Neue Technologien visualisieren das Innenleben von Zellen

Bilder von Molekülen, Zellen und Geweben sind von zentraler Bedeutung für die biologische und biomedizinische Grundlagenforschung. Sie ermöglichen es Wissenschaftler_innen, biologische Mechanismen in Gesundheit und Krankheit besser zu verstehen. Die Chan Zuckerberg Initiative (CZI) hat sich zum Ziel gesetzt, die Biologie und Medizin voranzubringen, indem sie Forscher_innen bei der Entwicklung modernster Bildgebungsverfahren unterstützt und diese mit der Forschungsgemeinschaft teilt. Zwei IST Austria Professoren, Johann Danzl und Florian Schur, erhalten eine Förderung des jüngsten CZI-Aufrufs „Visual Proteomics“, um die Beobachtung des Innenlebens von Zellen mit nahezu atomarer Auflösung voranzutreiben.

In ihrem gemeinsamen Projekt werden Florian Schur und Johann Danzl Licht- und Elektronenmikroskopie kombinieren, um biologische Proben in einem nahezu natürlichen Zustand bei niedrigen Temperaturen mit extremer Präzision zu visualisieren. Denn Licht- und Elektronenmikroskopie sind zwei sich sehr gut ergänzende Bildgebungsmodalitäten. Die von den Wissenschaftlern entwickelte Technologie wird spezifische Proteine in Zellen mit Nanometer-auflösender Tieftemperatur-Lichtmikroskopie (Kryo-Lichtmikroskopie) identifizieren, den strukturellen Kontext dieser Moleküle entschlüsseln und schließlich ihre 3D-Struktur innerhalb ihrer natürlichen zellulären Umgebung mit Elektronenmikroskopie bestimmen. Wenn das Projekt erfolgreich ist, werden die beiden Mikroskopietypen noch stärker zusammenwachsen und eine nanometergenaue Korrelation zwischen ihnen ermöglicht. Diese neue Technologie wird außerdem mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilt werden, um Forscher_innen einen Einblick in biologische und biomedizinische Mechanismen zu ermöglichen, indem zelluläre molekulare Maschinen in ihrem natürlichen Zustand sichtbar gemacht werden. 

Die Förderung für Florian Schur und Johann Danzl ist bereits die zweite Förderung der CZI. Bereits im Dezember 2020 erhielt Robert Hauschild, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am IST Austria, eine Förderung des CZI Imaging Scientist Programms. Robert Hauschilds Projekt wird Werkzeuge entwickeln, die anderen Forscher_innen helfen, ihre Mikroskope bestmöglich zu nutzen. Er arbeitet unter anderem an Hardware zur Probenmanipulation und Umgebungskontrolle sowie an Automatisierungssoftware. Außerdem unterstützt er die Arbeit der Mitarbeiter_innen der Imaging Core Facility mit Zubehör und Protokollen zur Bewertung und Wartung der Mikroskop Performance. Sein Ziel ist es, alle seine Werkzeuge als Open Source so verfügbar zu machen, dass sie auch von Nicht-Spezialist_innen implementiert werden können.