Kombiniertes Atomic Force/konfokales Laserscanning-Mikroskop
Final Report Abstract
Die direkte Kombination der Atomic Force Mikroskopie (AFM) mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) wurde in den vergangenen 3 Jahren seit der Anschaffung eines AFM-CLSM in mehreren Forschungsprojekten unterschiedlicher Arbeitsgruppen der Universität Münster angewandt. Die Stärke der direkten Kombination von AFM mit CLSM an lebenden in vitro Präparaten wurde in zwei unterschiedlichen Ansätzen genutzt: 1. Imaging von molekularen Strukturen der Zelloberfläche mittels AFM, deren Identität durch gleichzeitige Anwendung des CLSM (mittels Fluoreszenzmarker) belegt werden kann. 2. Verwendung des AFM als mechanisches Instrument welches die Steifigkeit einer biologischen Struktur, z.B. einer Endothelzelle oder eines peripheren Nervs misst bei gleichzeitiger Identifizierung der beteiligten Makromoleküle mittels simultaner CLSM-Anwendung. Eines dieser Forschungsergebnisse zeigt den direkten Zusammenhang biomechanischer Eigenschaften peripherer Nerven (Mausmodell) und dem molekularen Aufbau der den Nerv umgebenden Markscheiden. Es konnte nachgewiesen werden, dass spezifische Markscheidenproteine die Steifigkeit des peripheren Nervs modifizieren, ein Befund von Bedeutung für das Verständnis der Entwicklung peripherer Neuropathien. Ein weiteres Forschungsergebnis aus einer anderen Arbeitsgruppe zeigt die Dynamik des ultrafeinen Aktinnetzwerks unter der Plasmamembran vaskulärer Endothelzellen. Hier wurde das AFM als Imaging-Instrument eingesetzt während simultan die feinen Aktinfilamente unter der Zellmembran mittels (CLSM) dargestellt wurden. Daraus konnte eine quantitative Struktur-Funktionsbeziehung hergestellt werden. Ein weiteres Projekt zeigte durch eine Kombination aus AFM-Imaging und CLSM-Makromolekül- Identifikation wie sich die Kernporenkomplexe der Zellkernhülle dynamisch verändern wenn der Transport durch die Kernporen mittels spezifischer Transportblocker blockiert wird. Ein weiteres Projekt, dessen Ergebnisse derzeit in Begutachtung sind und an dem mehrere Arbeitsgruppen (Universitäten in Amsterdam, Lund, Paris und Münster) teilnahmen, zeigt die Einflussnahme spezifischer Makromoleküle der Basalmembran auf die mechanischen Eigenschaften vaskulärer Endothelzellen. Ein weiteres Projekt, dessen Ergebnisse in Kürze zur Veröffentlichung eingereicht werden, ist die Darstellung des Zusammenhangs zwischen Druckveränderungen, wie sie im arteriellen Kreislaufsystem vorkommen, und der Dynamik des Zellskeletts vaskulärer Endothelzellen. Dazu wurde das kombinierte AFM-CLSM mit einer speziellen Druckkammer ausgestattet sodass Druckänderungen direkt während der Messungen möglich wurden. In diesem Projekt wurde AFM-Imaging, AFM-Nanomechanik und CLSM-Darstellung von Aktin/Myosin-Strukturen simultan an lebendem Endothel kombiniert. Es soll auch eine mehrjährige Studie erwähnt werden, welche in neun europäischen Laboratorien in enger zeitlicher Vernetzung durchgeführt wurde, mit dem Ziel die quantitativen Biomechanikmessungen, unabhängig von den jeweiligen AFM-Instrumenten, zu standardisieren. Diese Initiative ging von der COST- action TD1002 (AFM4Nanomed&Bio) aus, die Ende 2014 auslief. Zu diesem Thema, bei dem das Kombi-AFM/CLSM ebenfalls eingesetzt wurde, ist eine ausführliche Arbeit in Vorbereitung.
Publications
- :Annexin A8 controls leukocyte … Nat Commun 2014
Poeter M, Brandherm I, Rossaint J, Rosso G, Shahin V, Skryabin BV, Zarbrock A, Gerke V, Rescher U
(See online at https://doi.org/10.1038/ncomms4738) - Anravelling crucial biomechanical resilience of myelinated peripheral nerve fibres … Sci Rep 2014
Rosso G,Liashkovich I,Gess B,Young P,Kun A,Shahin V
(See online at https://doi.org/10.1038/srep07286) - Clathrin inhibitor Pitstop-2 disrupts … Sci Rep 2015
Liashkovich I, Pasrednik D, Prystopiuk V, Rosso G, Oberleithner H, Shahin V
(See online at https://doi.org/10.1038/srep09994) - Feeling for filaments: Quantification of the cortical actin web … Biophys J 2015
Kronlage C, Schäfer-Herte M, Böning D, Oberleithner H, Fels J
(See online at https://doi.org/10.1016/j.bpj.2015.06.066)
