Bis zu 200 3D-Bilder pro Sekunde

Schnelle biologische Prozesse erfassen und dreidimensional darstellen zu können, ist neben einer hohen Auflösung ein Schwerpunkt in der modernen Mikroskopie. Forscher des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg haben nun ein neues Lichtfeldmikroskopiesystem entwickelt, mit dem diese Herausforderungen bewältigt werden können. „Mit unserer neuen Methode können wir Prozesse sowohl in 3D als auch auf Zeitskalen von 200 Bildern pro Sekunde untersuchen“, so Robert Prevedel vom EMBL. Außerdem liefere sie eine bis zu zehnmal bessere – nämlich wirklich isotrope – Auflösung als die klassische Lichtfeldmikroskopie. Um die neue Technik zu demonstrieren, untersuchte das Team aus Physikern, Ingenieuren, Informatikern und Biologen das schlagende Herz und den Blutfluss in Medaka – auch bekannt als Japanischer Reisfisch – in Echtzeit. Die Blutzellen bewegen sich bis zu einem Millimeter pro Sekunde. Die Bilder dieses Tests zeigten erstmals, wie sich einzelne Blutkörperchen durch die beiden Herzkammern bewegen. „Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten“, sagt Co-Autor Joachim Wittbrodt vom Zentrum für organismische Studien der Universität Heidelberg. „Indem man zeigt, wie genetische Hintergründe oder Mutationen die Dynamik von Herzschlägen beeinflussen, kann man mit der neuen Technologie Herzfehler untersuchen.“ Die Ergebnisse der Studie sind im Fachmagazin Nature Methods veröffentlicht. In einem nächsten Schritt soll die Aktivität und Dynamik der neuronalen Zellpopulationen in Reisfischen untersucht werden. „Zukünftige Entwicklungen können die Bildgeschwindigkeit weiter erhöhen. Dies würde unsere neue Mikroskoptechnik zu einem attraktiven Werkzeug machen, um etwa die Dynamik in kleinen neuronalen Netzwerken auf Millisekunden-Zeitskalen in 3D zu untersuchen“, so Prevedel