Long-term molecular nanoscale imaging of neuronal function

Opis projektu

Rozwój metod obrazowania synaps nerwowych

Neurony komunikują się ze sobą, przesyłając sygnały elektryczne i chemiczne za pośrednictwem wyspecjalizowanych połączeń zwanych synapsami. Badanie organelli i klastrów białek w synapsach okazało się sporym wyzwaniem dla świata nauki ze względu na ich niewielkie rozmiary i zbyt duże zagęszczenie. W związku z tym uczeni skupieni wokół finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu MoNaLISA pragną sprawdzić możliwość zastosowania w tym obszarze super-rozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej, która zapewnia wysoką rozdzielczość oraz umożliwia przeprowadzanie analiz opartych na pojedynczych cząsteczkach. Aby rozwiązać problem wynikający z tempa rejestrowania, badacze zastosują innowacyjny mikroskop, który umożliwia śledzenie organelli i białek w komórkach nerwowych. Rezultatem projektu będzie opracowanie nowego paradygmatu w zakresie szybkich ilościowych metod nanoobrazowania dla dziedziny nauk przyrodniczych.

Cel

Synaptic function is difficult to analyze in living neurons using conventional optics, since the synaptic organelles and protein clusters are small and tightly spaced. The solution to this problem can come from the field of super-resolution fluorescence microscopy, or nanoscopy. However, the current approaches to nanoscopy are still far from reaching this goal. Single molecule-based approaches (including STORM and PALM) provide high spatial resolution, but slow recording, insufficient for live imaging. Ensemble approaches (including SSIM and STED) are able to record faster, but with poorer resolution or with high, potentially toxic, laser powers. It is currently impossible to image the same neuron for hours and days, with both high spatial (~30 nm) and temporal (10-1000 Hz) resolution, and with minimal photodamage. My aim is to fill this gap, by developing, for the first time, a microscope that combines the advantages of both single molecule-based and ensemble approaches. I will base the microscope on RESOLFT, a low-photodamage ensemble approach that I have pioneered recently. I will use line patterns to speed up the recording and 2photon-switching for 3D ability. I will combine this with sensitive detection schemes that allow single-molecule detection and counting, relying on my previous expertise with PALM and GSDIM. The new set-up, termed molecular nanoscale long-term imaging with sequential acquisition (MoNaLISA), will track neuronal organelles and proteins on different time scales, spanning from milliseconds to days, with a resolution close to the molecular scale. To obtain the first proof-of-principle results, I will address several issues still open in the synaptic transmission field, relating to synaptic vesicle recycling, biogenesis and degradation. Overall, my project will introduce a novel paradigm to imaging in the life sciences, which will enable fast and quantitative nano-imaging of cells and tissues.

Dziedzina nauki

System finansowania

ERC-STG - Starting Grant

Instytucja przyjmująca

KUNGLIGA TEKNISKA HOEGSKOLAN

Wkład UE netto

€ 1 725 000,00

Adres

BRINELLVAGEN 8
100 44 Stockholm
Szwecja

Region

Östra Sverige Stockholm Stockholms län

Rodzaj działalności

Higher or Secondary Education Establishments

Linki

Kontakt z organizacją Strona internetowa

Uczestnictwo w unijnych programach w zakresie badań i innowacji

sieć współpracy HORIZON

Koszt całkowity

€ 1 725 000,00

Beneficjenci (1)

KUNGLIGA TEKNISKA HOEGSKOLAN

Szwecja

Wkład UE netto

€ 1 725 000,00

Opis projektu

Rozwój metod obrazowania synaps nerwowych

Cel

Dziedzina nauki

Program(-y)

Temat(-y)

Zaproszenie do składania wniosków

System finansowania

Instytucja przyjmująca

Beneficjenci (1)

Udostępnij tę stronę

Pobierz