Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

166 C. Cremer
geringe Änderungen der räumlichen Distanzen zwischen den betreffenden
Genen stark beeinflusst werden [32]. Auch bei gegebener räumlicher Distanz
könnte die Topologie der beteiligten chromosomalen Regionen die Wahrscheinlichkeit
einer gleichzeitigen Bindung von DNA-Abschnitten an denselben
Reparaturenzymkomplex aus sterischen Gründen beeinflussen.
DNA-Doppelstrangbrüche sind über ihre große tumorbiologische Bedeutung
hinaus auch für ein Verständnis normaler zellulärer Prozesse interessant,
wie bei der meiotischen Rekombination [39, 103], wobei die Chromatinstruktur
die DSB-Bildung und damit die Rekombination beeinflusste.
8.4.2 Weiterentwicklung der konfokalen Mikroskopie
Die dreidimensionale Struktur biologischer Makromoleküle hat sich seit langem
als ein entscheidender Zugang für ein tieferes Verständnis ihrer Funktion
erwiesen. Dies gilt vermutlich nicht allein für Proteine und Ribonukleinsäuren,
sondern auch für die dem Molekulargewicht nach ganz wesentlich
größeren Strukturen des Genoms.
Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie sind räumliche Auflösungen von wenigen
nm erreichbar. Diese Methode kann auch mit In-situ-Hyridisierungsverfahren
kombiniert werden. Grundsätzlich könnte damit die räumliche Lage
sogar von einzelnen, kleinen Genabschnitten in Chromosomenterritorien erfasst
werden. Die elektronenmikroskopische Methode hat jedoch auch erhebliche
Schwierigkeiten. So ist sie außerordentlich arbeitsaufwendig: Ein Zellkern
muss geeignet präpariert und in Schichten mit einer Dicke von etwa
100 nm und weniger geschnitten werden; anschließend müssen die Schichten
nacheinander in das Elektronenmikroskop eingebracht werden. Nur wenige
Kerne können auf diesem Wege untersucht werden. Um zu statistisch abgesicherten
quantitativen Ergebnissen zur Chromosomentopologie zu
kommen, müssen aber selbst bei Zellen desselben Typs vermutlich viele
Chromosomenterritorien getestet werden; die Ermittlung funktionell relevanter
Abstandsverteilungen zwischen spezifischen Genorten verschiedener
Chromosomenterritorien erfordert die Untersuchung vieler Zellkerne. Hinzu
kommt, dass mit den gängigen elektronenmikroskopischen Methoden die Zahl
der gleichzeitig spezifisch markierbaren Chromosomenorte gering ist. Für eine
genauere Erforschung der räumlichen Struktur von Chromosomenterritorien
ist es jedoch von entscheidender Bedeutung, viele Chromosomenorte gleichzeitig
spezifisch markieren zu können, wie dies mit Hilfe von Vielfarben-FISH
möglich ist [87, 90]. Nur so kann man die relativen Lagen vieler Gene in
demselben Territorium zueinander bestimmen und damit seine funktionelle
Topologie erkennen.
Ähnliche Probleme treten auch bei anderen ultramikroskopischen Techniken
auf wie z.B. der Rasterkraftmikroskopie, oder der optischen Nahfeldscanningmikroskopie
[2]. Für die Untersuchung der Architektur intakter Zellkerne
wäre es daher weiterhin außerordentlich wichtig, wenn es lichtmikroskopische
Instrumente gäbe (Fernfeldmikroskope), mit denen man relativ