Spezielles Verfahren der Lichtmikroskopie macht biologische Strukturen bis zur DNA sichtbar
17.11.2011
Am heutigen Donnerstag wird am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg der mit 50.000 Euro dotierte Meyenburg-Preis 2011 verliehen. Ausgezeichnet wird der Physiker Professor Stefan Hell, Spezialist für optisch hochauflösende Mikroskopie am DKFZ, für die Entwicklung einer neuartigen Methode der Lichtmikroskopie, die es ermöglicht lebende Zellen bis auf die nanomolekulare Ebene zu beobachten.
Wie das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg mitteilte wird Professor Stefan Hell für seine herausragenden Entwicklungen mit dem Meyenburg-Preis 2011 geehrt. Mit Hilfe des von Prof. Hell entwickelten völlig neuen Verfahrens beim Einsatz der Lichtmikroskopie, lassen sich nicht nur lebende Zellen bis auf die nanomolekulare Ebene sondern auch DNA Stränge direkt beobachten. Konnten bisher mit der Lichtmikroskopie höchsten Strukturen beobachtet werden, die mindestens 200 Nanometer groß waren, lassen sich mit dem neuen Verfahren biologische Strukturen erkennen, die lediglich 20 bis 50 Nanometer groß sind.
Grenzen der Lichtmikroskopie durchbrochen
Bisher galt die Annahme, dass aufgrund des sogenannten Abbeschen Gesetzes von 1873 die Lichtmikroskopie lediglich Strukturen und Gegenstände erkennen kann, bei denen zwei Punkte mindestens die Hälfte der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes auseinander liegen. Mit anderen Worten, die natürliche Grenze der Lichtmikroskopie lag ungefähr bei 200 Nanometern. Stück für Stück ist es dem Heidelberger Forscher Professor Hell jedoch gelungen, diese Grenze zu durchbrechen. Zwar ließen sich kleinere Strukturen schon früher mit dem Elektronen- oder Rastersondenmikroskopen beobachten, doch hierfür mussten die Präparate in hauchdünne Scheiben geschnitten werden, so dass Untersuchungen von intakten oder lebenden Zellen unmöglich waren. Die von Professor Hell entwickelte neuartige Methode der Lichtmikroskopie bietet hier Abhilfe.
Lücken in der DNA unter dem Mikroskop beobachten
Bereits 1990 hatte Professor Hell das 4Pi-Mikroskop entwickelt, dass nicht nur mit einer sondern mit zwei Lichtquellen arbeitet, so dass das von zwei Seiten gleichzeitig Licht auf das beobachtete Objekt fällt und damit die Auflösung um das vier- bis siebenfache steigt. Durch den Einsatz von Laserlicht zur Lichtmikroskopie konnte die Auflösung weiter verbessert werden und so bietet das von Prof. Hell entwickelte Verfahren der Stimulated Emission Depletion-Mikroskopie, die Möglichkeit biologische Strukturen zu beobachten, die bis zu 2000-mal feiner sind als ein Haar (minimal 20 Nanometer). Um mit der sogenannten Nanoskopie derart winzige Strukturen zu beobachten, nutzt die neuartige Methode der Lichtmikroskopie die Eigenschaften von Fluoreszenz-Farbstoffe, die auch bei anderen medizinischen Verfahren zur Markierung von Zellstrukturen verwendet werden. Mit Hilfe der von ihm entwickelten speziellen Lichtmikroskopie gelang es Professor Hell erst vor kurzem auch DNA-Stränge sichtbar zu machen und in Zukunft hofft der nun mit dem Meyenburg-Preis ausgezeichnete Experte, Wiederholungen oder Lücken in der DNA unter dem Mikroskop zu erkennen. Auf diese Wiese ließen sich Fehler im Erbgut, die zu unterschiedlichen Krankheiten wie auch der Entwicklung von Tumoren beziehungsweise Krebs führen können, bestimmen, so die Hoffnung der Wissenschaftler.
Der an Professor Hell vergebene Meyenburg-Preis wird als Wissenschaftspreis seit 1981 für bedeutende Arbeiten auf dem Gebiet der Krebsforschung und Krebsbekämpfung vergeben und durch die Wilhelm und Maria Meyenburg-Stiftung finanziert. (fp)
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Bild: biophysics.org
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