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Stammzellenuntersuchung mit USB-
Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht

 

Dino-Lite hilft Forschern bei der bildhaften Darstellung

Die Forschung auf dem Gebiet lebensbedrohender Krankheiten ist von größter Wichtigkeit. Wunderbarerweise kann ein kleiner gestreifter Fisch mit besonderer Lichtmikroskopie eine wichtige Rolle spielen. Professor Yung-Jen Chuang (47) aus Taiwan stellt Untersuchungen mit Dino-Lite Fluoreszenzmikroskopen am Zebrafisch an.

An der nationalen Tsing Hua Universität in Hsinchu, Taiwan, betreibt Professor Yung-Jen Chuang ein Labor für vaskuläre Biologie. Vaskuläre Biologie ist das Studium unseres Kreislaufsystems in all seinen Formen, von der Aorta bis zum kleinsten Kapillargefäß im Gehirn. Professor Yung-Jen Chuang und sein Team sind insbesondere an den molekularen und zellulären Prozessen interessiert, die ablaufen, wenn neue Blutgefäße aus bestehenden Blutgefäßen geformt werden, ein Prozess der als Angiogenese bezeichnet wird. Das Team untersucht ebenfalls, wie es zu Gewebereparaturen nach der Verletzung lebenswichtiger Organe wie dem Herzen oder Gehirn kommt und untersucht, welche Reaktionen den Blutkreislauf innerhalb eines Tumors beeinflussen. Die Studien beziehen auch funktionelle Genomik ein, die auf die Identifizierung abzielt, welche spezifischen Gene härter arbeiten, beispielsweise um die Regeneration zu beschleunigen. Offensichtlich leitet Professor Yung-Jen Chuang ein Team, das aus einer großen Anzahl von Wissenschaftlern besteht, einer noch größeren Anzahl von Zebrafischen und Dino-Lite Fluoreszenzmikroskopen.

Erregung und Abstrahlung

Dino-Lite verfügt über verschiedene Fluoreszenzmikroskope, die von Professor Yung-Jen Chuang während seiner Untersuchungen eingesetzt werden. Fluoreszenzmikroskopie macht sich fluoreszierende Färbemittel zunutze, die Licht abgeben, wenn sie mit kurzwelligem Licht bestrahlt werden. Dieses Licht, beispielsweise blaues Licht, wird als Erregerlicht bezeichnet. Die Leuchtstoffe wandeln dieses Licht kurzer Wellenlänge in Licht längerer Wellenlänge um, wie beispielsweise grünes oder rotes Licht. Dieses abgestrahlte Licht wird als Emissionslicht bezeichnet. Dino-Lite Fluoreszenzmikroskope haben einen sogenannten Erregungsfilter, der das ausgehende Licht auf eine bestimmte Wellenlänge begrenzt (in Nanometer). Auf die gleiche Weise durchläuft Emissionslicht einen integrierten Emissionsfilter, der die Erregungswellenlänge vom Lichtbündel entfernt und das Bild damit nur aus dem Emissionslicht besteht. Auf diese Weise kann Professor Yung-Jen Chuang in Echtzeit sehen, was in einem lebenden Organismus passiert. Eines der Tiere, die er für diesen Zweck verwendet, ist der Zebrafisch. Seit den 1990er Jahren verwenden viele Wissenschaftler Zebrafische (wissenschaftlicher Name Danio rerio) als Modellorganismus. Das Genom (die Gesamtheit der genetischen Informationen in einer Zelle) eines Zebrafisches gleicht dem menschlichen Genom sehr. Zebrafischembryos sind ebenfalls durchsichtig und ermöglichen mit Fluoreszenzmikroskopie das Studium verschiedener Prozesse wie Angiogenese in einem Organismus. Der Zebrafisch ist nicht natürlich fluoreszierend, wie also war es den Wissenschaftlern möglich, dem Fisch Licht zu geben?

GFP, BFP, CFP, YFP und CherryFP

Dies wurde möglich, nachdem Nobelpreisträger Osamu Shimomura entdeckte, dass die Tiefseequalle Aequoria natürlich fluoreszierend war und diese Eigenschaft einem Protein mit der Bezeichnung GFP (grün fluoreszierendes Protein) verdankt. Dieses Protein kann mit einem Leuchtfeuer verglichen werden, das die biologische Forschung erhellte. Im Jahr 1994 waren Wissenschaftler in der Lage, dieses Gen durch Transfektion in die Zellen höherer Organismen zu übertragen, eine Technik, mit der fremde DNA in eine Zelle eingefügt wird. Nun war es möglich, jede Zelle mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie farblich zu markieren, eine Revolution in der Zellbiologie. Aber die Wissenschaftler gingen noch weiter. Durch Mutationen im GFP-Gen waren sie in der Lage, die Farbe der Fluoreszenz zu verändern. Nun gibt es nicht nur grün (GFP), sondern auch blau (BFP), cyan (CFP), gelb (YFP) und rot (CherryFP) fluoreszierendes Protein. Sowohl die Erregungs- wie auch die Emissionsspektren dieser Varianten unterscheiden sich, sodass unterschiedliche Dino-Lite-Modelle entwickelt wurden, um die verschiedenen Farben zu beobachten. Die meisten Fluoreszenzmikroskope haben einen herkömmlichen Emissionsfilter, während Dino-Lite Hochpassfilter verwendet, die eine verbesserte Bildgebung und Empfindlichkeit in einem breiteren Spektrum der Fluoreszenz bieten.

