Das Magazin - Ausgabe 03 - Systembiologie

Zilienbüschel im Epithel eines Froschembryos. Mikrotubulifärbung in gelb, Kernfärbung in blau (Bild: Ulrike Engel).
Einer der größten Vorteile der Lichtmikroskopie besteht sicherlich
darin, lebende Zellen in Bewegung und Funktion aufzunehmen.
Das stellt uns jedoch vor eine weitere technische
Herausforderung: Wir müssen hohe Aufnahmegeschwindigkeiten
erreichen, um wirklich schnelle Vorgänge aufzuzeichnen. Und
schnelle Bewegungen sind in der Biologie mehr Regel als Ausnahme.
Auch wenn man scheinbar reglos an einem Tisch sitzt,
arbeiten, bewegen und teilen sich die Körperzellen dennoch unentwegt.
Innerhalb der Zelle sind die Aktivitäten noch größer. So
zeigt Abbildung 3 eine Zelle, die Partikel aufgenommen hat und
diese nun in der Zelle hin und her transportiert. Diese als „Vesikel“
bezeichneten kleinen Nahrungspakete werden mit einer
Geschwindigkeit von bis zu drei Mikrometer pro Sekunde transportiert.
Das ist im Vergleich zur Geschwindigkeit eines Radfahrers
mit 30 km/Std. zwar drei Millionen mal langsamer, bezogen
auf einen solch kleinen Raum ist es jedoch extrem schnell: Um
diesen Vorgang sichtbar zu machen, benötigen wir deswegen für
die Bilderfassung zehn Aufnahmen pro Sekunde. In den so entstandenen
Filmen können wir dem Transport der Vesikel entlang
der zellulären Transportstrecken (Mikrotubuli) folgen und dies
mit spezialisierten Computerprogrammen auf Richtung und Geschwindigkeit
analysieren (Abb. 3C).
Wo liegt die Zukunft: Lichtmikroskopie in Hochauflösung
In Zukunft gilt es, höhere Auflösungen und schnelle Lebendbeobachtung
zu vereinen. Die Entwicklung der vergangenen fünf
Jahren hat komplexe Techniken hervorgebracht, die es uns nun erlauben,
die oben erwähnte Auflösungsgrenze hinter uns zu lassen
und kleinere Details in lebenden Zellen zu beobachten (Chi et al.,
2009). Diese Techniken werden deswegen oft als Superresolutions-
Mikroskopie bezeichnet, und sämtliche großen Mikroskopieher-
Abbildung 3:
Eine Zelle, in der die Mikrotubuli mit GFP grün markiert sind, hat
rotmarkierte Partikel aufgenommen. (A) Innerhalb von nur 5 Sekunden
haben sich beide Bestandteile in der Zelle bewegt. (B) Ein Ausschnitt
zeigt, dass sich die Bewegung einzelner Vesikel entlang der Mikrotubuli
verfolgen lässt. (C) Mit Hilfe eines Computerprogramms kann Richtung
und Geschwindigkeit analysiert werden.
Bild: Ulrike Engel
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Forschung Das Nikon Imaging Center der Universität Heidelberg
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