Gebündelte optische Systeme für die Entwicklungsbiologie
Die SPIM-Technologie (selective plane illumination microscopy) auf Basis der Fluoreszenz von Proteinen in einer Probe kann Entwicklungsprozesse in vivo mit schnellen hochauflösenden optischen Schnitten abbilden. Da diese Mikroskopietechnik Strukturen außerhalb des markierten Gewebes nicht abbilden kann, kann sie mit einer geeigneten Technik wie der optischen Projektionstomografie (OPT) ergänzt werden. Ein multimodales System, das die Eigenschaften von SPIM und OPT nutzt, wurde bisher nicht vollständig erforscht. Das EU-finanzierte Projekt SPIMTOP (Combined selective plane illumination microscopy and optical projection tomography for in vivo quantitative imaging of the developing zebrafish vasculature) hat die beiden Systeme zusammengeführt. Die Forscher entwickelten ein Datenanalyseverfahren, um eine detaillierte dynamische Karte der Entwicklung des Kreislaufsystems bei Zebrafischen zu erhalten. Die Kombination der beiden Systeme führte zu einem Hindernis, da OPT eine große Tiefenschärfe erfordert und SPIM von einem flachen Bereich profitiert. Um dieses technische Problem ohne Änderungen an der Hardware zu überwinden, nahm SPIMTOP einen Stapel von Transmissionsbildern und erstellt einen Datensatz für die tomographische Rekonstruktion. Das neue Verfahren kann leicht für eine große Anzahl von Systemen angepasst werden, unter anderem für kommerziell erhältliche Lichtscheiben-Mikroskope. Außerdem entwickelten die Forscher eine Echtzeit-Routine. Diese zeichnet nur relevante Daten für die Rekonstruktion auf, ist mit in-vivo-Bildgebung und zeitversetzter Beobachtung der Entwicklung kompatibel und lässt sich auch gut mit der schnellen SPIM-Aufnahmen vereinen. Die Entwicklungsbiologie ist ein rasch wachsender Bereich mit Input aus Genexpression bis hin zu morphologischen Daten. Die SPIMTOP-Technologie wird den Horizont für die quantitative Bildgebung der Entwicklung von durchscheinenden Organismen wie Zebrafischen erweitern. Die Innovationen aus dem Projekt versprechen, der EU-Forschung einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.
Schlüsselbegriffe
Entwicklungsbiologie, optisches System, selektive Plane-Illumination-Mikroskopie, optische Projektionstomografie, zeitversetzt Beobachtung
