Mikroskopie Oberflächen und Proteinverteilung von Zellen gleichzeitig sehen
Wie die Kombination zweier hochauflösender Methoden neue Einsichten in die Funktionsweise von Zellen ermöglicht.
Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben erstmals zwei mikroskopische Methoden kombiniert, die sowohl die Oberfläche einer Zelle als auch die Verteilung eines Proteins in der Zelle mit einer Auflösung im Nanometerbereich sichtbar machen können. Die Verfahren können für lebende Zellen eingesetzt werden. Das eröffnet zum Beispiel die Möglichkeit, Grundlagen der Bildung von Krebsmetastasen oder der Wirkung bestimmter Medikamente genau zu untersuchen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Nanoskopie des Rubion, der Zentralen Einrichtung für Ionenstrahlen und Radionuklide der RUB, in der renommierten Zeitschrift ACS Nano vom 23. Mai 2018.
Ein erster Schritt
Das Forscherteam kombinierte stimulierte Emissions-Verarmungs-Mikroskopie und Raster-Ionenleitfähigkeitsmikroskopie. Die erste Methode erlaubt es, die Verteilung eines Proteins hochauflösend zu untersuchen, die zweite kann die Zellmembran hochauflösend abtasten.
Das ist interessant, weil Zellen in ihrer Zellmembran viele unterschiedliche Proteine besitzen, die äußere Reize ins Zellinnere vermitteln. Und nicht nur die Proteine, auch die Zellmembran selbst ist von großer Bedeutung, da Zellen bei der Wundheilung, während der Entwicklung und auch bei der Ausbildung von Krebsmetastasen ihre Position verändern. Dabei ist auch immer eine Ausdehnung der Zellmembran in Richtung der Bewegung beteiligt.
Das Zusammenspiel der biochemischen und biophysikalischen Prozesse ist auf molekularer Ebene bisher kaum verstanden, weil es keine Methoden gibt, diese dynamischen Prozesse mit hoher Auflösung über einen längeren Zeitraum zu beobachten.
Kombigerät geplant
Um Untersuchungen an lebenden Zellen zu ermöglichen, plant das Team als nächsten Schritt die Entwicklung eines kombinierten Geräts. „Die Kombination der beiden Methoden kann auch Transportprozesse im Detail sichtbar machen, wie sie bei der gezielten Anwendung von Medikamenten über Nanopartikel eine wichtige Rolle spielen“, so Patrick Happel, der die Arbeitsgruppe leitet.
