Superauflösende Lichtmikroskopie

Superhochauflösendes Mikroskop Elyra (Zeiss) 

 

Die physikalisch bedingte Auflösungsgrenze von Lichtikroskopen und auch konfokalen Systemen liegt bei ca. 250 nm. Inzwischen gibt es Mikroskope, die bei Anwendung der Strukturierten Beleuchtung (SIM = Structured Illumination Microscopy) eine Verdoppelung der Auflösung zulassen.

Zusätzlich zur strukturierten Beleuchtung ist ein weiterer Auflösungsgewinn mit der PALM (Photoctivated Localization Microscopy) Technik realisierbar. Die PAL-M Technologie ermöglicht eine laterale Auflösung von bis zu 20 nm und eine Auflösung in z-Richtung von ca. 100 nm. Somit werden kleinste fluoreszenz-markierte Strukturen in der Zelle sichtbar, die bisher nur nicht-selektiv elektronenmikroskopisch darstellbar waren. 

Neben speziellen photoaktivierbaren Farbstoffen sind auch die von uns bisher genutzten Farbstoffe, wie z. B. Alexa488 und Alexa568, nach Anwendung eines speziellen Redoxgemisches verwendbar. Somit können erstmals Mehrfachmarkierungen hochauflösend analysiert werden.

Von der Firma Carl Zeiss wurden beide Techniken im Superauflösenden Mikroskop-System Elyra PS.1 ([link]https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/superresolution-microscopy.html), das am IPK verfügbar ist, vereint.

Das Elyra erlaubt die Kombination der SIM und PAL-M Technologien auf einer Softwareplattform. Die Vorteile von SIM, wie schnelle hochauflösende Bildaufnahme, gute Eignung für Lebendzell-Präparate, Mehrfachfluoreszenzen, sowie traditionelle Probenvorbereitung sind mit der extrem hohen Auflösung der PAL-M-Technologie  kombinierbar.

Mit Hilfe dieser Technik wird in Zukunft eine neue Qualität der Chromatinstruktur-Untersuchung erzielt werden. Es können Chromatinstrukturen, die bisher einer visuellen Untersuchung nicht zugänglich waren, sowohl an fixiertem Gewebe, als auch in vivo differenziert sichtbar gemacht werden. 

Grundsätzlich kann das Gerät für sämtliche Forschungsvorhaben am IPK und in Zusammenarbeit mit externen Forschungseinrichtungen, bei welchen eine Untersuchung von Präparaten bei extrem hoher Auflösung einen zusätzlichen Informationsgewinn hinsichtlich Struktur und Funktion verspricht, nach Absprache eingesetzt werden. 

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Veit Schubert ([link]schubertv(at)ipk-gatersleben.de).

 

Zytokinese der Gerste, aufgenommen mit Strukturierter Beleuchtung eines Elyra Mikroskops im Vergleich zu konventioneller Weitfeldmikroskopie.

Die Strukturierte Beleuchtung erlaubt es, Strukturen bis zu einer Auflösung von ca. 100 nm zu identifizieren, die bei Anwendung konventioneller Mikroskopie nicht sichtbar sind. Die Markierung erfolgte hier mit Rhodamin (Tubulin) und DAPI (färbt DNS).

 

Die Verteilung der Kondensin CAP-D3- (Alexa488) und Kohäsin SMC3- (Rhodamin) Untereinheiten in einem Arabidopsis-Zellkern zum Vergleich aufgenommen mit SIM und Weitfeldmikroskopie.