“Viele wichtige biologische Prozesse in drei Dimensionen und auf Millisekunden-Zeitskala”, sagt Lars Hufnagel über die Gründe für die Entwicklung des neuen Mikroskops. Die Erfassung dieser schnelle Prozesse ist eine große Herausforderung in der Biologie. Und das zeigen Sie nicht nur in 2D, aber in 3D ist-neben der erforderlichen hohen Auflösung — der zweite wichtige Aspekt der modernen Mikroskopie.
Die neue light-field microscopy system entwickelt, das EMBL Gruppenleiter Lars Hufnagel, Robert Prevedel und Ihre teams überwindet beide Hürden auf einmal. “Unsere neue Methode erlaubt es uns, zu studieren Prozesse in 3D und auf Zeitskalen von 200 Bilder pro Sekunde”, sagt Robert Prevedel. Lars Hufnagel ergänzt: “hinzu kommt, dass, es liefert bis zu zehn mal besser, nämlich wirklich isotrop Auflösung als klassische Licht-Feld-Mikroskopie”.
Zuvor entwickelten Mikroskope, die überwiegend auf Licht-Blatt-Ansätzen, haben auch versucht, Bild schnelle biologische Prozesse, sondern haben nur viel erreicht, viel langsameren Geschwindigkeit als die neue Technik. Als solche waren Sie zu langsam, um zu sehen, dynamische Prozesse innerhalb von Herz-und neuronalen Zellen.
Erste Machbarkeitsstudie auf Fisch Herz
Um die Fähigkeiten zu demonstrieren die neue Technik, die das team untersucht das schlagende Herz und den Blutfluss im medaka-auch bekannt als die japanischen Reis-Fisch-in Echtzeit. Die medaka war, verwendet wie es ist ein gut verstandenes Modell-Organismus. In-Zusatz, Blut-Zellen, die sich schnell bewegen-bis zu einem Millimeter pro Sekunde-das war eine Herausforderung für jedes vorhandene Mikroskop.
Die Bilder geliefert, die von diesem test zeigte für die erste Zeit, wie die einzelnen Blutzellen bewegen sich durch die beiden Herzkammern. “Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten”, sagt co-Autor Joachim Wittbrodt vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg. “Zu zeigen, wie genetische Hintergründe oder Mutationen haben einen Einfluss auf die Dynamik des Herzschlags, die die neue Technologie kann verwendet werden, um Forschung Herzfehler.”
Interdisziplinäre Forschung und Entwicklung
Der Bau des neuen Mikroskops wurde eine interdisziplinäre Anstrengung. Die Forscher innerhalb von zwei EMBL-Gruppen haben Hintergründe in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen: die multidisziplinäres team aus Physikern, Ingenieuren, Informatikern und natürlich Biologen.
“Das neue Mikroskop zeigt, dass das EMBL ist nicht nur an der Spitze der molekularbiologischen Forschung, aber auch ein wichtiger Ort, um die Forschung und Entwicklung neuer Technologien, die notwendig in dem Bereich”, sagt Hufnagel.
Nächster Schritt: Neuronen
Die Studie über die medaka Herz war nur der erste test für das neue Mikroskop. Robert Prevedel freut sich darauf, mit Hilfe des Mikroskops zur Untersuchung der Aktivität und Dynamik der neuronalen zellpopulationen in diesen Tieren. “Zukunft der Kamera-Entwicklung ist eine weitere Zunahme der belichtungsgeschwindigkeit. Dies würde unsere neue Mikroskop-Technik zu einem attraktiven Werkzeug zur Untersuchung der Dynamik in kleinen neuronalen Netzwerken auf der Millisekunden-Zeit-Skalen in 3D”, schließt Prevedel.
