Erstmals Elektronenmikroskopie in Farbe gezeigt

Erstmals Elektronenmikroskopie in Farbe gezeigt
In Farbe: Peptide in Zellen (Foto: Adams et al./Cell Chemical Biology)

San Diego – Forscher der University of California, San Diego (UCSD) haben eine Methode entwickelt, die erstmals Elektrononenmikroskopie in Farbe erlaubt. Möglich macht das die Nutzung von Metallionen-Markern. Die Wissenschaftler haben mit ihrem Ansatz Farbbilder von Zellen gemacht und dabei demonstriert, dass dies neuartige Einblicke in den Mikrokosmos der Zellbiologie bietet.

Endlich Farbtupfer
Elektronenmikroskope sind unter anderem in der Zellbiologie wichtig, da nur sie eine ausreichende Vergrösserung winzigster Strukturen ermöglichen. Dem Team in San Diego ist es nun gelungen, erstmals mit einem Elektronenmikroskop dreifarbige Bilder in rot, grün und gelb zu erstellen. «Das ist ein wenig, als würde man erstmals ein Farbfoto sehen, wenn man nur schwarz-weiss kannte», meint der UCSD-Chemiker Stephen Adams. Immerhin waren Forscher für etwa 50 Jahre Monochrom-Elektronenmikrofotografie gewöhnt, bei der die Bildgebung etwa unterschiedliche Zellen nicht unterscheidet.

Der neue Ansatz setzt ähnlich wie Methoden, die verschiedene Zellen unter einem herkömmlichen Mikroskop unterscheidbar machen, auf spezielle Marker-Substanzen. Zum Einsatz kommen drei Metalle aus der Gruppe der Lanthanoide in ionisierter Form, die nacheinander auf ein Präparat aufgetragen werden. Diese Marker liefern unter dem Elektronenmikroskop charakteristische Signaturen. Dies ermöglicht Bilder in Farbe, in denen bestimmte Strukturen auf den ersten Blick unterscheidbar sind.

Einblicke für Biologen
«Die Methode hat viele potenzielle Anwendungen in der Biologie», betont Adams. Beispiele dafür liefert das Team, dem auch der im Sommer verstorbene Chemie-Nobelpreisträger Roger Tsien angehörte, in einer jetzt in «Cell Chemical Biology» veröffentlichten Arbeit. Die Wissenschaftler konnten mit der Methode unter anderem zeigen, wie bestimmte Peptide in Zellen eindringen und einen Blick darauf werfen, wie ein für die Gedächtnisbildung relevantes Protein funktioniert.

Die Forscher orten noch viel Verbesserungspotenzial. Weitere chemische Forschung sei nötig, um das Verfahren zum Auftragen der Metallionen zu verbessern und mehr Farben in einer Aufnahme zu ermöglichen. Denkbar sei auch die Möglichkeit, mehr von den Markersubstanzen auf Präparaten zu deponieren, um die Auflösung zu steigern. Doch nutze der Ansatz im Endeffekt nur Mittel, die Labore ohnehin schon haben – viele Biochemiker könnten also schon damit beginnen, selbst Farb-Elektronenmikroskopie zu betreiben. (pte/mc/ps)

Zum Paper «Multicolor Electron Microscopy for Simultaneous Visualization of Multiple Molecular Species»: http://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(16)30357-9

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