Krankheitsforschung

Die GFP-Farbvarianten bieten Forschern die Möglichkeit, beispielsweise Arterien grünes Licht abstrahlen zu lassen, Immunzellen rotes und Bakterien blaues Licht. Auf diese Weise kann ein Versuchsleiter dem Auftreten und der Entwicklung einer Krankheit, wie beispielsweise Krebs, folgen. Um das Verhalten einer Krebsart zu erforschen, müssen menschliche Krebszellen mit Fluoreszenz Zebrafischembryos implantiert werden. Dies ermöglicht die Überwachung aller Stufen der Krebsentwicklung und erlaubt die Erforschung der Gene und Substanzen, die an der Entwicklung von Krebs und der Wachstumshemmung der Tumorzellen beteiligt sind. Professor Yung-Jen Chuangs Team ist natürlich nicht das einzige, das diese Forschungen durchführt. Tausende Forscher in aller Welt arbeiten mit Zebrafisch und Fluoreszenzmikroskopie in der Hoffnung, für die verschiedenen Krankheiten wie Parkinson, Multiple Sklerose und akute lymphatische Leukämie Abhilfen zu finden. In vielen Fällen hilft Dino-Lite im wahrsten Sinne des Wortes bei der Formung eines guten Bildes der Krankheit und der Heilungsprozesse, die in einem Organismus ablaufen. Mit dieser Kenntnis können Arzneimittel zur Hemmung, Heilung und selbst Vermeidung von Krankheiten wie Krebs entwickelt werden.

Finanziell tragbar

Professor Yung-Jen Chuang hat mit Dino-Lite zur Entwicklung der Fluoreszenz-Digitalmikroskope zusammengearbeitet: „Ich freue mich darüber, dass die Dino-Lite Fluoreszenzmikroskope von solch guter Qualität und dennoch bezahlbar sind. Außerdem sind sie leicht zu bedienen. Daher ist ermöglichen wir mehr Forschern, nach nur kurzen Training damit zu arbeiten und auch verschiedene Sets von Dino-Lites in der Ausbildung einzusetzen. Die Bilder können leicht auf einem Laptop angezeigt werden und wir können sowohl Videos wie auch Standbilder zur besseren Untersuchung von Veränderungen im Gewebe speichern." Derzeit erzielt Yung-Jen Chuang größte Erfolge bei der Untersuchung der Interaktion zwischen einem Wirt (wie einem Menschen) und einem Pilzpathogen wie Candida albicans.

 

Welche Dino-Lite Modell verwendet Professor Yung-Jen Chuang?

In seinem Labor in Taiwan verwendet Professor Yung-Jen Chuang drei Arten von Fluoreszenzmikroskopen und ein allgemeines Dino-Lite. Die Dino-Lite Fluoreszenzmikroskope sind weltweit die kleinsten Fluoreszenzmikroskope. Der Anwender kann von farbigen LEDs zur integrierten weißen LED umschalten, was bei der Schärfeneinstellung und dem Auffinden des Objekts wichtig ist.

Dino-Lite AM4115T-GFBW
Das Dino-Lite AM4115T-GFBW ist ein Fluoreszenzmikroskop, das mit blauen LEDs ausgestattet ist. Der Emissionsfilter von 510 Nanometer gewährleistet, dass GFP (grün fluoreszierendes Protein) erkennbar ist.

Dino-Lite AM4115T-RFYW
Das Dino-Lite AM4115T-RFYW verwendet gelbe LEDs und einen Emissionsfilter von 610 nm. Dieses Mikroskop ist sehr hilfreich in der entwicklungsorientierten Biologie, Pathologie und Anatomie.

Dino-Lite AM4115T-YFGW
Das Dino-Lite AM4115T-YFGW verwendet grüne LEDs zur Erregung. Der 570 nm Emissionsfilter dieses Fluoreszenzmikroskops gewährleistet, dass orangefarbene bis rote Fluoreszenz wie RFP (rot fluoreszierendes Protein) erkennbar ist.

Dino-Lite AM4113ZT
Das AM4113ZT ist kein Fluoreszenzmikroskop, wird jedoch ebenfalls im Labor von Professor Yung-Jen Chuang eingesetzt. Dies ist eines der meistverkauften Dino-Lite Modelle. Dieses USB-Mikroskop ist mit einem drehbaren Polarisationsfilter ausgestattet, sodass Untersuchungen glänzender Objekte einfacher werden, da störende Reflektion deutlich reduziert werden.