Neue Methode zeigt Zellen genauer denn je

• Das neue Verfahren erreicht eine Auflösung von 156 Nanometern und kann schnelle Vorgänge in lebenden Zellen erfassen.
• Es verbindet Superauflösungsmikroskopie mit einer Messung der Fluoreszenzlebenszeit und gewinnt dadurch zusätzliche Informationen über Zellen.
• Die Technik könnte helfen, Wirkungen und Nebenwirkungen von Medikamenten genauer zu untersuchen.

„Mit der Kombination aus Superauflösung und Fluoreszenzlebenszeitmessung können wir nicht nur sehen, wo sich bestimmte Moleküle in einer Zelle befinden. Wir erhalten zusätzlich Informationen darüber, in welcher molekularen Umgebung sie sich befinden“, sagt Dr. Henning Ortkraß, einer der Autoren der Studie, aus der Arbeitsgruppe von CHEM-SCAN-Projektleiter Professor Dr. Thomas Huser.

Mehr sehen, wenn Medikamente auf Zellen wirken

Die Forschenden kombinieren dafür zwei Verfahren: Die strukturierte Beleuchtungsmikroskopie (SIM) macht Zellstrukturen sichtbar, die für herkömmliche Lichtmikroskope zu klein sind. Die Fluoreszenzlebenszeitmessung (FLIM) untersucht, wie lange fluoreszierende Moleküle Licht aussenden. Diese Zeit kann sich abhängig von ihrer Umgebung verändern – etwa durch den pH-Wert.

Bisher ließ sich diese Information nur begrenzt mit hochauflösender Mikroskopie verbinden. Das neue FLIM-SIM-Verfahren ermöglicht nun gleichzeitig hohe Auflösung, schnelle Bildraten und ein großes Bildfeld. Die Forschenden konnten dies an einer Knochenkrebszelllinie demonstrieren.

Grundlage für bessere Wirkstoffforschung

Angewandt wird die Methode im Rahmen des vom Europäischen Rat für Innovation (European Innovation Council) geförderten Projekts CHEM-SCAN. Das Projekt untersucht unter anderem, wie Chemotherapeutika für die Krebstherapie so angepasst werden können, dass sie sowohl für Tumore, wie auch daraus entstandene Metastasen möglichst effizient wirken. Zur Untersuchung der Wirksamkeit werden spezielle Fluoreszenzfarbstoffe eingesetzt, die mithilfe von FLIM-Messungen Auskunft über den Zustand von Krebszellen liefern.

Je besser Forschende beobachten können, was Medikamente in einzelnen Zellen auslösen, desto genauer können sie Wirkungen und mögliche Schäden untersuchen. Die neue Mikroskopie könnte deshalb langfristig dazu beitragen, Arzneimittelwirkungen besser zu verstehen und neue Ansätze für die medizinische Forschung zu entwickeln.