3D-Mikroskopie
Laserblitze im lebenden Gewebe
Andreas Gebert

	Die Lübecker Wissenschaftler Prof. Alfred Vogel, Prof. Andreas Gebert und Dr. Gereon Hüttmann (v. l.)
	Zwischen den Zellen der Dünndarm-Deckzellschicht (blau) schlängelt sich ein Lymphozyt (gelb) hindurch. Die 2-Photonen-Mikroskopie stellt diesen Bewegungsvorgang erstmals im lebenden Gewebe direkt dar. Aus einem 3D-Movie von elf Minuten Länge wurden sieben Momentaufnahmen mit verschiedenen Positionen desselben, wandernden Lymphozyten überlagert. Durch quantitative Analyse dieser Daten soll u. a. ermittelt werden, wie engmaschig die immunologische Überwachung der Darmschleimhaut durch Lymphozyten ist. (Fotos: Univ. zu Lübeck)
	Mikroskopischer Blick auf die lebende Dünndarmschleimhaut, wie er durch die neuartige Technik der intravitalen Autofluoreszenz-2-Photonen-Mikroskopie jetzt möglich ist. Das Mosaik aus Zellen der Deckzellschicht wird bei einer lichtoptischen Auflösung von 0,5 µm und bis zu 1 000facher Vergrößerung dreidimensional abgebildet. Lebensvorgänge, wie die Bewegung von Zellen und Zellorganellen, werden so über mehrere Stunden „live“ verfolgt, um die komplexen Wechselwirkungen der verschiedenen Zelltypen erstmals direkt in der lebenden Darmschleimhaut zu studieren. Das Bild zeigt eine computergenerierte 3D-Rekonstruktion bei 500facher Vergrößerung aus drei verschiedenen Ansichten

Ein Team aus zwei Physikern und einem Mediziner der Universität zu Lübeck wird mit über einer Million Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die kommenden Jahre unterstützt. In ihren Projekten wollen die Wissenschaftler mit Laserlicht die räumlichen Bewegungen von Nanopartikeln und Zellen in lebendem Gewebe verfolgen und spezielles, gebündeltes Laserlicht zur gezielten Manipulation mikroskopisch kleiner Proben benutzen.

So lässt sich mit diesen infraroten Femtosekunden-Pulsen besonders tief in die Darmschleimhaut schauen, wodurch physiologische Transport- und Bewegungsvorgänge bei höchster lichtmikroskopischer Auflösung über Stunden „live“ verfolgt werden können. Diese Untersuchungen dienen dazu, die grundlegenden zellbiologischen Vorgänge, als auch Immunreaktionen an Schleimhäuten besser zu verstehen. Mit der neuen Technik, der „Autofluoreszenz-2-Photonen-Mikroskopie“, soll im Tiermodell der Maus u. a. geklärt werden, wie Nanopartikel aus unserer Umwelt die schützende Darmschleimhaut durchdringen und in unseren Körper eindringen.

Ein winziges, nur 80 Mikrometer großes Teilstück aus einem Gewebeschnitt wurde mithilfe fokussierter Laserpulse ausgeschnitten und wird nun durch einen einzigen Laserpuls in ein Auffanggefäß für eine nachfolgende genetische Analyse transportiert. Auf diese Weise lassen sich aus Mischgewebe Einzelzellen und Zellgruppen berührungslos und kontaminationsfrei isolieren, was für sehr genaue Analyseverfahren, z. B. zur Bestimmung von Tumormarkern, unerlässlich ist.

In den durch die DFG mit über einer Millionen Euro geförderten gemeinsamen Projekten aus dem Institut für Biomedizinische Optik und dem Institut für Anatomie arbeiten Physiker, Ingenieure, Tierärzte und Humanmediziner eng zusammen. Erst so können die notwendigen Geräte am Medizintechnik-Standort Lübeck entwickelt und damit aktuelle Fragestellungen zur Zellbiologie und Immunologie des Darms beantwortet werden. Die Lübecker Forscher sind in das neu aufgelegte Schwerpunktprogramm „Bio-Nano-Responses“ der DFG eingebunden und arbeiten im Rahmen der jetzt geförderten Gemeinschaftsprojekte mit Wissenschaftlern an anderen norddeutschen Standorten zusammen, u. a. mit Chemikern und Biochemikern aus Borstel, Hamburg und Braunschweig.

Prof. Dr. Andreas Gebert, Institut für Anatomie, Universität zu Lübeck, Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck