Auswertungssoftware für Mikroskopieverfahren

Beim Pointillismus besteht das gesamte Bild aus sehr vielen kleinen Farbtupfern. Vergleichbar damit werden bei pointillistischen Mikroskopie-Verfahren wie PALM oder dSTORM höchste Auflösungen erreicht, in dem man mit einem Farbstoff arbeitet, dessen Moleküle unter dem Mikroskop zu verschiedenen Zeiten zufällig aufblinken und so einzelne, dicht beieinanderliegende Punkte sichtbar werden lassen. „Bisher war es allerdings nötig rund 10.000 Einzelbilder aufzunehmen, um daraus ein pointillistisches Gesamtbild einer Struktur errechnen zu können, was oft viele Minuten Aufnahmezeit in Anspruch nimmt“, beschreibt Heintzmann.

Susan Cox aus Heintzmann’s Forschungsgruppe und Edward Rosten ist es nun gemeinsam mit britischen und amerikanischen Kollegen gelungen, eine Software zu entwickeln, mit der man nur noch rund 200 Videobilder für ein pointillistisches hochauflösendes Bild aufnehmen muss. Hierbei überlappen sich in jedem Einzelbild im Gegensatz zur herkömmlichen Methode viele Moleküle gegenseitig. So kann man nun innerhalb weniger Sekunden biologische Strukturen mit einer Auflösung von 50 Nanometern in lebenden Zellen abbilden. „Damit können wir nun erstmals wirklich lebende Prozesse in ganzen Zellen beobachten und verfolgen“, betont Heintzmann.

Und das führte schon bei der Erprobung der neuen Software zu bemerkenswerten Erkenntnissen. Untersucht haben Heintzmann und sein Team die „Zellfüsschen“ (Podosomen) von Vorgängern menschlicher Fresszellen (Makrophagen). Makrophagen stehen an vorderster Front des Immunsystems, wenn es um die Abwehr von eindringenden Krankheitserregern geht. Ihre Podosomen sind aufgebaut aus einem Kern und einem diesen umgebenden Ring aus verschiedenen Eiweißen. „Bisher glaubte man, dass dieser Ring mehr oder weniger rund ist und dass sich die Podosomen langsam über mehrere Minuten in ihrer Form verändern“, erklärt Heintzmann. „Dank der mit unserem neuen Verfahren entstandenen Bilder wissen wir nun, dass der Ring der Zellfüsschen eine vieleckige Struktur aus einzelnen Stäben und Gelenken hat und sich sehr dynamisch, etwa im Zehnsekundentakt, verändert.“

COMPAMED.de; Quelle: Institut für Photonische Technologien