Zwei-Photon Konfokales Laser Scanning Mikroskop mit FLIM Detektoren

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518559509

Während die biochemischen und genetischen Einflüsse auf die Zellteilung und Zelldifferenzierung in den vergangenen Jahrzehnten im Detail adressiert wurden, ist der Einfluss von auf die Zellen wirkenden Kräfte hierbei bislang ein vergleichsweise wenig beforschter Aspekt. Obwohl bekannt ist, dass z. B. die Rigidität des Substrates wesentlich auf das Differenzierungschicksal von Zellen in Zellkultur Einfluss nimmt, war die Analyse von Kräften und deren Folgen bislang zu einem großen Teil auf Zellkultursysteme beschränkt. Mit den rasanten Fortschritten bei der Crispr/Cas9 unterstützten Genomeditierung auf der einen Seite, der Etablierung genetisch kodierter Kraftsensoren auf der anderen und den gleichzeitigen Fortschritten bei der Konfokalmikroskopie und hier insbesondere dem Messen der Fluoreszenzlebenszeit (FLIM), rücken Analysen im lebenden Organismus in den Bereich des Möglichen. Die Etablierung und Aufrechterhaltung der retinalen Stammzellnische im Fisch, die wir seit Jahren intensiv untersuchen, könnte wesentlich von Kräften bestimmt werden, die am Übergang von Neuroretina zum Pigmentepithel an einem promienten „Beugepunkt“ auftreten. Mit dem beantragten Instrument planen wir unter anderem die Rolle von auf die Zellen wirkenden Kräften im lebenden Organismus zu adressieren. Dies wird auf der einen Seite durch den Einsatz von genetisch codierten Kraftsensoren (Talin-FRET Sensoren, Vinculin-FRET Sensoren, Abl-Kinase-FRET Sensoren) erfolgen, die durch homologe Rekombination in den endogenen Locus integriert wurden. Das beantragte Instrument wird es erlauben die auftretenden Kräfte zu messen und mit den Entwicklungsschicksalen einzelner Stamm- und Vorläuferzellen (klonale Analysen) zu korrelieren. Die Etablierung retinaler Organoide erlaubt es in einem weiteren Schritt die in vivo etablierten Hypothesen durch direkte und gerichtete Applikation von Kräften auf die Zellen der retinalen Organoide zu testen. Auch hierzu ist das beantragte Instrument essentiell notwendig. Darüber hinaus wird das Instrument für vier (Nachwuchs-)Gruppen eine wesentliche Voraussetzung für deren wissenschaftlichen Forstschritt sein. Das Lemke Labor setzt vergleichende hochauflösende Bildgebung von Zytoskelett und Motor Proteinen in verschiedenen Insektenarten für evolutionäre Studien ein. Die dabei auftretende starke Autofluoreszenz kann durch FLIM vom eigentlichen Signal unterschieden werden wodurch diese Studien erst möglich sind. Die Centanin, Bageritz, and Weinhardt Gruppen benötigen alle die schnelle Detektion einer großen Zahl von Fluorophoren mit teilweise überlappenden Emissionsspektren und auch hier es mit FLIM Mikroskopie möglich eine größere Anzahl an Proben parallel zu prozessieren und damit nicht nur die Hypothesen präzise zu testen, sondern gleichzeitig auch die Zahl der Versuchstiere zu reduzieren. Der Zugang zu dem beantragten Instrument stärkt die internationale Wettbewerbsfähigkeit dieser Gruppen wesentlich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Zwei-Photon Konfokales Laser Scanning Mikroskop mit FLIM Detektoren
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leiter: Professor Dr. Joachim Wittbrodt