Das Magazin - Ausgabe 03 - Systembiologie

wo hochleistungslichtmikroskope
nicht nur genutzt, sondern
konzipiert werden
Das BioImaging Zentrum (BIZ)
der Ludwig-Maximilians-Universität München
von Rainer Uhl
Im Mittelpunkt der Arbeiten am BIZ steht das Lichtmikroskop.
Dieses viele hundert Jahre alte Instrument,
das vor nicht allzu langer Zeit noch als Auslaufmodell
mit Relevanz nur für den Routinebetrieb
oder die Lehre gehandelt wurde, hat in den vergangenen
Jahrzehnten eine ungeahnte Renaissance
erfahren. Kein anderes Instrument erlaubt es, in
lebende Zellen hineinzusehen und inter- sowie intrazelluläre
Prozesse im Submikrometer-Bereich zu
verfolgen, in drei Dimensionen und in Echtzeit. Und
seit es vor kurzem gelang, die Grenzen der Beugungslimitation
zu überwinden und mit der Auflösung
in den molekularen Bereich vorzustoßen, der
bisher hochinvasiven Methoden wie der Elektronenmikroskopie
vorbehalten war, wurden der Lichtmikroskopie
neue aufregende Felder erschlossen.
Die meisten Entwicklungen, die der Lichtmikroskopie den Sprung
in das neue Jahrtausend bescherten, fanden (und finden) in einer
akademischen Umgebung statt oder nahmen dort ihren Anfang.
Das dialektische Miteinander von biologischer Fragestellung
und methodischer Problemlösung, d.h. das Wechselspiel von
„Wollen“ und „Können“ hat im Falle des Lichtmikroskops ganz
besonders gut funktioniert und immer wieder den Biologen Vorteile
verschafft, die nicht auf käufliche Instrumente angewiesen
waren, weil sie selbst an Entwicklungen beteiligt waren, die die
Grenzen des Möglichen erweitert haben. In dieser Tradition
werden am BIZ eigene biologische Fragestellungen aufgegriffen
oder die Probleme von Partner-Gruppen abstrahiert und dienen
als Ausgangspunkt von Methodenentwicklungen, die in enger
Zusammenarbeit mit kooperierenden Industrieunternehmen vorangetrieben
werden.
Die fünf Themenfelder am BIZ
Mensch-Maschine-Schnittstelle:
Hier geht es darum, ein neuartiges Bedienkonzept für die
automatisierte High-End-Mikroskopie zu entwerfen und mit
Industriepartnern umzusetzen. Ziel ist es, die Robustheit und
Geschwindigkeit einfacher automatisierter Mikroskope auf
komplexe High-Tech-Mikroskope zu übertragen. Damit werden
einem breiten Anwenderkreis komplexe Verfahren zum Studium
lebender Zellen ermöglicht, die bisher nur methodisch
orientierten Spezialisten vorbehalten waren.
Intravital-Mikroskopie:
Hier gibt es eine enge Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe
von Prof. Herms am Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung
(ZNP) an der LMU München, der tief im Gehirn von
lebenden, über Monate hinweg beobachteten „Alzheimer-
Mäusen“ das Wachstum und die Zerstörung von Nervenzellen
untersucht (Abb. 1) und mit Prof. Galizia an der Universität
Konstanz, der lebenden Fliegen und Bienen „beim Riechen
zusieht“. Das BIZ hat neue Konzepte entwickelt, mit denen die
Photonen-Sammeleffizienz eines Multiphotonen-Intravital-
Mikroskops beträchtlich gesteigert werden konnte und arbeitet
gegenwärtig an neuen digitalen Antriebskonzepten, mit
denen der abtastende Femtosekunden-Laserstrahl mit bisher
unerreichter Geschwindigkeit in drei Dimensionen über das Präparat
bewegt werden kann. Eine am BIZ entwickelte Open-Source-
Software zur Ansteuerung eines Multiphotonen-Mikroskops wird
bereits in einer Reihe von Partner-Labors erfolgreich eingesetzt.
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