Hochauflösende Kombination
Neue Mikroskopiemethode vereinigt Lichtscheiben-Mikroskopie und kohärente strukturierte Beleuchtungsmikroskopie.
Ist es möglich, auf der Zellebene zuzusehen, wie sich Fischembryonen zu Forellen, Karpfen oder Lachsen entwickeln? Forschern der Goethe-
Abb.: Lebende in Agarose eingebette Hefezelle. Von links nach rechts: konventionelle Fluoreszenz, konventionell bearbeitet und csiLSFM. Der Balken hat eine Breite von einem Mikrometer. (Bild: AG Stelzer, GU)
Das Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskop (LSFM) gehört zur Gruppe der Fluoreszenzmikroskope. Dabei werden Zellmoleküle mit fluoreszierenden Markern gekennzeichnet, die ein Lichtstrahl zum Leuchten bringt. Eine Kamera nimmt die dreidimensionale Verteilung der leuchtenden Moleküle, der Fluorophore, auf. Der Vorteil dieses Verfahrens: Es geht sehr schonend selbst mit so empfindlichen Proben wie Fischembryonen um. Ein großer Fortschritt, denn herkömmliche Verfahren, welche die ganze Probe beleuchten, arbeiteten mit einer höheren Lichtintensität und zerstörten dadurch die Farbstoffe und die Zellen in sehr kurzer Zeit.
Ernst Stelzer, Professor am Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft und Forschungsleiter im Exzellenzcluster „Makromolekulare Komplexe“ der Goethe-
Bo-Jui Chang, Victor Perez Meza und Ernst Stelzer haben das Verfahren jetzt noch weiter verbessert und mit der kohärenten strukturierten Beleuchtungsmikroskopie (SIM) kombiniert. Das macht eine extrem hohe Auflösung möglich. Die SIM ist eine Superauflösungstechnik, die mehrere Bilder erzeugt und sie miteinander kombiniert. Dadurch verbessert sich die Auflösung. Technisch geht man so vor, dass man eine fluoreszierende Probe mit einem ganz bestimmten Beleuchtungsmuster anregt. Die Methode ist auf Oberflächen beschränkt, hat aber große Vorteile. So ist sie beim Anregen der Fluoreszenz nicht zu intensiv, ermöglicht sehr schnelle Aufnahmen und kann mit allen fluoreszierenden Molekülen für die Hochauflösung eingesetzt werden.
„In dem neuen Mikroskop, das wir csiLSFM nennen, haben wir das Prinzip von SIM so weiter entwickelt, dass es nicht mehr auf Oberflächen beschränkt ist, sondern auch in ausgedehnten dreidimensionalen Objekten angewandt werden kann. Dazu lassen wir zwei gegenläufige Lichtblätter miteinander interferieren, und zwar unter einem Winkel von 180 Grad, so dass sie das kleinstmögliche Interferenzmuster bilden. Wir erreichen damit eine maximale Auflösung von unter 100 Nanometern“, erklärt Ernst Stelzer. Das neue Instrument hat drei Objektivlinsen. Es arbeitet mit einer flexiblen Steuerung von Rotation, Frequenz und Phasenverschiebung der perfekt modulierten Lichtscheiben. Bilder vom endoplasmatischen Retikulum, einem weit verzweigten Membrannetzwerk aus Röhren, Bläschen und Zisternen, in Hefen zeigen, dass die Forscher mit csiLSFM an physiologisch bedeutenden Objekten erfolgreich arbeiten können.
GU / DE