Bildgebungsverfahren auf neuestem technischen Stand
Für funktionelle Analysen an Zellen müssen molekulare Bestandteile wie auch räumliche und zeitliche Interaktionen genau charakterisiert werden. Hierfür wurden nun Licht- und Rasterkraftmikroskopie (AFM) kombiniert. Während Lichtmikroskope Aufschluss über das Innenleben einer Zelle geben können, liefern AFM hochaufgelöste Daten zu mechanischen Interaktionen der Membrankomponenten. Mit optischen Pinzetten (OT) können wiederum molekulare Wechselwirkungen innerhalb der Zelle beobachtet werden. Das Projekt SMW (Single molecule workstation) sollte alle Funktionen dieser komplementären Technologien in einem einheitlichen SMW-Konzept integrieren. Das neue System arbeitet mit invertierter Lichtmikroskopie (ILM), AFM und OT und kombiniert diese hochempfindlichen Mikroskopietechniken in einer Plattform, was den Projektpartnern völlig neue Horizonte in der Molekularbiologie erschließen sollte. Damit können gleichzeitig die Oberflächentopographie mit hochauflösendem AFM, die Verteilung zellulärer Moleküle mit erweitertem ILM sowie molekulare Wechselwirkungen mit hochempfindlichem OT analysiert werden. Ein komplementäres Verfahren war photothermische Nanospektroskopie, um spektroskopische Eigenschaften von zellulärem Material in hoher räumlicher Auflösung zu untersuchen und chemische Analysen an subzellulären Strukturen durchzuführen. Die Arbeitsstation integriert mechanische, optische und elektronische Aspekte von AFM und ILM. Weiterhin wurden Software und Benutzeroberfläche für diese kombinierten Technologien entwickelt. Hierfür wurden alle Funktionsmodule des Systems für den stark synchronisierten Austausch und die Kontrolle der Messprotokolle in Echtzeit integriert. Die Projektpartner entwickelten den Prototypen eines kombinierten AFM-ILM-Instruments und testeten ihn für die Krebsdiagnose und immunologische T-Zell-Aktivierung. Die Optimierung der SMW-Plattform ist eine hervorragende Möglichkeit, gleichzeitig in hoher Auflösung das Innere und Äußere von Zellen zu untersuchen. Der Einsatz des SMW-Instruments wird die biowissenschaftliche Forschung auch nach Projektende enorm voranbringen und bislang nicht mögliche Einblicke in die Molekularbiologie lebender Zellen und komplexe biomolekulare Prozesse liefern.
