Lattice Light-Sheet Mikroskop (LLSM) für schnelle und schonende volumetrische Lebendzelldarstellung

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568484556

Das Verständnis der komplexen, dynamischen Natur zellulärer Prozesse, ihrer Regulation und der Mechanismen, die zu Dysregulation und Krankheitsprogression führen, ist eine zentrale Herausforderung der biomedizinischen Forschung. Zellfunktionen werden durch hochkoordinierte molekulare Interaktionen, Signalwege und strukturelle Umordnungen auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen orchestriert. Fortschrittliche lichtmikroskopische Techniken haben die Untersuchung dieser Prozesse mit außergewöhnlicher räumlicher und zeitlicher Auflösung revolutioniert, stoßen jedoch oft auf massive Einschränkungen bei der Bildgebung lebender Zellen. Längere oder intensive Belichtung, erforderlich für Hochauflösungsbilder, verursacht Phototoxizität und Photobleichen, beeinträchtigt die Bildqualität und stört physiologische Prozesse durch zellulären Stress. Dies erfordert einen Kompromiss zwischen zeitlicher und räumlicher Auflösung, Bildgebungsdauer und biologischer Integrität. Die Lattice Light-Sheet Mikroskopie (LLSM) löst diese Herausforderungen durch schnelle, hochauflösende volumetrische Bildgebung mit minimalem Photodamage. LLSM nutzt interferierende Bessel-Strahlen zur Erzeugung eines ultradünnen strukturierten Lichtblatts, das schnell gedithered wird, um gleichmäßige Beleuchtung zu gewährleisten und Artefakte zu reduzieren. Im Gegensatz zu Weitfeld- oder konfokaler Mikroskopie, die Fluorophore im gesamten Probevolumen kontinuierlich anregen, beleuchtet LLSM nur die Bildebene. Diese selektive Beleuchtung minimiert Phototoxizität und ermöglicht eine längere Beobachtung empfindlicher biologischer Strukturen. LLSM eignet sich ideal zur Untersuchung dynamischer Prozesse in lebenden Zellen, Sphäroiden und Organoiden unter nahezu physiologischen Bedingungen mit subzellulärer Auflösung. Es erlaubt UDE-Forschern, intrazelluläre Transportprozesse, Lysophagie, Organellen-Homöostase, zelluläre Morphodynamik sowie Mitose und Zellzyklusregulation über verschiedene Zeitskalen zu untersuchen. Die Integration von Photostimulation erweitert die Funktionalität von LLSM und ermöglicht präzise, lichtinduzierte Störungen wie akuten Zellstress (z. B. Lysophagie, DNA-Schäden) oder Proteindegradation, gefolgt von Echtzeit-Bildgebung der zellulären Reaktion. Die Kombination aus schneller volumetrischer Bildgebung und gezielter Photomanipulation bietet eine leistungsstarke Plattform zur Untersuchung molekularer Mechanismen, die Zellschicksalsentscheidungen und Krankheitsprogression steuern. Die Integration von LLSM in die ICCE Imaging Core Facility wird UDE-Forschern beispiellose Lebendzellabbildungsmöglichkeiten bieten und neue Entdeckungen beschleunigen. Durch die Erhaltung physiologischer Bedingungen bei gleichzeitig hochauflösender, schneller Bildgebung wird LLSM Innovationen in der biomedizinischen Forschung fördern und das Verständnis der molekularen Mechanismen der Krankheitsprogression verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Lattice Light-Sheet Mikroskop (LLSM) für schnelle und schonende volumetrische Lebendzelldarstellung
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Leiterin: Dr. Nina Schulze