Neues Mikroskop enthüllt feinste Zellprozesse

Viele Strukturen in Zellen sind so klein, dass gewöhnliche Mikroskope sie nur lückenhaft abbilden können. So enthalten zum Beispiel unsere Zellen eine Art Gerüst mit feinen Röhrchen, die nur etwa sieben Nanometer breit sind. Auch der synaptische Spalt, also der Abstand zwischen zwei Nerven­zellen oder zwischen einer Nerven- und einer Muskelzelle, ist mit etwa zehn bis fünfzig Nanometern zu klein für herkömmliche Mikroskope. Ihre Auflösung beginnt gerade einmal bei etwa 200 Nanometern. Bessere Einblicke verspricht das neue Mikroskop, das For­scherinnen und Forscher der Univer­sität Göttingen mit entwickelt haben: Dank einer Auflösung von besser als fünf Nanometern erfasst es selbst kleinste Zell­strukturen.

Grundlage des neuen Fluoreszenz­mikroskops ist die Einzel-Molekül-Lokali­sierungs-Mikro­skopie, bei der einzelne aufleuchtende Moleküle in einer Probe ein- und ausgeschaltet und dann deren Positionen einzeln sehr präzise bestimmt werden. Aus diesen Molekül­positionen kann dann die gesamte Struktur der Probe nachgebildet werden. Das Verfahren ermöglicht inzwischen Auflösungen von rund zehn bis zwanzig Nanometern. 

Die Arbeitsgruppe von Jörg Enderlein von der Universität Göttingen konnte diese Auflösung jetzt nochmals verdoppeln – mithilfe eines hoch empfind­lichen Detektors und einer speziellen Datenanalyse. Damit bringt es selbst winzige Details der Protein­organisation im Verbindungs­bereich zwischen zwei Nervenzellen sehr genau ans Licht. „Diese neu entwickelte Technik ist ein Meilenstein im Feld der hochauflösenden Mikroskopie. Sie bietet nicht nur Auflösungen im einstelligen Nanometer­bereich, sondern ist im Vergleich zu anderen Methoden besonders kosten­günstig und einfach zu handhaben“, so Enderlein. 

Die Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten außerdem ein Open-Source-Softwarepaket zur Daten­verarbeitung. Damit steht diese Art der Mikroskopie in Zukunft breiten Fachkreisen zur Verfügung.

U. Göttingen / JOL