Ultramikroskopie:

Forscher entwickeln neue Methode zur Durchleuchtung von Tieren

Mag. Silvia Stefan-Gromen

Wissenschaftler der TU Wien und der Max Perutz Labs haben eine neue Methode entwickelt, um mittels fluoreszierender Farbstoffe und spezieller Mikroskoptechniken Tiere und Organismen ohne Verletzung durchsichtig zu machen.

Das sogenannte „Klären“ ist eine bewährte Methode, um mit speziellen chemischen Methoden durch Tierkörper hindurchsehen zu können und bestimmte Arten von Zellen mit fluoreszierenden Farbstoffen zu markieren. Mithilfe eines sogenannten Ultramikroskops wird das Tier dann durchleuchtet; im Ergebnis entstehen spektakuläre Aufnahmen, die eine riesengroße Menge an wertvoller biologischer Information tragen, so die Wissenschaftler der TU Wien.

Aktuell gelang ihnen nun ein wichtiger Durchbruch: Während die bisher verwendeten Klärtechniken immer nur für einzelne spezielle Gewebe optimiert werden konnten, etwa für Mäusegehirne oder Fruchtfliegen, können jetzt beliebige Tiere zur Gänze durchsichtig gemacht und durchleuchtet werden. Das Forschungsprojekt entstand in einer Kooperation zwischen den Max Perutz Labs (Joint Venture von Universität Wien und Medizinischer Universität Wien) mit Florian Raible als Gruppenleiter sowie der TU Wien, dem Center for Brain Research der Medizinischen Uni Wien (CBR) und dem Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP).

Und so funktioniert’s: Im Rahmen der Ultramikroskopie wird biologisches Gewebe Schicht für Schicht mit einem dünnen Laserlicht-Blatt durchleuchtet und aufgenommen und danach am Computer ein dreidimensionales Modell des Tiers erstellt. Davor muss das Gewebe aber so verändert werden, dass der Laserstrahl überhaupt eindringen kann. Eine große Herausforderung ist dabei, dass es in einem Organismus eine ganze Reihe von Pigmenten gibt, die vorher abgebaut werden müssen.

Wichtige Forschungsfragen gelöst

Das konnten die Forscher nun mit einer neuen Kombination von Chemikalien erreichen, und zwar bei vielen unterschiedlichen Tierarten, von Mollusken über Knochenfische bis hin zu Amphibien. Bestimmte Strukturen oder Zellen können dabei mit fluoreszierenden Molekülen markiert werden; sobald sie vom Laserstrahl getroffen werden, senden sie Licht aus und werden dadurch sichtbar. Auf diese Weise können dreidimensionale Strukturen im Inneren des Tiers abgebildet oder die räumliche Verteilung bestimmter Zellen oder Moleküle im Körper untersucht werden.

Relevant ist jedoch, dass die Marker-Moleküle nicht in jede Art von Gewebe gleich schnell eindringen können. Bisher war es kaum möglich, schwer zugängliche Punkte tief im Inneren eines Tiers zu erreichen. Außerdem konnte es passieren, dass die Chemikalien, mit denen man die Pigmente zerstört, auch die fluoreszierenden Marker beschädigen. All diese Probleme konnten im Rahmen des aktuellen Forschungs-projekts gelöst werden. „Für die Biologie ist das eine neue und mächtige Untersuchungsmethode“, betont Florian Raible. „Wir sind überzeugt davon, dass man dadurch in der biologischen Forschung wichtige Fragen beantworten kann, die sich bisher nicht präzise unter-suchen ließen“, so der Forscher.

Link:
www.tuwien.ac.at

Originalpublikation: 
„A versatile depigmentation, clearing and labeling method for exploring nervous system diversity“, Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aba0365

Korrespondierender Autor: 
marko.pende-REMOVE-NOSPAM@tuwien.ac.at
florian.raible-REMOVE-NOSPAM@univie.ac.at