HealthTech-Lecture: Der Werkzeugkasten der Fluoreszenzmikroskopie (Prof. Anika Grüneboom, ISAS)

Fluoreszenzmikroskopische Analysen biologischer Proben unterliegen technischen Beschränkungen aufgrund von Gewebe-Licht-Interaktionen wie Absorption, Reflexion und Streuung. Die physikalischen Eigenschaften von Geweben stellen somit eine besondere Herausforderung für die Analyse anatomischer Strukturen und physiologischer Prozesse dar. Mit der Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie können diese Einschränkungen überwunden werden. Diese neue Technologie ermöglicht in Kombination mit optischem Tissue Clearing die dreidimensionale Analyse großer Gewebeproben. Mittels fluoreszenzmarkierter Antikörper und durch den Erhalt endogener Fluoreszenzproteine können so biologischer Strukturen bis hin zu einzelnen Zellen spezifische identifiziert werden.

Biologische und insbesondere immunologische Prozesse finden aber oftmals auf subzellulärer Ebene statt. Um auch diese optische Skala adressieren zu können, kombiniert das Team um Prof. Dr. Anika Grüneboom (Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS) die Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie mit weiteren fluoreszenzmikroskopischen Verfahren, wie der Konfokal- und Zwei-Photon-Mikroskopie. Die daraus resultierenden Multimethodenansätze ermöglichen zahlreiche Anwendungen in der biomedizinischen Forschung. Diese Techniken könnten die gängigen Methoden zur Diagnostik von Nierenerkrankungen um spezifischere, vollautomatisierte Analyseverfahren erweitern. Ebenso könnten diese neuen Verfahren im Zusammenhang mit der therapeutischen Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) zur Validierung der therapeutischen Effizienz neuer Medikamente genutzt werden.

Neben solchen medizinisch orientierten Anwendungen nutzen die ISAS-Wissenschaftler die verschiedenen fluoreszenzmikroskopischen Verfahren auch in der Grundlagenforschung: So konnten die Forscher zum Beispiel erstmals ein bisher ungeklärtes Blutgefäßsystem in Röhrenknochen identifizieren und charakterisieren, was einen wesentlichen Beitrag zum anatomischen und physiologischen Verständnis dieses Organs leistet. Außerdem wurde von ihnen eine bisher unbekannte Makrophagenpopulation in Kniegelenken identifizieren, die eine physische Barriere zum Gelenk bildet und es vor entzündungsfördernden Immunzellen abschirmt. Diese Entdeckung eröffnet völlig neue Therapieansätze für gelenkassoziierte Krankheiten wie rheumatoide Arthritis oder Gicht. Diese Beispiele für das breite Anwendungsspektrum bildgebender Verfahren und deren hohes Potenzial für Studien im Bereich der Biologie, der translationalen Forschung und der klinischen Anwendung, werden in der HealthTech-Lecture vorgestellt.

Referentin

Prof. Dr. Anika Grüneboom

Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS