Forschung Zellul?re und Molekulare Bildgebung in der Anatomie
Die Lichtmikroskopie ist seit jeher ein beliebtes Instrument, um kleinste Strukturen sichtbar zu machen und hat vor allem in den Lebenswissenschaften eine enorme Bedeutung. In der mikroskopischen Anatomie werden Mikroskope verwendet, um den Aufbau von Geweben und Organen zu studieren. Unterschiedlich Zelltypen wie zum Beispiel Epithelzellen in der Haut oder Drüsenzellen haben im Allgemeinen eine sehr charakteristische Form. Umgekehrt lassen sich aus der Form und dem Aufbau von Zellen oder ihren pathologischen Ver?nderungen Rückschlüsse auf ihre spezifische Funktion im K?rper ziehen. Wir nutzen neue, superaufl?sende Lichtmikroskopie um insbesondere Synapsen, Verknüpfungen zwischen Nervenzellen, im lebenden Gewebe sichtbar zu machen.
?
?
Superaufl?sende Lichtmikroskopie
Konventionelle Lichtmikroskope sind durch das so genannte Beugungslimit in ihrer r?umlichen Aufl?sung auf ~ 200 Nanometer begrenzt. Dadurch k?nnen kleinste, zellul?re Strukturen nicht dargestellt werden. Vor einigen Jahren gelang jedoch der Durchbruch und die Aufl?sungsgrenze konnte vollst?ndig umgangen werden, was einer kleinen Revolution in der Lichtmikroskopie gleichkam. In den 90’er Jahren erfand Prof. Dr. Stefan W. Hell (Max-Planck-Institut für Multidisziplin?re Naturwissenschaften, G?ttingen) die STED Mikroskopie, mit der zum ersten Mal Strukturen unterhalb des Beugungslimits mit einem Fernfeld-Lichtmikroskop dargestellt werden konnten.
Die STED Mikroskopie verwendet dafür zus?tzlich zum Anregungslicht einen zweiten Lichtstrahl, der die Fluoreszenz im ?u?eren Bereich der Anregung durch stimulierte Emission ausschaltet (engl. STimulated Emission Depletion) und somit nur Fluoreszenz aus einem kleinen Bereich im Zentrum zul?sst.
Inzwischen gibt es weitere Methoden, welche die Aufl?sungsgrenze umgehen und unter dem Namen Nanoskopie oder Superaufl?sung (engl. Super-resolution) zusammengefasst werden. Unser Ziel ist es, die STED Mikroskopie insbesondere für Anwendung im Gewebe zu verbessern.
?
?
Plastizit?t synaptischer Nanostrukturen
Synapsen sind eine wichtige Schaltstelle im Gehirn, an der Informationen weitergeleitet und verarbeitet werden. Ver?nderungen in der Verschaltung zwischen Neuronen und/oder der St?rke der synaptischen Transmission sind elementare Bausteine für unser Ged?chtnis und Kognition. Die winzige Gr??e von Synapsen erschwert zwar die konventionelle Bildgebung, macht sie aber zugleich zu einem idealen Untersuchungsobjekt für die STED Mikroskopie. Da eine Nervenzelle sehr viele Kontakte gleichzeitig ausbildet und für eine volle Funktionalit?t m?glichst alle Kontakte erhalten bleiben sollen, erfolgt die Untersuchung am besten direkt im Gewebe, also im intakten Verbund mit den umliegenden Nervenzellen. Wir haben in den letzten Jahren bereits die STED Mikroskopie genutzt, um dendritische Dornforts?tze und Synapsen im lebenden Gewebe abzubilden.
?