Forschung & Entwicklung

Fortschritt in der hochauflösenden Mikroskopie

Liefert die Expansionsmikroskopie originalgetreue Bilder von Zellstrukturen? Das war bislang nicht sicher. Neue Erkenntnisse zeigen nun erstmals, dass die Methode tatsächlich zuverlässig funktioniert.

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 Multiproteinkomplexen bekommen. All das sind Ziele, die der Mikroskopieexperte Professor 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 Multiproteinkomplexe, werden in einem Polymer verankert. Dann werden die Wechselwirkungen zwischen den Prote­inen zerstört und das Polymer mit Flüssigkeit zum Aufquellen gebracht. Es dehnt sich daraufhin in alle Raumrichtungen gleichmäßig um den Faktor vier aus. Dabei bleiben die Antigene erhalten und können nachträglich mit farbstoffmarkierten Antikörpern angefärbt werden. Bislang seien viele Wissenschaftler der Meinung gewesen, so Sauer, 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.“

Das beweist das Forschungsteam aktuell am Beispiel der Zentriolen. Diese zylinderförmigen Proteinstrukturen spielen bei der Zellteilung eine wichtige Rolle. Die Zentriolen wurden für das Experiment ausgewählt, weil ihre Struktur bereits sehr gut bekannt ist. Markus Sauer: „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“.

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 in molekularer Auflösung zugänglich.

von mn

Originalveröffentlichung:

[D. Gambarotto et al., Imaging cellular ultrastructures using expansion microscopy (U-ExM), Nat. Methods (2018), DOI: 10.1038/s41592-018-0238-1]

www.uni-wuerzburg.de

Firmeninformationen
© photonik.de 2019 - Alle Rechte vorbehalten