STED Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470251578

Wir beantragen finanzielle Unterstützung für die Anschaffung eines STED-Mikroskops. STED-Mikroskopie ist eine optische Superauflösungsmethode, die in der Lage ist, Fluoreszenzbilder von biologischen Proben mit einer räumlichen Auflösung von einigen zehn Nanometern zu erzeugen. STED ist ein echtes optisches Superauflösungsverfahren ohne Elemente der rechnerischen Bildverarbeitung. STED ist durch die Integration von z.B. adaptiver Optik in der Lage, dicke Proben in 3D abzubilden und ermöglicht die Abbildung von lebenden Zellen. Unsere Forschungsgruppe hat kürzlich einen Beitrag zur STED-Mikroskopie geleistet, indem sie das Konzept der "austauschbaren Fluorophor-Markierungen" implementiert hat, das wir aus der Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie adaptiert haben. Solche Markierungen binden transient und wiederholt an ein Target, was dadurch erreicht wird, dass diese Markierungen im Imager-Puffer verfügbar gehalten werden. In erster Linie minimiert ein kontinuierlicher Austausch von Markern zu und von ihrem Target das Photobleaching in jeder Fluoreszenz-Imaging-Technik. Angewandt auf die STED-Mikroskopie ergeben sich zusätzliche Vorteile: einfach zu implementierendes Multi-Color-Imaging, 3D-Volumen-Imaging und Live-Cell-Imaging, die alle vom reduzierten Photobleaching profitieren. Hier beantragen wir ein STED-Mikroskop, um die Technologie zu einer strukturellen zellbiologischen Mikroskopie-Methode weiterzuentwickeln, indem wir Multi-Protein-Imaging unter Verwendung neuartiger Konzepte der Proteinmarkierung ermöglichen. Diese Arbeit wird sich auf Einzelzellen, multizelluläre Organisationen und Gewebeschnitte konzentrieren. Zweitens werden wir die quantitative STED-Mikroskopie entwickeln, wobei wir wiederum von unserem Wissen in der Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie profitieren und neue Proteinmarkierungen integrieren werden. Drittens werden wir Rechenpipelines entwickeln, die es ermöglichen, verschiedene Aspekte modernster Deep-Learning-gestützter Mikroskopie-Tools zu integrieren, z. B. Denoising für die Bildgebung mit niedriger Lichtdosis bei lebenden Proben über eine längere Beobachtungszeit. Diese Arbeitspakete erfordern ein hochleistungsfähiges STED-Mikroskop, das mit mehreren Anregungsquellen ausgestattet ist, einen modularen Aufbau hat und die Möglichkeit bietet, neuartige optische oder Hilfselemente in das Mikroskopsystem zu integrieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: STED Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Leiter: Professor Dr. Mike Heilemann