Leuchtende Zellen

Fluoreszenzmikroskope ermöglichen detaillierte Einblicke für Biologie und Medizin

Foto: Weitfeld-Fluoreszenzaufnahme von Nierenzellen mit dem ZEISS ApoTome 2 (Mit freundlicher Genehmigung von Michael W. Davidson, The Florida State University, USA)

Es war ein Zufall, dass der ZEISS Mitarbeiter August Köhler 1904 die Fluoreszenz entdeckte. Er arbeitete an einem Ultraviolett (UV)-Mikroskop als er an einem Kristall, den er untersuchte, ein Leuchten beobachtete. Zuerst schien es ein lästiger Nebeneffekt, dann erkannte Köhler den möglichen Nutzen. 1908 stellte er in Wien das erste Mikroskop vor, das diesen Effekt nutzte. Anfangs wurde die Erfindung vor allem von Botanikern und Mikrobiologen genutzt. Seit Mitte der 1920er hat diese Art der Mikroskopie aber auch die medizinische Forschung erobert.

Das Prinzip ist einfach: Bestimmte Farbstoffe in einer Probe - die Fluorophore - werden durch hochenergetische Strahlung angeregt und können daraufhin selbst strahlen. Dieses Leuchten der Probe nennt man Fluoreszenz. Sie tritt häufig als schwaches grünes oder rotes Licht auf.

Der Nobelpreis für Chemie 2008 markiert einen weiteren Meilenstein in der Fluoreszenzmikroskopie. Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Y. Tsien entdeckten das grün fluoreszierende Protein „GFP“ erstmals in der Qualle Aequorea victoria. Später verbanden sie das GFP-Gen mit anderen Genen, die Proteine bilden. Ein Leuchten zeigte nun, wann ein Organismus diese Eiweiße produziert. Wissenschaftler können folglich mit einem Lichtmikroskop die Aktivität eines Proteins in lebenden Zellen live beobachten. ZEISS bietet dafür heute Laser-Scanning-Mikroskopsysteme, die mit hoher Auflösung und probenschonend dreidimensionale Einblicke in diese Prozesse ermöglichen.

Moderne Verfahren der Fluoreszenzmikroskopie, wie die photoaktivierte Lokalisationsmikroskopie (PALM), können mithilfe von fluoreszierenden Proteinen sogar das von Ernst Abbe postulierte Auflösungslimit von Lichtmikroskopen umgehen.

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