Mikroskopie im Nanometerbereich: Neue Einblicke in die Zellstruktur

Besonders winzige Strukturen wie das Zellskelett oder der synaptische Spalt zwischen Nervenzellen, die nur wenige Nanometer breit sind, konnten bislang nur lückenhaft dargestellt werden.

Forschende haben nun ein Fluoreszenzmikroskop entwickelt, das diese Grenze überschreitet. Das neue Mikroskop erreicht eine Auflösung von weniger als fünf Nanometern, was etwa der Breite eines Haares entspricht, das in 10.000 Teile gespalten ist. Diese beeindruckende Auflösung erlaubt es, selbst die kleinsten Details der Zellstruktur präzise abzubilden.

Das neue Mikroskop basiert auf der Technik der Fluoreszenzmikroskopie, genauer gesagt auf der Einzel-Molekül-Lokalisierungs-Mikroskopie. In dieser Methode werden einzelne Moleküle in einer Probe zum Leuchten gebracht und deren Positionen extrem präzise bestimmt. Diese Lokalisierungen werden anschließend zu einem Gesamtbild der Probe zusammengefügt, wodurch Strukturen sichtbar werden, die mit anderen Methoden nicht erkennbar wären.

Das Team um Prof. Jörg Enderlein vom III. Physikalischen Institut der Universität Göttingen hat diese Technik weiterentwickelt und die Auflösung durch den Einsatz eines hochsensiblen Detektors und spezieller Datenanalysemethoden nochmals verbessert. "Diese neu entwickelte Technik ist ein Meilenstein im Feld der hochauflösenden Mikroskopie. Sie bietet nicht nur Auflösungen im einstelligen Nanometerbereich, sondern ist im Vergleich zu anderen Methoden besonders kostengünstig und einfach zu handhaben," erklärt Enderlein.

Ein besonderer Vorteil des neuen Mikroskops liegt nicht nur in seiner hohen Auflösung, sondern auch in seiner einfachen Handhabung und den vergleichsweisen geringen Kosten. Diese Eigenschaften machen es für eine breite Anwendung in der wissenschaftlichen Forschung attraktiv. Zudem haben die Forschenden ein Open-Source-Softwarepaket zur Datenverarbeitung entwickelt, das den Einsatz dieser Technik in der Forschungsgemeinschaft erleichtern soll.

Dank dieser technischen Fortschritte können nun feinste Details der Proteinorganisation im synaptischen Spalt und anderen Zellstrukturen mit bisher unerreichter Präzision untersucht werden. Diese neuen Möglichkeiten eröffnen vielversprechende Perspektiven für die Zellbiologie und die biomedizinische Forschung.

MEDICA.de; Quelle: Georg-August-Universität Göttingen