Multiphotonenmikroskop für schnelle intravitale Mikroskopieanwendungen

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471535567

Bei dem beantragten Gerät handelt es sich um ein Hochleistungskonfokalmikroskop für Anwendungen an lebenden Zellen, Organen und kleinen Organismen. Das Gerät soll über Fakultätsgrenzen hinweg eingesetzt werden, wobei Projekte des SFB 1350 bevorzugt berücksichtigt werden. Der SFB 1350 befasst sich mit der Pathophysiologie und dem "Crosstalk" zwischen den verschiedenen Zelltypen in der Niere. Die Erforschung dieser Thematik stellt eine Herausforderung dar, denn sie erfordert "Einblicke" in das lebende Gewebe, da Funktionen wie die Proteinresorption und Zell-Zell-Interaktionen von der Intaktheit der komplexen Gewebearchitektur abhängig sind. Neben der "hochaufgelösten funktionellen Morphologie" und dem Auffinden von Nanopartikeln in lebenden Tieren wird die Analyse der Organellenfunktion im Mittelpunkt stehen, z.B. Mitochondrien und Lysosomen in bestimmten Zellen der Niere. Des Weiteren wird das System Langzeitexperimente ermöglichen an kultivierten Zellen, Organoiden und kleinen Tieren, z.B. Drosophila-Larven. Die geplanten Experimente stellen hohe Anforderungen, die mit der vorhandenen Ausstattung nicht erbracht werden können: Empfindlichkeit, räumliche und zeitliche Auflösung: Die Untersuchung kleiner, sich bewegender subzellulärer Organellen erfordert eine sehr gute räumliche Auflösung (120-150 nm in XY) in Verbindung mit schneller Bildakquise (40 Hz bei 512x512). Die schnelle Bildakquise erfordert dabei eine besonders hohe Scanner-Empfindlichkeit, um Fototoxizität, Bleichen und Bildrauschen gering zu halten. Eindringtiefe und Gewebeschonung: Bei Messungen an Organoiden, isoliert perfundierten Organen und lebenden Tieren kommt der Eindringtiefe (80-120 µm) eine besondere Bedeutung zu. Eine hohe Eindringtiefe und simultane Verwendung verschiedener Farbstoffe erfordert die Anregung mittels dualem Multiphotonenlaser und zusätzliche dezidierte Detektionsverfahren. Spektrale Flexibilität: Das System soll spektral flexibel sein. Bei der Anregung soll dies durch die Einbindung ausreichend vieler Laserlinien bzw. durch durchstimmbare Laser sichergestellt werden. Auf der Emissionsseite soll dies durch die Möglichkeit zur parallelen Aufnahme mehrerer Kanäle und durch spektral flexible Detektion des emittierten Lichts sowie dessen spektraler Analyse umgesetzt werden.Das Gerät muss in der Lage sein, diese Spezifikationen simultan zu erfüllen, da nur so die Analyse subzellulärer Strukturen und Signale sowie Zell-Zell-Interaktionen im tieferen lebenden Gewebe realisiert werden können. Dadurch können z.B. neue Einblicke in das Zusammenspiel von Zellen im intakten Gewebe von Niere und Nebenniere gewonnen und Impulse gesetzt werden für die Weiterentwicklung der bereits in Regensburg etablierten Methoden der Intravitalmikroskopie der Niere sowie der ex-vivo Perfusion von Niere und Nebenniere. Das System wird uns somit in die Lage versetzen, zur Stärkung der biomedizinischen Forschung in Regensburg beizutragen und innovative Forschungskonzepte umzusetzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Multiphotonenmikroskop für schnelle intravitale Mikroskopieanwendungen
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Leiter: Professor Dr. Richard Warth