Tomografische Einblicke Embryonen wachsen in 3D

Mit einer neuartigen Mikroskopietechnik wollen Forscher Embryonen bei ihrer Entwicklung und Organen bei der Arbeit zuschauen: Die 3D-Tomografie liefert Einblicke in selten gesehener Qualität.

Von Alexander Stirn


Mit Antikörpern markierter Embryo: Fluoreszierende Details
Science

Mit Antikörpern markierter Embryo: Fluoreszierende Details

Dreidimensionale Aufnahmen von mikroskopisch feinem Körpergewebe beschäftigen Wissenschaftler seit Jahren. Doch die aktuellen optischen Technologien haben einen entscheidenden Nachteil: Sie können nur Gewebe durchdringen, das nicht mehr als einen Millimeter dick ist.

Neuere Apparate bringen es zwar auf zwei bis drei Millimeter, komplexes Gewebe muss aber noch immer in viele kleine Scheiben zerschnitten werden. So war es bislang kaum möglich, intakte Mäuseembryos mit optischen Mikroskopen zu untersuchen.

Doch genau das steht ganz oben auf der Agenda vieler Forscher: "Die Möglichkeit, die dreidimensionale Ausbreitung biologischen Gewebes zu analysieren, ist für das Verständnis der embryonalen Entwicklung von unschätzbarem Wert", schreibt James Sharpe im US-Wissenschaftsmagazin "Science". Denn in jenem Stadium bewegen sich, so der Mediziner vom Western General Hospital im schottischen Edinburgh, die einzelnen Gewebearten in komplizierten Abfolgen aneinander vorbei.

3D-Konstruktion einer embryonalen Haut: Überraschende Einblicke
Science

3D-Konstruktion einer embryonalen Haut: Überraschende Einblicke

Gleichzeitig sind die Wissenschaftler daran interessiert, die Arbeit der Gene bei der Entstehung neuen Gewebes zu beobachten. Die Mediziner erhoffen sich davon Hinweise auf die biologische Funktion bestimmter Proteine. Auch das Zusammenwirkungen verschiedener Gene könnte auf diese Weise ergründet werden.

Sharpe und sein Team sind diesem Ziel nun näher gekommen. Wie die Wissenschaftler in "Science" schreiben, haben sie eine hoch auflösende Technologie entwickelt, die es ihnen erlaubt, bis zu 15 Millimeter dicke Proben mit mikroskopischer Genauigkeit abzubilden. Dazu ließen die Forscher ihr zu untersuchendes Gewebe in einem durchsichtigen, mit Alkohol gefüllten Zylinder rotieren. Aus 400 Aufnahmen entstand schließlich - in einem ähnlichen Verfahren wie bei der klinischen Computertomografie - ein dreidimensionales Bild.

Mit Hilfe verschiedener Antikörper, die als eine Art Kontrastmittel eingesetzt wurden, konnten die Mediziner die sich entwickelnden Organe der Mäuseembryonen sichtbar machen - darunter Zellen des Rückenmarks und sogar einzelne Neuronen. Anders als bei bisher angewandten Techniken waren sie dabei nicht auf fluoreszierende Proben angewiesen.

Die neue Technologie, optische Projektions-Tomografie (OPT) genannt, soll nicht nur in der Entwicklungsbiologie neue Einblicke gewähren. Sharpe sieht auch andere Einsatzgebiete: "Überall, wo in der Medizin die Kenntnis dreidimensionaler Strukturen wichtig ist aber keine pathologischen Ergebnisse vorliegen, entwickelt OPT ein großes Potenzial."



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