Mikroskopietechnik ermöglicht 3D-Bildgebung mit Superauflösung im Nanometermaßstab |
Die Mikroskopie hat in den vergangenen zwei Jahrzehnten beispiellose Fortschritte bei Geschwindigkeit und Auflösung gemacht. Allerdings sind zelluläre Strukturen im Wesentlichen dreidimensional, und herkömmlichen hoch aufgelösten Techniken fehlt oft die notwendige Auflösung in allen drei Richtungen, um Details im Nanometerbereich zu erfassen.
Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen, an
dem auch die Universität Würzburg und das Center for Cancer Research in
den USA beteiligt sind, hat nun eine Technik zur superauflösenden
Bildgebung untersucht, bei der die Vorteile von zwei verschiedenen
Methoden kombiniert werden, um in allen drei Dimensionen die gleiche
Auflösung zu erreichen – die „isotrope“ Auflösung. Die Ergebnisse sind
in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
Trotz enormer
Verbesserungen in der Mikroskopie gibt es immer noch eine
bemerkenswerte Lücke zwischen der Auflösung in allen drei Dimensionen.
Eine der Methoden, diese Lücke zu schließen und eine Auflösung im
Nanometerbereich zu erreichen, ist die metallinduzierte
Energieübertragung (MIET). Die außergewöhnliche Tiefenauflösung der
MIET-Bildgebung in Kombination mit der außergewöhnlichen lateralen
Auflösung der Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie, insbesondere mit
einer Methode namens direkte stochastische optische
Rekonstruktionsmikroskopie (dSTORM), ermöglicht den Forschenden eine
isotrope dreidimensionale Superauflösung von subzellulären Strukturen.
Darüber hinaus setzten sie Zweifarben-MIET-dSTORM ein, um zwei
verschiedene zelluläre Strukturen dreidimensional abzubilden, zum
Beispiel Mikrotubuli und Clathrin-beschichtete Pits – winzige Strukturen
innerhalb von Zellen –, die zusammen im selben Bereich existieren.
„Durch
die Kombination der etablierten Konzepte haben wir eine neue Technik
für die Super-Resolution-Mikroskopie entwickelt. Ihr Hauptvorteil ist,
dass sie trotz eines relativ einfachen Aufbaus eine extrem hohe
Auflösung in drei Dimensionen ermöglicht“, sagt Erstautor Dr. Jan
Christoph Thiele von der Universität Göttingen. „Dies wird ein
leistungsfähiges Werkzeug mit zahlreichen Anwendungen sein, um
Proteinkomplexe und kleine Organellen mit Sub-Nanometer-Genauigkeit
aufzulösen. Jeder, der Zugang zu einem konfokalen Mikroskop mit einem
schnellen Laserscanner und der Möglichkeit zur Messung der
Fluoreszenzlebensdauer hat, sollte diese Technik ausprobieren“, so
Mit-Autor Dr. Oleksii Nevskyi.
„Das Schöne an dieser Technik ist
ihre Einfachheit. Das bedeutet, dass Forschende auf der ganzen Welt in
der Lage sein werden, diese Technik schnell in ihre Mikroskope zu
integrieren“, fügt Prof. Dr. Jörg Enderlein hinzu, der das
Forschungsteam am Institut für Biophysik der Universität Göttingen
leitete. „Diese Methode verspricht, ein leistungsfähiges Werkzeug für
die multiplexe 3D-Superauflösungsmikroskopie mit außergewöhnlich hoher
Auflösung und einer Vielzahl von Anwendungen in der Strukturbiologie zu
werden.“
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=6723
Quelle: Georg-August-Universität Göttingen (06/2022)
Publikation: Jan-Christoph
Thiele et al. Isotropic three-dimensional dual-color super-resolution
microscopy with metal-induced energy transfer. Science Advances 2022. http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo2506. |