Die Beschränkungen des Lichtmikroskops überwinden

09.10.2014
Foto: Zwei-Farben-STED-Aufnahme eines Glioblastoms

Zwei-Farben-STED-Aufnahme eines Glioblastoms, des häufigsten bösartigen Hirntumors bei Erwachsenen. Das Protein Clathrin ist grün, das Protein β-Tubulin rot angefärbt. Im Gegensatz zum verschwommenen klassischen Bild (links) zeigt das STED-Bild (rechts) erheblich feinere Strukturen; © Bückers, Wildanger, Kastrup, Medda; Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Für eine lange Zeit galt in der Mikroskopie, dass sie niemals eine bessere Auflösung geben würde, als die halbe Länge des Lichts es zulässt. Dank fluoreszierender Moleküle umgingen die diesjährigen Nobelpreisträger für Chemie diese Beschränkung. Ihre bahnbrechende Arbeit erhebt die optische Mikroskopie in die Nanodimension.

Mit der Nanoskopie machen Forscher den Weg einzelner Moleküle innerhalb lebender Zellen sichtbar. Sie können beobachten, wie Moleküle neue Synapsen zwischen Nervenzellen im Gehirn bilden, sie können Proteine verfolgen, die bei der Entstehung von Parkinson, Alzheimer und Huntington eine Rolle spielen, sie betrachten einzelne Proteine in befruchteten Eizellen, wenn diese sich zu Embryonen formen.

Es war nicht von Anfang an klar, dass Forscher jemals lebende Zellen im kleinsten molekularen Detail betrachten könnten. Das erste Mikroskop hatte eine Auflösung von bis zwei Mikrometer. Eric Betzig, Stefan W. Hell und William E. Moerner erhalten den Nobelpreis für Chemie 2014, da sie diese Begrenzung unterschritten haben. Dank ihrer Bemühungen, kann man nun Einblick in die Nanowelt erhalten.

Zwei verschiedene Prinzipien wurden geehrt: Die stimulated emission depletion (STED) microscopy, entwickelt von Stefan Hell im Jahr 2000. Zwei Laserstrahlen werden verwendet, einer stimuliert fluosreszierende Moleküle, damit sie leuchten, der andere filtert uninteressante Bereiche aus. So erhält man ein Bild mit einer sehr hohen Auflösung.

Eric Betzig und William Moerner, die getrennt arbeiten, schufen die Basis für die sogenannte single-molecule microscopy. Diese Methode verwendet die Möglichkeit die Fluoreszenz einzelner Moleküle an- und auszuschalten.

MEDICA.de; Quelle: Nobelprize.org