Neues Mikroskop verbessert Biolumineszenzbildgebung in lebenden Zellen

Biolumineszenz – die Lichtabgabe bestimmter Enzyme in lebenden Zellen – gilt als schonendes Verfahren für die Langzeitbeobachtung biologischer Prozesse. Im Gegensatz zur Fluoreszenzbildgebung benötigt sie keine intensive externe Beleuchtung, wodurch Zellen weniger beeinflusst werden. Doch bisher war die Bildauflösung aufgrund der geringen Lichtintensität begrenzt. 

Um dieses Problem zu lösen, setzte das Forschungsteam um Dr. Jian Cui auf ein außergewöhnliches Design: Inspiriert von Teleskopen entstand ein optisches System, das Licht besonders effizient sammelt. In Kombination mit dem QIS-Sensor entstand so das QIScope. 

„Um die Fähigkeiten des Sensors voll auszuschöpfen, haben wir uns vom optischen Aufbau von Teleskopen inspirieren lassen“, erklärt Ruyu Ma, Erstautor der Studie. 

QIScope ermöglicht es, feinste Bewegungen in Zellen zu erfassen etwa die Dynamik von Vesikeln oder Proteinen in sehr niedriger Konzentration. Die höhere Auflösung, das größere Sichtfeld und der hohe Dynamikbereich machen das System besonders geeignet für das sogenannte Live-Cell-Imaging. 

„Unser Mikroskop bietet höhere Empfindlichkeit, verbesserte Auflösung, ein größeres Sichtfeld und einen höheren Dynamikbereich – alles Eigenschaften, die für anspruchsvolle Live-Cell-Imaging-Experimente essenziell sind“, sagt Studienleiter Jian Cui. 

Zudem ist das System mit weiteren Bildgebungsverfahren kombinierbar, etwa Epifluoreszenz oder Phasenkontrast. So lassen sich lebende Systeme über längere Zeiträume und ohne große Störungen untersuchen – wichtig für die Zellbiologie, Krankheitsmodelle und Wirkstoffentwicklung. 

QIScope erweitert die Möglichkeiten der biolumineszenten Bildgebung deutlich. Es eignet sich für die Untersuchung einzelner Zellen ebenso wie für komplexe Gewebemodelle oder Organoide. Die Fähigkeit, auch kleinste und langfristige Veränderungen im Zellverhalten sichtbar zu machen, kann dazu beitragen, neue Erkenntnisse in der medizinischen Forschung zu gewinnen. 

COMPAMED.de; Quelle: Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)