VDI nachrichten, Jena, 12.11. 04 -
Forschung: Neuartiges Fluoreszenzmikroskop für den Deutschen Zukunftspreis 2004 nominiert
Living Colours machen Krebsentstehung sichtbar
Modernste Lasermikroskopie erlaubt Forschern künftig weltweit, krankheitsauslösende Prozesse direkt in der Zelle zu beobachten. Ein neuer Fluoreszenzfarbstoff sorgt dafür, dass die Zellstrukturen beim Anfärben fürs Mikroskop nicht mehr absterben. So lassen sich Fehlfunktionen im lebenden System erkennen und verstehen.
Gerade im Bereich Life Sciences können Wissenschaftler mit Hilfe neu entwickelter Mikroskope jetzt Vorgänge beobachten, die bisher unsichtbar waren. Zwar werden schon seit vielen Jahren spezielle Farbstoffe und leistungsfähige optische Systeme verwendet, doch hatten sie einen ganz entscheidenden Nachteil: Angefärbte Zellen waren tote Zellen.
Um Abläufe in lebenden Zellen zu verstehen, nutzen die Forscher nun ein innovatives Verfahren, berichtet Jörg Lindenau, Leiter des Applikationszentrums von Carl Zeiss in Jena: "Vor einigen Jahren wurde ein neuartiger Fluoreszenzfarbstoff entdeckt. Dabei handelt es sich um ein Protein, das von einer Qualle hergestellt wird." Dieser grüne Farbstoff lässt sich in andere Organismen, etwa in Mäuse oder Zebraflsche, hineinklonieren. Zellen, die damit markiert sind, lassen sich mit Licht zum Leuchten anregen. Mittlerweile, so Lindenau, steht dafür ein ganzer Regenbogen an Farbstoffen, die so genannten "living colours", bereit.
In engem Kontakt mit fahrenden Wissenschaftlern entwickelte die Carl Zeiss AG neuartige Mikroskope, mit denen sich Stoffwechselprozesse in lebenden Organismen beobachten lassen. Das bedeutet vor allem für biomedizinische Forschungsdisziplinen einen enormen Fortschritt.
Für die marktreife Entwicklung des Laser Scanning Mikroskops LSM 510 META wurden Ulrich Simon, Bernhard Zimmermann und Ralf Wolleschensky aus dem Unternehmensbereich Mikroskopie daher für den Deutschen Zukunftpreis 2004 nominiert, der vom Bundespräsidenten verliehen wird. Mit diesem Mikroskop lassen sich einzelne Zell- und Gewebebestandteile räumlich hochgenau lokalisieren in ihrem natürlichen Umfeld verfolgen. Erstmals ist die Unterscheidung sehr ähnlicher zur Markierung eingesetzter Fluoreszenzfarbstoffe problemlos möglich.
Hinter der neuen Technologie, Lindenau umreißt sie mit dem Schlagwort "emission fingerprinting", steckt eine ausgeklügelte Optik sowie komplexe Computertechnik, die spezielle Software zum Auftrennen der einzelnen spektralen Signale verwendet und sehr hohe Datentransferraten bewältigt. Zudem erwartet man von modernen Mikroskopsystemen automatisierbare Abläufe und einfache Bedienbarkeit.
Inzwischen arbeiten weltweit zahlreiche biologische und medizinische Forschungseinrichtungen mit Laser Scanning Mikroskopen aus dem Hause Carl Zeiss. Seit der Markteinführung des LSM 510 META im Oktober 2001 wurden mehrere hundert Systeme ausgeliefert. Die unerwartet hohe Nachfrage machte bereits kurz nach Einführung des Produktes eine Kapazitätserweiterung am Standort Jena erforderlich.
In Abstimmung mit den Kunden hat Carl Zeiss nun weitere innovative Systeme für die Fluoreszenzmikroskopie auf auf den Markt gebracht. "Im Zellstoffwechsel gibt es eine Vielzahl von Prozessen, die sehr schnell ablaufen", erläutert Marketingmanager Willi Rogl, "beispielsweise dort, wo Botenstoffe ausgetauscht werden."
Solche Transportprozesse in lebenden
Zellen lassen sich mit dem Laser Scanning
Mikroskop LSM 5 LIVE beobachten.
"Dieses System kann bei voller Auflösung
bis zu 120 Bilder pro Sekunde aufnehmen.
So entstehen kleine Filme mit
beeindruckenden Bildern."
Wenn es hingegen nicht um Geschwindigkeit geht, sondern um hohe Auflösung, hellste Fluoreszenzen bei höchstem Kontrast und einem bislang unerreichten räumlichen Bildeindruck, dann wird künftig wohl das Fluoreszenz-Stereomikroskop SteREO Lumar V12 eingesetzt. "Besonders bei Untersuchungen in der Zell-, Molekular- und Entwicklungsbiologie oder in der Molekulargenetik erhält man deutlich mehr Informationen aus den mikroskopischen Bildern", sagt Rogl.
"Speziell in der kriminalistischen Spurensuche können mit den neuen Objektiven NeoLumar S menschliches Zellmaterial und geringste Sekretreste an forensischem Untersuchungsgut schnell und einfach nachgewiesen und als Ausgangsmaterial für die DNA-Spurenanalyse genutzt werden", so der Forscher. ANKE MÜLLER