Modul für hochauflösende Mikroskopie (RESOLFT)
Final Report Abstract
Ziel des Großgeräte-Paketantrags „RESOLFT-STED“ war die technische Entwicklung einer hochgradig komplementären Superresolution-Imaging-Plattform, welche die Stärken und Schwächen von zwei targeted imaging Großgeräten möglichst flexibel für Anwendungen in primären Herzzellen und Geweben erschließt. Wie beantragt wurde ein modulares RESOLFT-Entwicklersystem (REversible Saturable Optical Linear Fluorescence Transitions) angeschafft und in Kollaboration mit dem Hersteller (Biotech-Ausgründung) für Mehrfarben-Anwendungen technisch entwickelt. Parallel wurde wie geplant ein STED-System (STimulated Emission Depletion) erworben und in Kollaboration mit dem komerziellen Hersteller erweitert. Die Geräte- Plattform nutzt einerseits die sehr niedrige Lichtenergie von RESOLFT für geringe Phototoxizität und andererseits die hohe Auflösung und Bild-Geschwindigkeit von STED wie geplant durch zwei prinzipiell komplementäre Gerätesysteme. Weiterführende Überlegungen jenseits der ursprünglichen Antragsstellung sind bedingt durch die biologische Fragestellung sowie wichtige technische Neu-Entwicklungen bedingt. Für Langzeit-Messungen von Membranveränderungen in metabolisch empfindlichen Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) ist eine direkte optische RESOLFT-STED-Lösung in einem Gerät vorteilhaft, um in derselben Probe möglichst niedrige Lichtenergie und Phototoxizität bei zugleich höchster Auflösung und Schnelligkeit für Molekülspezifische Imaging-Ansätze zu ermöglichen. Da die dafür notwendigen Imaging-Strategien nicht als kommerzielle Gerätelösung existieren, wurde das RESOLFT-Gerät zusätzlich mit zwei STED-Lasermodulen erweitert. Das rote Lasermodul wurde mit einer „rescue“ Steuerung erweitert, um die STED-Lichtdosis bis zu 100-fach zu verringern. Parallel wurde ein biologisches in vivo-System durch Entwicklung einer neuen rsGFP2-knockin Maus erreicht, welche ein Proof-of-Concept der RESOLFT-Anwendung in relativ großen Kardiomyozyten nachweist. Damit sind zukünftige Struktur-Funktions-Studien in Kardiomyozyten durch Kombination mit Calcium-Farbstoff- und Patch-Clamp-Anwendungen möglich. Zusammenfassend wurde für das beantragte Großgerät "RESOLFT-Spezialanfertigung" die geplante 2-Farben-Entwicklung umgesetzt und das RESOLFT-STED-Plattform Konzept konsequent weiterentwickelt. Im Ergebnis wurde eine hochgradig komplementäre und innovative Gerätelösung durch enge Kollaboration mit einer Biotech-Ausgründung und den Erfindern der Technik erreicht.
