Fortschritt in der hochauflösenden Mikroskopie

Zellstrukturen originalgetreu abbilden

Liefert die Expansionsmikroskopie originalgetreue Bilder von Zellstrukturen? Das war bislang nicht sicher. Ein europäisches Forscherteam konnte nun zeigen, dass diese Methode tatsächlich zuverlässig funktioniert.

Links eine expandierte humane Zelle mit Mikrotubuli (blau) mit einem Zentriolenpärchen (gelb-rot) in der Mitte. Rechts die detaillierte Struktur zweier expandierter Zentriolenpärchen. © Fabian Zwettler / Uni Würzburg

Mit dem Mikroskop tiefer und tiefer in die Innenwelt von Zellen eintauchen. Den Zellkern und andere Strukturen immer genauer abbilden. Möglichst detaillierte Ansichten von zellulären Multiprotein-Komplexen bekommen. All das sind Ziele, die der Mikroskopie-Experte Markus Sauer am Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) verfolgt. Zusammen mit Forschungsteams aus Genf und Lausanne hat er nun gezeigt, dass eine bislang angezweifelte Methode der hochauflösenden Super-Resolution-Mikroskopie doch zuverlässig ist.

Die Rede ist von der Ultrastruktur-Expansionsmikroskopie (U-ExM). Vereinfacht gesagt funktioniert sie so: Die abzubildenden Zellstrukturen, in diesem Fall Multiprotein-Komplexe, werden in einem Polymer verankert – ganz so, als würde man Kerzen in einen Adventskranz stecken oder einen Weihnachtsbaum schmücken.

Zellstrukturen werden nicht verzerrt
Dann werden die Wechselwirkungen zwischen den Proteinen zerstört und das Polymer mit Flüssigkeit zum Aufquellen gebracht. „Das Polymer dehnt sich dann in alle Raumrichtungen gleichmäßig um den Faktor vier aus. Dabei bleiben die Antigene erhalten und können nachträglich mit farbstoffmarkierten Antikörpern angefärbt werden“, sagt Professor Sauer. Bislang seien Viele in der Wissenschaft der Meinung gewesen, dass die Expansion des Polymers nicht gleichmäßig verlaufe und man am Ende eine verzerrte Darstellung bekomme. „Wir können mit U-ExM aber wirklich ultrastrukturelle Details abbilden, die Methode ist verlässlich“, betont Sauer. „Und wir bekommen mit ihr ein Bild, das vierfach höher aufgelöst ist als mit den bisherigen Standardmethoden der Mikroskopie.“

Anzeige

Zentriolen machten den Anfang
Das beweist das Forschungsteam aktuell im Journal „Nature Methods“ am Beispiel der Zentriolen. Diese zylinderförmigen Proteinstrukturen spielen bei der Zellteilung eine wichtige Rolle; der Würzburger Biologe Theodor Boveri hat sie erstmals 1888 beschrieben. Die Zentriolen wurden für das Experiment ausgewählt, weil ihre Struktur schon sehr gut bekannt ist. „Dadurch konnten wir im Vergleich mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen erkennen, dass U-ExM zuverlässig arbeitet und selbst die Chiralität der Mikrotubuli-Tripletts erhält, aus denen die Zentriolen aufgebaut sind“, erklärt Sauer.

Als nächstes wollen die JMU-Forscher mit dieser Mikroskopiemethode Zellstrukturen analysieren, von denen man bislang noch kein so genaues Bild hat. „Das sind zum Beispiel Unterstrukturen der Zentriolen, die Kernporenkomplexe oder synaptonemale Komplexe. Sie alle werden jetzt erstmals mit Licht- statt Elektronenmikroskopie mit molekularer Auflösung zugänglich“, so Sauer.

Publikation:
“Imaging cellular ultrastructures using expansion microscopy (U-ExM)”, Nature Methods, 17. Dezember 2018. DOI 10.1038/s41592-018-0238-1

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige

12 MP IDS-Kameras für Labor & Medizin

Perfektes Ergebnis selbst bei schwachen Lichtverhältnissen: IDS integriert den hochauflösenden 12 MP Sensor IMX226 von SONY in die nur 29 x 29 x 29 mm großen uEye CP-Kameras. Die neuen Modelle mit GigE- bzw. USB3-Schnittstelle bieten den bewährten Vision-Standard und sind ab Mai 2019 verfügbar.

Zum Highlight der Woche...
Anzeige
Anzeige

LABO Ausstellerporträts

Am 21. Mai 2019 startet in Hannover die Labvolution. Die LABO-April-Ausgabe mit dem großen Messeschwerpunkt erscheint am 26. April 2019 und liegt auch auf der Messe aus.
Zusätzlich zu Ihrer klassischen Anzeigenwerbung können Sie ein Ausstellerporträt buchen und auf Ihren Labvolution-Messestand einladen.

Zum Highlight der Woche...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem LABO Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite