden, können somit getrennt und im Bild scharf wiedergegeben werden.

„Wir wollen höchstauflösende Mikroskopie in Zukunft einem noch breiteren Anwenderkreis in den Biowissenschaften anbieten können“, erklärt Anja Schué von Leica Microsystems. Die derzeitige Testphase des Mikroskops sei in diesem Zusammenhang wichtig, da nur aktive Wissenschaftler wie die Mitglieder des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten SFB 593 optimal testen könnten.

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