13 Jan. Schärfere 3-D-Bilder aus dem Körper
Lichtblattmikroskope machen Gewebe und ganze Organe in 3-D-Bildern sichtbar, etwa die filigrane Hörschnecke im Innenohr oder das Gehirn einer Maus. Eine dünne Lichtebene, das Lichtblatt, bewegt sich dabei durch die präparierte Probe und erzeugt Schichtweise ein dreidimensionales Abbild. Bei größeren Proben stoßen herkömmliche Geräte jedoch an Grenzen: Sie sind langsam und liefern unscharfe Bilder.
Teil des Forschungsteams (von links): Dr. Mostafa Aakhte, Dr. Lennart Roos, Aleyna M. Diniz und Prof. Jan Huisken. Foto: Tobias Moser
Forschende berichten nun von einer technologisch neuartigen Plattform für Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskope, die verbesserte Bilder generiert und damit neue Perspektiven für Forschung und Medizin eröffnen soll. Entwickelt wurde die Plattform von einem Team der Universität und Universitätsmedizin Göttingen (UMG) zusammen mit Forschenden der Universität Lübeck und im Rahmen des Göttinger Exzellenzclusters ‚Multiscale Bioimaging: Von molekularen Maschinen zu Netzwerken erregbarer Zellen‘ (MBExC).
Hohe Auflösung bei hoher Aufnahmegeschwindigkeit
Gehirn einer Maus in Seitenansicht (oben) sowie Detailaufnahmen eines Blutgefäßes, sichtbar gemacht mit dem neuartigen Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop.
Bild: Adaptiert nach Aakhte, Mostafa et al., Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/s41587-025-02882-8; lizensiert nach CC BY 4.0
Das System löst nach Angaben der Forschenden Details bis hinunter zu 850 nm auf. Es erfasst zudem 100 Bilder pro Sekunde von Proben mit einem Volumen von einem Kubikzentimeter. Dabei soll die 3-D-Aufnahme mit gleichmäßig hoher Auflösung erfolgen. Erreicht wird das nach Angaben der Forschenden durch handelsübliche Bauteile vereint mit neuen Merkmalen: Während das Lichtblatt die Probe beleuchtet, wird es permanent nachjustiert. Zusätzlich verringern gezielte Korrekturen optische Fehler. „Dank dieser Innovation können wir große, geklärte Gewebeproben so schnell und detailgenau wie nie zuvor dreidimensional erfassen“, sagt Prof. Jan Huisken von der Universität Göttingen. Die Proben werden durch chemische Verfahren durchsichtig gemacht, damit das Licht in die Tiefe vordringt. „Jede Methode des Clearings verändert das Gewebe optisch ein wenig anders. Das beeinflusst, wie stark das Gewebe das Licht ablenkt. Viele Mikroskope haben damit Probleme. Doch unser System liefert bei wechselnden Brechungsindizes scharfe 3-D-Bilder“, so Huisken.
Zelluläre Auflösung für medizinische Forschung und Praxis
Zur Anwendung kam das System, um die Verbindungen von Nervenzellen in der Hörschnecke (Cochlea) der Maus genau zu kartieren. „Diese 3-D-Darstellung ermöglichte es uns, die Detailstruktur der Cochlea auf Einzelzellniveau bei Gesundheit und Krankheit zu untersuchen und so neue Erkenntnisse über ihre Funktion zu gewinnen“, erklärt MBExC-Sprecher Prof. Tobias Moser, Direktor des Instituts für Auditorische Neurowissenschaften an der UMG.
Lichtblattmikroskop mit neu entwickelter Plattform beim Scan einer Hörschnecke
Bild: Mostafa Aakhte
„Unsere Plattform ist kompakt, robust und leicht reproduzierbar, da sie auf zugänglichen Komponenten basiert“, so Dr. Mostafa Aakhte von der Universität Göttingen, der entscheidend zu Entwicklung und Bau des Mikroskops sowie zu den Messungen beigetragen hat. „Sie ist nicht nur für die Grundlagenforschung interessant. Auch in der medizinischen Praxis kann sie zur Anwendung kommen, zum Beispiel in der Diagnostik und in der Planung komplizierter Operationen.“
Originalveröffentlichung
[Aakhte, M. et al. Isotropic, aberration-corrected light sheet microscopy for rapid high-resolution imaging of cleared tissue. Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02882-8]
Quelle: www.uni-goettingen.de