Intravital Lichtmikroskop mit verbesserter Auflösung für subzelluläre CLEM

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518284373

Korrelierte Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) ist ein wichtiger Ansatz, um die subzelluläre und molekulare Basis physiologischer und pathologischer zellulärer Vorgänge zu untersuchen. Besonders im Nervensystem und in anderen komplexen Geweben, in denen dynamische Umbauvorgänge (z.B. synaptische Plastizität, neuro-gliale Interaktionen, Organellentransport) an der Auflösungsgrenze klassischer Lichtmikroskopie wesentlich an Entwicklungs- und Krankheitsprozessen beteiligt sind, haben sich solche Ansätze bewährt und als notwendig erwiesen. Die Notwendigkeit für CLEM wird weiter deutlich, wenn man bedenkt, dass Superresolutionstechniken, die tatsächlich die Diffraktionsgrenze überwinden, in vielen Fällen im Gewebekontext ihr volles Potenzial nicht entfalten können und oft auch weiterhin auf ultrastrukturellen Kontext angewiesen sind. Hier beantragen wir ein Intravitalmikroskop mit verbesserter Auflösung, welches die Fähigkeit besitzt, laterale Auflösung von ca. 150 nm bei relativ hoher Aufnahmegeschwindigkeit (> 1 Hz für volles Bild/ >10Hz bei 512x512 Pixel) in einem breiten Spektrum an komplexen Geweben, einschließlich Gehirn, Rückenmark und peripheres Nerven- und Muskelgewebe, zu erzielen. Dieses Gerät soll in einen CLEM-Arbeitsablauf eingebettet werden, der mit subzellulärer Zeitraffermikroskopie im Gewebe beginnt (z.B. synaptische oder gliale Dynamik, Kalziumsignale, zytoskelettaler Umbau, Organellentransport, Vesikelfreisetzung etc.) und mit der halb-automatisierten Aufnahme von dreidimensionalen (3D) Ultrastrukturen mittels Rasterelektronenmikroskopie (SEM) endet, einschließlich Ansätzen wie automated tape ultramicrotome-SEM (ATUM-SEM), focussed ion beam SEM (FIB-SEM) und ein von uns entwickeltes Hybridverfahren, ATUM-FIB. Das neue Gerät wird in eine Mikroskopie-Einheit integriert, die auch einer Reihe von DFG-geförderten Konsortien dient (einschließlich einer Forschergruppe, ein Transregio und ein Exzellenzcluster), und von einer Kerngruppe von sechs Arbeitsgruppen, die auch ein MSc-Ausbildungsprogramm koordinieren, betrieben wird. Das Gerät wird aber auch anderen Münchner neurowissenschaftlichen Arbeitsgruppen zugänglich sein. Diese Mikroskopie-Einheit umfasst bereits ein breites Portfolio an selbstgebauten oder –adaptierten Intravitalmikroskopen (einschließlich Ganzhirnimaging in Zebrafischlarven, In-vivo-Bildgebung in Hirnrinde, Rückenmark und peripheren Nerven der Maus, in Entwicklungs-, wie auch Krankheitsmodellen). Sie ist eng über eine Reihe lokal entwickelter Korrelationsansätze mit den Arbeitsabläufen in der Elektronenmikroskopie-Einrichtung des SyNergy-Exzellenzclusters verbunden und wird entsprechend von hoch qualifizierten Personal in Daueranstellung betreut. Das Ziel dieses Antrages ist somit, die vorhandenen anspruchsvollen In-vivo-Mikroskopieansätze über ein Intravitalmikroskop mit verbesserter Auflösung in den subzellulären Bereich zu erweitern und effizient mit einer Reihe ultrastruktureller Analyseansätze zu verbinden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Intravital Lichtmikroskop mit verbesserter Auflösung für subzelluläre CLEM
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr. Thomas Misgeld