Mit einer neuen Mikroskoptechnik können US-Forscher Abläufe im Inneren lebender Zellen dreidimensional filmen. Dabei rastert Laserlicht das Innenleben einer Zelle ab. Durch zahlreiche, schnell aufeinanderfolgende Lichtimpulse können die Wissenschaftler mit dieser Technik Zellbestandteile wie beispielsweise die Chromosomen dreidimensional abbilden. Dabei werden die empfindlichen Abläufe in den Zellen kaum gestört. Durch Aneinanderreihung der aufgenommenen Bilder können die Forscher so eine Art dreidimensionale Filmaufnahme beispielsweise der Zellkernteilung anfertigen.
Bisher gab es bei der Beobachtung von Lebensvorgängen durch Mikroskopie immer ein Problem: In vielen Verfahren wird das Objekt mit zu viel Licht bestrahlt. Das führt im Extremfall zum Tod der Zelle. Die Forscher wollten mit ihrem neuen System nun einerseits die lebenden Zellen möglichst wenig durch die Lichteinstrahlung beeinträchtigen, andererseits Schnittbilder in hoher Auflösung erzeugen. Der Physiker Betzig setzt dafür auf eine spezielle Technik: Bei dem neuartigen Mikroskop dringt das Licht nicht von unten durch das Objekt hindurch, sondern strahlt von der Seite durch die Zelle und erleuchtet ihr Inneres. Eine spezielle Optik bündelt dazu die Strahlung von vier Lasern. So entsteht eine Art Schicht aus Licht, mit der das Gerät durch das Zellinnere scannt. Das von den Zellbestandteilen reflektierte Licht erfasst ein Beobachtungsobjektiv von oben. Aus diesen Aufnahmen entsteht das dreidimensionale Schnittbild durch die Zelle. Die räumliche Auflösung beträgt dabei 0,3 Tausendstel Millimeter.
Das System der Forscher erreicht auch eine weitere enorme Leistungsstärke: Es kann 200 Schnittbilder pro Sekunde aufnehmen. Daraus lassen sich die Abläufe in der Zelle dreidimensional verfolgen. Tausende von Schnitten über mehrere Sekunden und Minuten ergeben somit kleine Filme. Sie dokumentieren dynamische Prozesse in der Zelle wie beispielsweise die Bewegungen der Zellorganellen, die Reorganisation der Chromosomen bei der Zellteilung oder die Anhäufung bestimmter Eiweiße. “Bislang gibt es keine andere Methode mit dieser räumlichen und zeitlichen Genauigkeit”, sagt Betzig.
Eric Betzig (Howard Huges Medical Instiute, Chevy Chase) et al: Nature Methods, doi: 10.1038/nmeth.1586 dapd/wissenschaft.de – Martin Schäfer
