Es wurde in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Franziska Theilig des Anatomischen Instituts entsprechend ihrer Forschungsbedarfe entwickelt. Zum Einsatz kommen soll das hochauflösende Fluoreszenz-Mikroskop für die medizinische und biologische Grundlagenforschung. Das Instrument im Wert von einer Million Euro wurde mit 770.000 Euro vom Land Schleswig-Holstein und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
"Gerade bei uns in der Anatomie spielen bildgebende Verfahren eine zentrale Rolle. Mit dem neuen Mikroskop können wir ultrafeine Strukturen wie Schlitzmembranen, Zellkanäle und Vesikel-Bläschen lokalisieren oder die Interaktion zwischen Proteinen mit einer Genauigkeit nachweisen, die bisher nicht möglich war", erklärt Theilig. Damit lassen sich völlig neue, weitreichende Fragestellungen in Biologie, Medizin oder Materialwissenschaft untersuchen. Sie selbst forscht in ihrer Arbeitsgruppe "Forschung für Nieren- und Volumenregulation" vor allem zu Bluthochdruck, Ödementwicklung, Diabetes und chronischem Nierenversagen. Theilig erhofft sich auch hierfür grundlegende neue Erkenntnisse durch die neue Qualität der Aufnahmen.
Mit seiner extrem hohen Auflösung übertrifft das STED-Mikroskop sogar die sogenannten konfokalen Lichtmikroskope, die immerhin eine Auflösung von 200 Nanometern bieten. Elektronenmikroskope erreichen zurzeit etwa 0,1 Nanometer. Hierfür müssen die Untersuchungsproben jedoch in hauchdünne Scheiben geschnitten werden – Einblicke in vollständige oder lebende Zellen wie im STED sind daher nicht möglich.
Hinter dem besonderen Mikroskop steckt Nobelpreisträger-Know-how: Mit der Entwicklung der STED-Methode revolutionierte der Göttinger Physiker Stefan W. Hell die Lichtmikroskopie und erhielt dafür 2014 den Chemie-Nobelpreis. Er konnte die Auflösung um das Zehnfache steigern, indem er Proben mit zwei Lasern bestrahlte: Der erste Laser regt Moleküle zum Leuchten an und macht sie damit besser sichtbar. Diese Fluoreszenz kann der zweite Laser bei einzelnen Molekülen wieder "abschalten" ("depletion") und schafft so ein schärferes Bild der Probe. Mittlerweile entwickelt Hell mit einer eigenen Ausgründung maßgeschneiderte STED-Mikroskope für Forschungseinrichtungen.
"Um das Mikroskop passgenau auf unsere Bedarfe abzustimmen, haben wir sehr eng mit den Entwicklern des Unternehmens zusammengearbeitet – in dieser Form ist unser Instrument also einzigartig", so Theilig. So haben sie zum Beispiel den stärksten erhältlichen Laser einbauen lassen, um auch hochauflösende Aufnahmen von Geweben zu erhalten. "In Geweben sind die Strukturen besonders dicht, deshalb ist es hier weitaus schwieriger, feine Elemente voneinander zu unterscheiden als in einer einzelnen Zelle", erklärt Theilig weiter. Rund zwölf Monate hat dieser Entwicklungsprozess insgesamt gedauert – ein Aufwand, der sich gelohnt hat, sind sich die Wissenschaftler des Anatomischen Instituts sicher.
MEDICA.de; Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
