Bahnbrechende Mikroskopie: Nanowelten entschlüsselt, Zellprozesse in bislang ungesehener Detailtiefe sichtbar gemacht

BerlinWissenschaftler der Universitäten Göttingen und Oxford sowie des Universitätsklinikums Göttingen haben eine bedeutende Entdeckung in der Mikroskopie gemacht. Herkömmliche Mikroskope konnten nur Details bis zu einer Größe von 200 Nanometern erkennen und erschwerten so die Untersuchung winziger Zellteile. Dank neuer Verbesserungen kann ein neues Mikroskop nun Details von weniger als fünf Nanometern sehen. Diese neue Technologie könnte die Art und Weise, wie wir Zellen erforschen, revolutionieren.

Diese hochauflösenden Merkmale sind aus verschiedenen Gründen von großer Bedeutung:

• Förderung umfassender neurologischer Studien
• Verbesserte Einblicke in zelluläre Prozesse
• Bessere Darstellung von intrazellulären Protein-Interaktionen
• Mögliche Fortschritte in Diagnostik und medizinischer Forschung

Menschliche Zellen sind äußerst detailreich und enthalten winzige Bestandteile, die nicht mit normalen Mikroskopen sichtbar sind. Zum Beispiel sind Mikrotubuli, die der Zelle Struktur verleihen, etwa sieben Nanometer breit. Die Lücken zwischen Nervenzellen oder zwischen Nerven- und Muskelzellen, die als synaptische Spalten bezeichnet werden, messen zwischen 10 und 50 Nanometer. Früher waren diese kleinen Räume schwer klar zu erkennen. Ein neues Mikroskop löst dieses Problem durch den Einsatz fluoreszenzmikroskopischer Techniken. Es verwendet die "Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie", um fluoreszierende Moleküle ein- und auszuschalten, deren genaue Positionen zu bestimmen und ein hochauflösendes Bild zu erstellen.

Die verbesserte Auflösung, die nun bis in den einstelligen Nanometerbereich reicht, ermöglicht ein neues Verständnis der Proteinstrukturen in Synapsen. Das Team um Professor Jörg Enderlein in Göttingen nutzte einen äußerst empfindlichen Detektor und neuartige Datenanalysemethoden, um die bisherige Auflösung zu verdoppeln. Die Ergebnisse offenbaren komplexe Details, die zuvor unsichtbar waren, und liefern neue Informationen über die molekulare Struktur von Zellen.

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Diese Technologie bietet eine hohe Auflösung, ist erschwinglich und im Vergleich zu ähnlichen Methoden einfach zu bedienen. Dadurch wird fortschrittliche Mikroskopie für mehr Forscher zugänglich gemacht. Das Team hat zudem Open-Source-Software entwickelt, um die Datenverarbeitung zu erleichtern und den Einfluss ihrer Arbeit zu steigern.

Das Verstehen dieser winzigen Strukturen hat große Auswirkungen. In der Neurowissenschaft könnte etwa das detaillierte Betrachten des synaptischen Spalts zu neuen Behandlungen von Gehirnerkrankungen führen. In der Zellbiologie könnte das Beobachten der Proteininteraktionen auf dieser Ebene grundlegende Fragen darüber klären, wie Zellen funktionieren und was bei Krankheiten schiefläuft.

Dieses neue Mikroskop verbessert erheblich unsere Fähigkeit, winzige Objekte zu betrachten und zu verstehen, was zu Fortschritten in vielen Bereichen der Wissenschaft führt.