Zwei in Einem: Neue Technik zur Erforschung der Nanowelt

Neue Mikroskopie-Technik ermöglicht die Abbildung molekularer Ultrastrukturen von Zellen

Abbildung von Mikrotubuli in HeLa-Zellen mit der Expansion Stimulated Emission Depletion Microscopy (ExSTED). Veröffentlicht mit Genehmigung von Gao et. al, “Expansion Simulated Emission Depletion Microscopy (ExSTED)”, ACSNano, 2018. Copyright 2018 American Chemical Society

Mit Mikroskopie können wir in den Mikrokosmos oder in die Welt von Nanostrukturen eintauchen. Neue Techniken werden heutzutage in rasender Geschwindigkeit entwickelt und Wissenschaftler können Gewebeproben auf verschiedenen Skalen immer detaillierter beobachten, angefangen beim gesamten Organismen bis hin zur Ebene von Geweben, Zellen, subzellulären Strukturen und sogar einzelnen Molekülen. Um die molekulare Organisation kleinster Strukturen, wie zum Beispiel Mikrotubuli, beobachten zu können und um die gängigen Auflösungsgrenzen der Mikroskopie zu überwinden, haben Wissenschaftler des MPI-CBG gemeinsam mit Kollegen der Freien Universität Berlin zwei bestehende Mikroskopie-Verfahren kombiniert und daraus eine neue Technik entwickelt. Die Forscher verbanden die Stimulated Emission Depletion (STED) Microscopy mit der neu entwickelten Expansionsmikroskopie (ExM). STED ist eine fluoreszenzmikroskopische Technik, die die Beugungsgrenze der Lichtmikroskopie überwindet und durch Deaktivierung ausgewählter Fluorophore hochauflösende Bilder erzeugt, während ExM ist ein Werkzeug zur Probenvorbereitung ist, das kleinste biologische Strukturen erweitert und vergrößert, indem Polymere in die Probe eingebracht werden. 

Die aus beiden Technologien neu entwickelte Mikroskopie-Technik nennen die Forscher Expansion Stimulated Emission Depletion Microscopy (ExSTED). Diese Technik bietet eine bis zu 30-fach höhere Auflösung im Vergleich zu konventionellen Mikroskopie-Verfahren und die Forscher konnten so Strukturen beobachten, die noch kleiner als 10 Nanometer sind.  Diese spannende neue Technik kann als Modell für die hochauflösende Mikroskopie ganzer Zellen im Zehn-Nanometer-Bereich dienen. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift ACS Nano veröffentlicht.

Originalpublication

Mengfei Gao, Riccardo Maraspini, Oliver Beutel, Amin Zehtabian, Britta Eickholt, Alf Honigmann, and Helge Ewers: Expansion Stimulated Emission Depletion Microscopy (ExSTED), ACSNano, 19 April 2018