Ultramikroskop macht Rückenmark durchsichtig

28. Dezember 2011, 12:37
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Entwicklung der TU Wien ermöglicht tiefe Blicke in die Struktur des Rückenmarks

Wien - An der TU Wien wurde in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Neurobiologie in München eine neue Mikroskopier-Methode entwickelt, die Gewebe durchsichtig werden lässt. Mit Hilfe des Ultramikroskops sind tiefe Blicke in die Struktur des Rückenmarks möglich; feinste Details in der Größenordnung von Tausendstelmillimetern werden sichtbar, gab die TU Wien in einer Aussendung bekannt. Die Neuentwicklung wird im Fachjournal "Nature Medicine" vorgestellt.

Wollte man bisher ins Innere des Rückenmarks blicken, um beispielsweise zu erforschen, wie sich Nervenzellen nach Rückenmarkverletzungen wieder regenerieren, so musste man Proben in feine Scheiben schneiden und sie nacheinander untersuchen - mit Nachteilen: "Schneidet man Gewebe in dünne Scheiben, können Zellen gequetscht oder verschoben werden. Die einzelnen Scheiben am Computer zu einem dreidimensionalen Bild zusammenzubauen, ist daher oft kaum möglich", erklärte Nina Jährling vom Lehrstuhl für Bioelektronik am Institut für Festkörperelektronik der TU Wien. Sie arbeitet daher zusammen mit ihrem Kollegen Klaus Becker an Methoden, einen direkten Blick ins Gewebe zu ermöglichen. Hierzu verwenden sie ein neues Ultramikroskop, das unter Leitung von Hans-Ulrich Dodt entwickelt wurde.

Die neue Methode

Das Nervengewebe besteht zu einem großen Teil aus Wasser und Proteinstrukturen. Beides lässt Licht durch - aber mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften: "Im Mäusegewebe haben Proteinstrukturen und Wasser einen unterschiedlichen optischen Brechungsindex", so Dodt. Ersetzt man das Wasser durch eine Flüssigkeit, die genau dieselben optischen Eigenschaften hat wie die Proteinstrukturen, können Lichtstrahlen auf geradem Weg durch das Gewebe gelangen, ohne abgelenkt oder gestreut zu werden. Das Gewebe wird durchsichtig.

Um dann im durchsichtigen Gewebe feine Strukturen erkennen zu können, werden die Proben mit einem Laserstrahl zum Fluoreszieren angeregt. Schicht für Schicht wird das Gewebe durchleuchtet. Das helle Fluoreszieren der Proteinstrukturen wird durch ein Mikroskop abgebildet. Am Computer setzt man diese Schichtbilder zu einem dreidimensionalen Objekt zusammen. "Es war eine große Herausforderung, die Methode so zu verbessern, dass sie nun für die wirklich interessanten Gewebetypen anwendbar ist, nicht nur einzelne Spezialfälle", erklärte Becker. "Entscheidend war dabei, Chemikalien mit genau den richtigen optischen Eigenschaften zu finden, und sie dann anstatt des Wassers ins Gewebe einzubringen."

Einsatzmöglichkeiten

Die neue Mikroskopier-Methode soll es nun möglich machen, die genaue Verschaltung der Nervenzellen im Rückenmark zu entschlüsseln und die Wirksamkeit von Methoden zur Regeneration verletzter Nervenzellen zu untersuchen. Auch für andere Gewebetypen sei die Methode verwendbar - etwa zur Untersuchung von Tumorgewebe. "Unsere Ultramikroskopier-Technik soll ein wichtiges Werkzeug in ganz unterschiedlichen Bereichen der medizinischen Grundlagenforschung werden", so Dodt abschließend. (red)

  • Das Ultramikroskop ...
    foto: tu wien

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  • ... und die 3D-Rekonstruktion eines Mäuserückenmarks
    foto: tu wien

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