3D und schnelle Bildgebung: Antrag 1: Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskop und Datenanalyse-IT-System

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563423448

Wir beantragen ein integriertes Bildgebungssystem durch zwei Anträge für zwei komplementäre Mikroskope. Antrag 1 umfasst ein Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskop, das von einem Datenmanagementsystem mit hoher Kapazität für die Verarbeitung von Biobilddaten im Terabyte-Bereich unterstützt wird. Zentrale Forschungsziele [identisch für Anträge 1 und 2]: Dieser Antrag vereint unsere Expertise im interdisziplinären Rahmen von "Entwicklung, Gesundheit und Öko-Interaktionsdynamik" mit neuen Forschungsrichtungen, die sich aus der gemeinsamen Arbeit unserer Forschungssysteme ergeben (11 Insektenarten und der Frosch Xenopus). Entwicklungsbiologisch umfasst dies die Regulation der Morphogenese und die Rolle der wichtigsten Signalwege, Transkriptionsfaktoren und nachgeschalteten Effektorproteine für die Keimbahnentwicklung und Embryogenese. Die zu erwartenden Forschungserkenntnisse, ergänzt durch evolutionäre Vergleichsanalysen, sind wichtig für das Verständnis von bestimmten Geburtsfehlern, auch beim Menschen, und für das Verständnis von Entwicklungsprozessen, die der biologischen Vielfalt von Insektenarten zugrunde liegen. Im Einklang mit einer wachsenden kritischen Masse an der Universität Hohenheim befasst sich dieser Antrag auch mit Pflanzen-Insekten-Interaktionen und konzentriert sich darauf, wie Insekteneier mit ihrer Eiablageumgebung auf molekularer und zellulärer Ebene interagieren. Diese beiden Hauptschwerpunkte bündeln auch unsere Forschungsthemen im Bereich Immunität und Gesundheit zu Reaktionen auf Verletzungen, Infektionen und chemische Abwehrwechselwirkungen. Beschreibung des Geräts: Neben der schnellen, sanften Beleuchtung, die durch doppelseitige Lichtscheibenoptiken ermöglicht wird, benötigen wir ein System mit 360º-Probenrotation. Dies wird Folgendes unterstützen: (a) isotrope 3D-Rekonstruktion von Gewebeatlanten in Kontrollproben und genetisch manipulierten Proben, einschließlich der Lokalisierung regulatorischer Moleküle in ganzen Organen; (b) Identifizierung subtiler Anisotropien in der Struktur oder Proteinlokalisierung auf der Oberfläche der Eihülle; (c) Untersuchung der Mechanik der Gewebefaltung im großen Maßstab und damit verbundener morphogenetischer Ereignisse in Epithelien, einschließlich der Visualisierung von Geometrien, die mit der Probenaufnahme für einen herkömmlichen Mikroskoptisch nicht zugänglich sind; und (d) Live-Bildgebung, die die anterior-posteriore Ausdehnung der Froschneurulation über die Krümmung des Embryos umfasst. Die Systemkonfiguration wurde für unsere biologischen Probenformen und -größen sowie für die für unsere Fluoreszenzreporter erforderlichen Laserlinien ausgewählt. Darüber hinaus untermauern der große Umfang der Rohdatengenerierung und der hohe Rechenaufwand für die Bildverarbeitung für diese Forschung unsere Wahl eines IT-Managementsystems, das die Kernanforderungen an die Datenverarbeitung erfüllt und über eine modulare Architektur verfügt, die für zukünftige Kapazitätserweiterungen nachhaltig ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 3D und schnelle Bildgebung: Antrag 1: Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskop und Datenanalyse-IT-System
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Hohenheim
• Leiterin: Professorin Dr. Kristen Panfilio