Das Magazin - Ausgabe 03 - Systembiologie

mikroskopie auf
höchstem level
Das Life Imaging Center (LIC) im Zentrum für Biosystemanalyse
(ZBSA) der Universität Freiburg
von Roland Nitschke
Die Lichtmikroskopie entwickelte sich in den letzten 25
Jahren durch den Einsatz neuer Beleuchtungs- und
Detektionsverfahren und den sich daraus ergebenden
experimentellen Möglichkeiten zu einer der
wichtigsten Methoden in den Lebenswissenschaften.
Die heutigen optischen Technologien erlauben,
oft unter Verwendung von Markierungen mit fluoreszierenden
Proteinen, ungeahnte Einblicke in biologische
Details und Mechanismen. Der Ablauf vieler
biologischer Vorgänge konnte durch die räumlich
und zeitlich hochaufgelöste Bildaufzeichnung erstmals
erfasst werden und wurde durch nachfolgende
Analyse in einigen Fällen auch mathematisch modelliert.
Die Aufklärung und das Verständnis auch
komplexer Signalverschaltungen konnte so deutlich
verbessert werden.
Problematisch beim Einsatz der neuen optischen Technologien
sind der dafür nötige technische Aufwand und die Komplexität
ihrer Anwendung und der Auswertung des Bildmaterials. Nur gut
ausgebildete und betreute Wissenschaftler können das Potential
voll nutzen, deshalb werden die Techniken manchmal sowohl unter-
als auch überschätzt oder wegen der Komplexität nicht berücksichtigt.
Nicht immer ist vorhersehbar, welche Technik zum
optimalen Ergebnis führen wird. Die Anschaffung von modernen,
spezialisierten Mikroskopen für ein einzelnes Labor ist nur bei
einer längerfristigen Auslastung denkbar und sinnvoll. Daher ist
die Zusammenfassung von Mikroskopietechniken in fach- und
fakultätsübergreifenden „Core Facilities“ angebracht.
Das Life Imaging Center (LIC) in Freiburg wurde 2001 von Roland
Nitschke und Wolfgang Driever als Einrichtung des Sonderforschungsbereichs
592 etabliert. 2008 zog das LIC mit anderen zentralen
Einrichtungen für Genomik, Proteomik und Metabolomik
in das Zentrum für Biosystemanalyse (ZBSA), das gemeinsam
vom Rektorat, den Fakultäten der Lebenswissenschaften sowie
der technischen Fakultät getragen wird.
Ausrüstung auf neuestem Stand
Auf 400 m 2 stehen neun konfokale Mikroskope, auch für speziellere
Methoden (2-Photonen, High-Speed, Photomanipulation
und Aktivierung, Spinning Disk, Laserablation, Multi-Position)
und sieben Weitfeld-Mikroskope für Ratio-Imaging, FRET, TIRF
und Langzeit-Aufnahmen zur Verfügung. Ein Computerlabor
mit zwölf Workstations, Bildanalyse- und Visualisierungs-Software,
und weiteren acht Plätzen ermöglicht die Analyse bis zur
Publikationsreife, sowie die Durchführung von internen Schulungen
und Kursen mit Industriepartnern. Am LIC sind neben
dem Leiter derzeit fünf Mitarbeiter (Informatiker und TAs) auf
3,5 Vollzeit-Stellen beschäftigt.
Nutzung, Expertisen und Training
Das LIC hat 295 Nutzer aus allen naturwissenschaftlichen Fakultäten.
Es ist auch für Nutzer anderer Universitäten offen, soweit
diese in gemeinsamen Projekten mit Forschungsgruppen aus
Freiburg arbeiten. Die durchschnittliche Auslastung der Geräte
in der Facility liegt bei über 80%. Viele Nutzer des LIC arbeiten
mit lebenden Organismen oder Zellkultursystemen, die in der
Entwicklungsbiologie, der Zellsignalforschung und der Systembiologie
Verwendung finden. Beispiele hierfür sind Modellorganismen
wie Zebrafisch, Arabidopsis, Drosophila, Xenopus, C. Elegans oder
Maus, verschiedene Pflanzenteile (Wurzel, Blatt, Knospe) sowie
Zellen aus Primär- und Dauerkulturen und Zellclustern (Zysten,
Biopsien, Hirnschnitte). Die meisten Geräte im LIC sind auf Langzeitbeobachtung
von bis zu zehn Tagen (auch Zellkulturen unter
Flussbedingungen) (Abb. 1; Boehlke et al., 2010), großflächige
hochauflösende Bildaufnahmen (Abb. 2; Tay et al., 2011; Emmenlauer
et al., 2009), Objekterkennung und Verfolgung (Lienkamp et
al., 2010), sowie die dafür erforderliche Automatisierung spezialisiert.
Über die BIOSS Toolbox, das Ressourcen und Informations-Zentrum
des Exzellenzclusters BIOSS (EXC 294) stehen den
Nutzern über 150 fluoreszierende Proteine für ihre Experimente
zur Verfügung. Seit 2002 wurden mehr als 285 Nutzer im
einwöchigen Kurs „Advanced Imaging Techniques in Microscopy“
in Theorie und Praxis der High-End Mikroskopie eingeführt.
Die Finanzierung des LIC wird durch die Universität, den SFB 592
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