Bahnbrechendes Mikroskop enthüllt erstmals lebende Prozesse auf der Nanoskala in Organismen

BerlinForscher in Nijmegen haben einen bedeutenden Fortschritt in der Mikroskopie erzielt, indem sie es Wissenschaftlern erstmals ermöglichen, biologische Prozesse auf Nanoebene in lebenden Organismen zu beobachten. Diese neue Technik, die am Radboud University Medical Center entwickelt wurde, kombiniert herkömmliche Elektronenmikroskopie mit Live-Bildgebung. Damit werden frühere Probleme gelöst, die nur eine detaillierte Beobachtung in nicht-lebenden Proben ermöglichten.

Wichtige Fortschritte umfassen:

Entwicklung einer Methode, die Elektronenmikroskopie mit Live-Bildgebung kombiniert. Einsatz von Graphen zum Schutz biologischer Proben vor Schäden durch den Elektronenstrahl. Möglichkeit, pausierte biologische Prozesse zur detaillierten Beobachtung wieder zu aktivieren.

Eine neue Methode liefert Einblicke, die zuvor nicht möglich waren. Die Forscher demonstrierten, wie sich Kalzium in den Arterien ansammelt, was zu Problemen wie Verkalkungen der Aortenklappe führen kann. Diese Entdeckungen sind bedeutsam, da die derzeitigen Behandlungen für verkalkte Klappen hauptsächlich chirurgische Eingriffe wie den Klappenersatz umfassen. Durch ein detailliertes Verständnis der Kalkbildung könnten neue Behandlungsmöglichkeiten entwickelt werden.

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Forscher verwenden eine schützende Graphenschicht, um Proben vor den schädlichen Auswirkungen eines Elektronenstrahls zu bewahren. Mit dieser Methode können sie biologische Prozesse untersuchen, ohne die Probe zu beschädigen. Zuerst wird die Probe eingefroren, um biologische Aktivitäten zu stoppen, und mit einem Lichtmikroskop untersucht, um interessante Bereiche zu identifizieren. Anschließend wird die Probe in ein Elektronenmikroskop überführt, um Prozesse im Nanobereich in Echtzeit zu beobachten.

Diese Fähigkeit verbessert unser Verständnis der Verkalkung und könnte auch in anderen Bereichen nützlich sein. Zum Beispiel könnte sie dabei helfen zu erkennen, wie Impfstoffe in Zellen wirken, was zur Entwicklung besserer Impfstoffe und zur Beurteilung ihrer Wirksamkeit beitragen kann.

Professor Nico Sommerdijk beginnt 2025 ein Projekt, nachdem er einen Förderzuschuss vom Europäischen Forschungsrat erhalten hat. Das Ziel ist die Entwicklung eines Modells für eine gesunde Herzklappe, das auch die Entstehung von Verkalkung nachbilden kann. Diese Arbeit könnte die Forschung zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbessern und zu besseren Behandlungs- oder Präventionsmethoden führen.

Dieser Fortschritt markiert einen bedeutenden Schritt für die biomedizinische Forschung. Er ermöglicht es, viele biologische Prozesse klarer zu verstehen, sowohl im Hinblick auf Gesundheit als auch auf Krankheit. Dies könnte wesentliche Auswirkungen auf die medizinische Wissenschaft haben, insbesondere bei der Entwicklung von Behandlungen für Erkrankungen, für die es derzeit noch keine Medikamente gibt.