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Zellanalyse Neue markerfreie Technik verschafft Einblicke in lebende Zellen

| Autor / Redakteur: Yann Cotte et al. / Dr. Ilka Ottleben

Alles Leben basiert auf Zellen. Eine neue Technik, genannt Marker-freie Phasen-Nanoskopie (MPN), erlaubt es nun erstmals, ungefärbte Zellen in ihrem natürlichen Zustand zu erforschen. Die Technik erzeugt 3D-Bilder lebender Zellen mit einer Auflösung von weniger als 100 nm.

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(Bild: Alain Herzog / EPFL)

Seit Jahren träumen Biologen von einem Mikroskop, mit dem sie lebende und intakte Zellen mit der hohen Auflösung eines Elektronenmikroskops untersuchen können. Aufgrund der toxischen Probenbedingungen in einem Elektronenmikroskop ist dies jedoch nicht mit lebenden Zellen möglich, und die Auflösung traditioneller Lichtmikroskopie ist durch die Beugungsbegrenzung des Lichts stark beschränkt. Auch wenn Methoden der Super-Auflösungs-Mikroskopie diese Beugungsbegrenzung neuerdings umgehen, sind solche Methoden nicht unbedingt zellfreundlicher.

Nicht tot sondern lebend

Die meisten Formate zellbasierter Analyse sind Endpunkt-Techniken, die eine „Momentaufnahme“ der Proben liefern. Dies ist eine große Einschränkung, die bei vielen aktuell eingesetzten Technologien auftritt, da Zellen lebendig sind und biologische Prozesse nicht statisch sondern dynamisch stattfinden.

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Darüber hinaus müssen Zellen oft mit chemischen Stoffen eingefärbt oder mit fluoreszierenden Molekülen markiert werden. Der große Vorteil dieser Analyse liegt in ihrer chemischen Spezifität, die es beispielsweise durch Antikörperfärbung erlaubt, spezifische Proteine zu detektieren.

Jedoch schränkt dieser arbeitsintensive Prozess Anwendungen für zellbasierte Analysen stark ein, da der Eingriff der Zellpräparation zu veränderten Ergebnissen führen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer unbekannten Variabilität aufgrund unterschiedlicher Markierungseffizienzen, räumlicher Variationen, Autofluoreszenz oder unbekannter Auswirkungen von Farbstoffen.

Um biologische und zelluläre Prozesse vollständig zu verstehen und zu messen, ist ein nicht-invasives Verfahren notwendig, das Echtzeitdaten in Bezug auf die dynamische Natur der Zelle bietet.

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