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Vielfarben-Mikroskopie

Neue Mikroskopie bringt Farbe in die biomedizinischen Forschung

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Um die relativ komplexen Daten analysieren zu können, kooperierten die Würzburger mit der Arbeitsgruppe von Professor Enderlein aus Göttingen, welche maßgeblich an der Softwareentwicklung beteiligt war. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit kann sich sehen lassen: Das neue Verfahren funktioniert zuverlässig und ermöglicht laut Professor Sauer „eine Zuordnung der fluoreszierenden Sonden mit bislang unerreichter Genauigkeit.“ So können bereits kleinste Unterschiede mit sFLIM detektiert werden. Zu den beeindruckendsten Ergebnissen gehört eine Färbung, bei der drei Zellstrukturen mit nur einem einzigen Farbstoff unterschieden werden können. Wird dieser an drei verschiedene Sonden gekoppelt, sind die aus der Kopplung resultierenden Unterschiede ausreichend, um drei spezifische Pattern ausfindig zu machen und somit die Strukturen der Zelle bildlich darzustellen (s. Abb. 2).

Neue Möglichkeiten für die molekulare Medizin

Das Potenzial von sFLIM eröffnet auch der molekularen Medizin neue Perspektiven. Durch das multiplexe Markieren von Proben können viele Zielmoleküle gleichzeitig beobachtet und analysiert werden. Das könnte zukünftig sowohl in der medizinischen Diagnostik (z.B. bei der Beurteilung von Gewebebiopsien) als auch in der biochemischen Zellanalytik eine Rolle spielen.

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Die hohe Sensitivität des Verfahrens erlaubt es in Zukunft auch, durch Hintergrundsignale ausgelöste Analyse-Probleme leichter zu beheben. Insbesondere bei Geweben ist die Eigenfluoreszenz der Probe ein häufig auftretendes Problem, welches vor allem die Detektion niedrig konzentrierter Zielmoleküle erschwert oder gar zu falsch-positiven Signalen führt. Die Pattern-Analyse von sFLIM ermöglicht es künftig, den Hintergrund mit hoher Genauigkeit und minimalem Verlust von echtem Signal zu trennen.

Das neue Verfahren lässt sich des Weiteren bereits sehr gut mit der hochauflösenden STED-Mikroskopie [2] kombinieren, für die der deutsche Physiker Stefan Hell 2014 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Den Physikern bei Picoquant gelang es an einem STED-Aufbau zu zeigen, dass das neue Verfahren eine optimale Möglichkeit bietet, die Fluoreszenzsignale sauber zu trennen (s. Abb. 3). Somit wird es zukünftig auch in der hochauflösenden Mikroskopie leichter werden, verschiedene Strukturen gleichzeitig zu analysieren.

Entwicklungserfolg von Wirtschaft und Wissenschaft

sFLIM ist das Ergebnis einer erfolgreichen Kooperation des Würzburger Lehrstuhls für Biotechnologie und Biophysik mit der Universität Göttingen (Software) und des Berliner Unternehmens Picoquant (Hardware-Aufbau). Die Methode wurde kürzlich im Fachmagazin „Nature Methods“ veröffentlicht [1]. Ermöglicht wurde das Projekt unter anderem durch Fördergelder des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

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