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Berührungsloser Einblick in die Zellen

Eine neue Mikroskop-Technologie dient der Erforschung von mechanischen Eigenschaften wachsender Pflanzenzellen – dreidimensional und ohne die Zelle zu berühren.

Die mechanische Vermessung von Zellen und Geweben war bis jetzt auf deren Oberfläche beschränkt. Informationen darüber, was in der Zelle vor sich geht, gab es kaum. FBi (Fluorescence emission Brillouin scattering imaging) hingegen kann untersuchen, was in der Zelle – quasi unter der Oberfläche - vor sich geht. Dazu ist es nicht erforderlich die Zelle zu berühren, die Untersuchung ist rein optisch. Die mechanischen Eigenschaften von Zellen haben unmittelbaren Einfluss auf deren Funktion. So kann zum Beispiel die Erforschung der Zellwände wertvolle Informationen zum Verständnis der Ursache von Herz- Kreislauferkrankungen beim Menschen liefern, sagen die Forscher.

Die Besonderheit von FBi sei, dass damit nicht-invasiv und rein optisch mechanische Eigenschaften untersucht und mit einer Fülle an fluoreszierenden Molekülen verglichen werden können. „Dadurch erkennen wir, wie ein beliebiges Molekül die mechanischen Eigenschaften von unterschiedlichen Teilen einer lebenden Zelle beeinflusst“, erklärt Dr. Kareem Elsayad, Leiter der Advanced Microscopy Facility der Vienna Biocenter Core Facilities.

„Mit FBi haben wir entdeckt, wie eine Pflanzenzelle ihre typische rechteckige Form entwickelt. Mit einer weiteren FBi-‚Befragung‘ von mutierten Pflanzen, die Licht nicht richtig wahrnehmen, haben wir festgestellt, dass deren Zellen ihre richtige Zellform nicht ausbilden können, weil die extazelluläre Matrix (der Klebstoff, der die Zellen aneinander heftet) nicht mehr richtig wirkt“, beschreibt Dr. Youssef Belkhadir, Gruppenleiter am Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Es konnte gezeigt werden, dass biologische Fragen zur extrazellulären Matrix, deren Beantwortung bislang als völlig unmöglich galt, nun geklärt werden können. Und dies sei erst die Spitze des Eisbergs ist.

Originalveröffentlichung:

[K. Elsayad, S. Werner, M. Gallemí, J. Kong, E.R. Sánchez Guajardo, L. Zhang, Y. Jaillais, T. Greb, Y. Belkhadir, Mapping the subcellular mechanical properties of live cells in tissues with fluorescence emission-Brillouin imaging, Sci Signal 9 (2016), DOI: 10.1126/scisignal.aaf6326]

www.gmi.oeaw.ac.at

www.vbcf.ac.at

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