Fortgeschrittenes optisches Mikroskop für Langzeit-Lebendzellmikroskopie und -verfolgung

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557216993

Einzelzellmikroskopie und -verfolgung hat sich in der biomedizinischen und biotechnologischen Forschung zu einer wichtigen Methode entwickelt. Der Fortschritt in der Biomaterialentwicklung von biomimetischen 3D in vitro Zellkulturmodellen pathologischer und physiologischer Zustände menschlicher Gewebe sowie das Design von lebenden Materialien und Trägern produktiver Biofilme hat die technologischen Anforderungen und die Vielfalt der Forschungsfragen erhöht. Detaillierte Langzeituntersuchungen von lebenden Zellsystemen in 3D Mikroumgebungen umfassen Studien zur Wundheilung, Krebsausbreitung, grundlegende Fragen zur Mechanotransduktion physikalischer Netzwerkzustände der extrazellulären Matrix und die Zellkommunikation innerhalb mikrobieller Multi-Species-Konsortien strukturierter Biofilme und lebender Materialien. Für solche Studien sind stabile Umgebungsbedingungen bezüglich Partialdruck von Gasen, Temperatur, genaue 3D-Positionskontrolle, vielfältige photonische Ausleseoptionen für markierte und nicht-markierte Primärzellen und Zelllinien bei niedriger Phototoxizität sowie eine schnelle und umfassende Analyse der umfangreichen Datensets auf Einzelzellniveau von entscheidender Bedeutung für die aktuelle Forschung. Mit diesem Ziel und unserer langjährigen Erfahrung bei der Langzeit-Einzelzellmikroskopie und -verfolgung planen wir die Geräte der BioImaging Core Facility der Universität Leipzig auf einen aktuellen fortschrittlichen Stand zu bringen und ein altes Lebendzellmikroskop zu ersetzen. Dafür beantragen wir ein neues fortschrittliches optische Mikroskop, welches die Anforderungen der modernen Lebendzellmikroskopie und -verfolgung erfüllt. Das beantragte Gerät soll folgende Anforderungen besitzen: Langzeitstabilität (über Tage) der Umgebungszellkulturbedingungen einschließlich Temperatur (heizen und kühlen), CO2 und O2 Partialdrücke, sterile Arbeitsbedingungen; Langzeit-XYZ-Positionsstabilität mit Submikrometer-Reproduzierbarkeit; ein großer Bereich von Vergrößerungen mit hoher Auflösung, hoher numerischer Apertur und großem Arbeitsabstand (auch mit Wasserimmersion); unterschiedliche optische Mikroskopiemodi einschließlich verschiedenster Fluoreszenzsignale, Hellfeld- und Phasenkontrastmodi; eine hochsensitive und schnelle Kamera für eine geringe Phototoxizität; variabler Probenhalter für Wellplatten und Deckgläsern mit dünnen und dicken Böden; eine große Datenkapazität einschließlich integrierter Bildanalyseoption von 2D und 3D zeitaufgelösten Bildstapeln unterschiedlicher Kontrastmodi. Das beantragte optische Mikroskop wird entscheidend sein, um die geplanten Experimente verschiedener Forschungsprojekte und -gruppen der Universität Leipzig zu bearbeiten. Zusätzlich wird die Integration des Geräts in die BioImaging Core Facility und dessen vielfältige und moderne Handhabung die Anwendung der Langzeit-Lebendzellmikroskopie und -verfolgung durch andere Forschungsgruppen der Universität Leipzig vorantreiben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: High-end optisches Mikroskop für Langzeit-Lebendzellmikroskopie und -verfolgung
• Gerätegruppe: 5042 Mikroskope für Hochdurchsatz und Screening
• Antragstellende Institution: Universität Leipzig
• Leiter: Professor Dr. Tilo Pompe