Optische Technologien: Das medizinische Multitalent Licht (3. Teil)

von Wiebke Heiss / MEDICA.de15.02.2009

3. Teil: Zwei Photonen und die Forschung


Optische Technologien liefern aber auch vollkommen neue Einblicke in der Grundlagenforschung. „Die 2-Photonen-Mikroskopie ist für uns ein einziger Segen“, stellt Frank Kirchhoff fest. Der Leiter des Lehrstuhls für Molekulare Physiologie an der Universität des Saarlandes untersucht mit dieser jungen Methode das Gehirn und bringt vollkommen neue Erkenntnisse über das Denkorgan zu Tage. "Wir können nun einen direkten Blick in lebendes Gewebe werfen – auf der Ebene einzelner Zellen."

Das Verfahren basiert auf einem äußerst seltenen Phänomen: Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Photonen gleichzeitig ein Farbstoffmolekül treffen, liegt bei einmal alle zehn Millionen Jahre. Aber Entwicklungen in der Lasertechnologie machen es weitaus öfter möglich. Dann treffen die Lichtsignale für eine Dauer von Femtosekunden, das sind 0,000 000 000 000 001 Sekunden, auf Gewebe und regen zuvor markierten Zielstrukturen zur Fluoreszenz an. Mit dem infrarotem Licht, dringt man tief in Gewebe ein - tief genug, um in den Cortex von Mäusen zu schauen.

Katastrophenhilfe und Müllabfuhr im Hirn

Mikrogliazellen: Mit einer Art
Tentakeln scannen sie das
Hirn; © Frank Kirchhoff

Dort räumten Kichhoff und Kollegen mit einem Irrglauben auf. Denn Gliazellen im Hirn, die lange Zeit als eine Art Nervenkitt für Neuronen galten, erfüllen weitaus mehr Rollen: „Man hatte nicht erwartet, dass Mikrogliazellen zum Beispiel kontinuierlich das Hirngewebe in ihrer Nachbarschaft abscannen“, sagt Kirchhoff. Diese mit dem Immunsystem verwandten Zellen sind mittlerweile als eine Mischung aus „normaler Müllabfuhr“ und „technisches Hilfswerk im Katastropheneinsatz“ anzusehen: Im gesunden Hirn schaffen die Zellen mit kleinen Tentakeln Metabolismus-Abfallprodukte der Gehirnzellen weg. Im Falle eines Notfalls folgen sie einem Stoff, der aus geschädigten Zellen entweicht, um verletztes Gewebe zu finden und dieses von gesundem abzuschirmen.

Kirchhoff konzentriert sich auf Mikrogliazellen, weil die am schnellsten und heftigsten aktiviert werden bei einer Verletzung. „Sie wandern zum Unfallort, schicken Fortsätze dorthin, fressen Material auf, schaffen Ordnung“, schwärmt der Molekularbiologe. Daher könnten sie eine wichtige Rolle bei Multipler Sklerose, Alzheimer oder Gehirnverletzungen spielen: „Wir untersuchen wie sich die Mikrogliazellen bei Alzheimer-Plaques verhalten. Fressen die Zellen die Plaques auf oder was machen sie da?“ Auch Rückenmarksverletzungen können mit der 2-Photonen-Mikroskopie an der lebenden Maus simuliert und der Krankheitsverlauf über Monate beobachtet werden. „Denken sie dabei nur an Querschnittgelähmte“, erklärt Kirchhoff, der noch eins auf dem Herzen hat: "Ich hoffe, dass die 2-Photonen-Mikroskopie eines Tages mit dem Nobelpreis belohnt wird."

Wiebke Heiss
MEDICA.de

- 1. Teil: Das medizinische Multitalent Licht
- 2. Teil: Der Pathologe auf der Endoskopspitze
- 3. Teil: Zwei Photonen und die Forschung