Mikroskopie-Methode für bewegte Momente
Neue Fluoreszenz-Methode erlaubt ermöglicht dreidimensionale Abbildung von Proteinen mit nur einer Messung.
Ein Schwachpunkt vieler gängiger Mikroskopie-Techniken liegt in der Notwendigkeit, eine Probe etliche Male scannen zu müssen, um ein Bild mit Tiefenwirkung zu erzeugen. Vor allem für empfindliche und dynamische Proben ist dies ein Problem. Forschern des Wiener Research Institute of Molecular Pathology (IMP) gelang es nun in Kollaboration mit der TU Wien, ein neues Mikroskopie-Verfahren zu entwickeln. Dieses erlaubt es, mit nur einer einzigen Messung und somit ohne Scan-Vorgang ein dreidimensionales Bild der untersuchten Probe zu erzeugen. Die neue Lichtmikroskopie-Technik beruht darauf, die Positionsinformation in Farbinformation umzuwandeln und zu messen.
Abb.: Paxillin-Verteilung an der Anheftungsstelle der Melanomzelle einer Maus (Bild: U. Wien)
Zur mikroskopischen Analyse fixierter oder lebender Zellen bedienten sich Katrin Heinze und Kareem Elsayad einer speziellen Form der Lichtmikroskopie, der Fluoreszenz-Mikroskopie. Dabei werden Fluoreszenzfarbstoffe mit Licht einer Wellenlänge angeregt und strahlen dadurch dann selbst Licht einer anderen Wellenlänge ab. Für seinen Aufbau verwendete der Forscher aus der Arbeitsgruppe von Katrin Heinze eine sogenannte biokompatible Nanostruktur: Einen Objektträger aus Quarz mit einer dünnen Beschichtung aus Metall und Dielektroden. Die verwendete Probe markierte er mit den Fluorophoren und positionierte sie darüber.
„Das Emissionsspektrum eines fluoreszierenden Farbstoffes über diesem Aufbau ist abhängig von seiner Position. Die Positions-Information des Fluorophors wird in Farbe umgewandelt, und die messen wir “, vereinfacht Elsayad die Erklärung dazu, wie es schlussendlich zur Bildgebung kommt. Mit seiner ausgeklügelten Methode benötigt der Wissenschaftler nur eine einzige Messung und ist somit zeitlich unabhängig von der Scan-Geschwindigkeit oder der Anregung der Fluorophore. „Das schöne an unserer Anordnung ist, dass man relativ einfach sehr genaue Daten bekommt, ohne komplizierte Aufbauten oder Geräte zu benötigen. Unsere Analysen können wir an einem gängigen konfokalen Mikroskop durchführen “ ergänzt Heinze.
Elsayad und Heinze konnten bereits beweisen, dass die von ihnen entwickelte Methode auch in der Praxis funktioniert. Gemeinsam mit Kollegen vom Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften IMBA verwendeten sie die neue Technik, um Paxillin, ein Protein, das für Zelladhäsion wichtig ist, in lebenden Zellen zu markieren und zu untersuchen. Auch die Dynamik von Filopodien, kleinen Zellfortsätzen, die aus Aktin-Filamenten aufgebaut sind und sich rasch verändern, konnte mit der neuen Methode veranschaulicht werden.
Wurde die Technik ursprünglich für bestimmte Fluorophore entwickelt, kann sie problemlos für weitere adaptiert werden. Auch die Analyse von zwei oder mehreren fluoreszierenden Farbstoffen gleichzeitig ist für die Forscher denkbar. „Generell gibt es eine Vielzahl an möglichen Weiterentwicklungen und Anwendungen für unsere Methode“, blickt Elsayad in die Zukunft. „Etwa das Sequenzieren von DNA. Allerdings müsste man dafür noch viel Zeit und Geld investieren.“
U. Wien / DE
