Forscher haben eine neue Methode entwickelt, mit der sie selbst winzige Zellstrukturen von einem Achtel Mikrometer Größe sichtbar machen – und dies in lebenden Fischlarven. Das neue Mikroskopverfahren zeigt nicht nur Details und verschiedenen Tiefenebenen im Gewebe. Es lassen sich damit sogar Filme machen.
Mikroskope liefern wertvolle Einsichten in Struktur und Dynamik von Zellen. Insbesondere, wenn diese in Ihrer natürlichen Umgebung verbleiben können. Gerade bei höheren Organismen ist dies jedoch sehr schwierig. „Der Zebrabärbling eignet sich sehr gut für genetische Studien an Zellen, denn seine Larven sind komplett durchsichtig“, erklärt Marina Mione vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Um bestimmte Strukturen sichtbar zu machen, werden diese fluoreszierend eingefärbt, meist über gentechnische Methoden.
In der aktuellen Studie beobachtete die Forscherin gemeinsam mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz und dem amerikanischen National Institutes of Health (NIH) nun
Mit einer neuen Methode Teile des zellularen Skeletts der Fische, die sogenannten Mikrotubuli, mit einer neuen Mikroskopietechnik. Die fadenförmigen Mikrotubuli haben eine Länge von rund 100 Mikrometern und einen Durchmesser von circa 20 Nanometern, also dem hunderttausendstel eines Haares. „Mikrotubuli kommen überall in der Zelle vor und sind für ihre Teilung und Bewegung notwendig.“
Lichtpunkt zeigt Details scharf
Für das neue Mikroskopverfahren wird das Objekt nicht komplett ausgeleuchtet, sondern nur punktförmig mit speziellem Licht. Dadurch wird Streulicht minimiert und das eine angeleuchtete Detail wird scharf abgebildet. Eine Serie von Bildern mit unterschiedlicher Beleuchtung wird schließlich von einem Computer zu einem Gesamtbild zusammengestellt. Durch geschicktes Ausleuchten wird es sogar möglich die Tiefenschärfe zu justieren, Bilder von verschiedenen Tiefenebenen zu machen und am Computer zu einem dreidimensionalen Bild zu verbinden. „Mittlerweile lassen sich so Auflösungen von 145 Nanometer in der Ebene und 400 Nanometern dazwischen verwirklichen“, sagt Mione.
Filmaufnahmen im Mikromaßstab
Die Aufnahmen werden innerhalb einiger Sekunden gemacht, so dass auch die Bewegung der Zellen zu keinen Unschärfen führt. „Vielmehr kann man über eine Serie von Aufnahmen auch Videos von der Bewegung der Mikrotubuli machen.“ Im Experiment konnten die Forscher über einen Zeitraum von 60 Minuten beobachten, wie sich etwa 45 Mikrometer unter der Haut des Fisches das Frühstadium des Seitenlinienorgans bildet, mit dem Fische im Wasser Bewegungsreize wahrnehmen können. Solche Aufnahmen am lebenden Organismus liefern wertvolle Erkenntnis über Entwicklung von Wirbeltieren auf zellularer Ebene. (Nature Methods, 2012; doi:10.1038/nmeth.2025)
(Karlsruher Institut für Technologie, 16.05.2012 – NPO)
