Forschung

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Bildgebende Massenspektrometrie

Die Bildgebende Massenspektrometrie („Mass Spectrometry Imaging“) ist eine zukunftsweisende Technologie-Plattform für Proteom- und Wirkstoffanalysen in Geweben und befindet sich aktuell in einem steilen Entwicklungsstadium; das Anwendungspotenzial Bildgebender Massenspektrometrie in den lebenswissenschaftlichen Fachgebieten wird als sehr groß eingeschätzt. Mit den Verfahren der Bildgebenden Massenspektrometrie werden direkte, ortsaufgelöste Messungen einer Vielzahl von Analyten (z.B. Peptide, Proteine, Lipide, Wirkstoffe und deren Metaboliten) in einem Gewebeschnitt mit einer räumlichen Auflösung in einer Größenordnung bis hin zu Einzelzellen ermöglicht. Die Vielseitigkeit dieser Methode verspricht wichtige Fortschritte, z.B. bei der Identifizierung von Biomarkern direkt in Geweben in der molekularen Pathologie, bei der Suche nach diagnostischen Markermolekülen oder Zielstrukturen und der Analyse von Wirkstoffen direkt in Geweben („Drug Imaging“) in einer zukünftigen personalisierten Medizin.

Elektronenmikroskopie und Ultrastrukturanalyse

Das Labor für Elektronenmikroskopie („Ultrastructural Imaging“) ist eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung des Instituts für Pathologie am Helmholtz Zentrum München.

An einem konkurrenzfähigen Forschungszentrum, das die Grundlagen für eine personalisierte Medizin erarbeitet, muss der Elektronenmikroskopie ein hoher Stellenwert eingeräumt werden. Zur Ausstattung gehören zwei Transmissionselektronenmikroskope und ein Rasterelektronenmikroskop sowie die entsprechende Instrumentierung für die jeweiligen Präparationstechniken.

Für die Institute im Helmholtz Zentrum München und im Rahmen externer wissenschaftlicher Kooperationen werden im Labor für Elektronenmikroskopie ultrastrukturelle Analysen durchgeführt. Dabei bilden die klassische morphologische ultrastrukturelle Begutachtung von Geweben, Zellen, Bakterien und Viren den Schwerpunkt der Arbeit. Auf diesem Gebiet liegt eine umfangreiche und jahrelange Erfahrung vor. Dies trifft besonders für den systematischen Vergleich von ultrastrukturellen Veränderungen in Tiermodellen mit humanen Erkrankungen zu. Entsprechend der Breite der Forschungsthemen resultiert eine große Vielfalt an hoch spezialisierten Fragestellungen und Probenaufarbeitsungstechniken, die von menschlichen und tierischen Geweben, Gewebe- und Zellkulturen, über isolierte Zellorganellen bis hin zu Fragestellungen an Protozoen und Viren reichen.

Mikroskopie und Bildanalyse

Das Labor für Lichtmikroskopie, Virtuelle Mikroskopie und Bildanalyse (“Microscopic Imaging”) bietet ein breites Spektrum moderner Verfahren der Lichtmikroskopie im Verbund mit einer Bildanalyseplattform zur Unterstützung aller wissenschaftlichen Gruppen am Helmholtz München. Seit der Etablierung des Labors erfolgt eine strukturierte Bereitstellung lichtoptischer Mikroskope am Campus. Die Buchung von Nutzerzeiten an den verschiedenen Mikroskopiesystemen erfolgt über einen Online-Buchungskalender. Die Geräte umfassen drei hochwertige automatisierte Fluoreszenzmikroskope zur 2D-/3D-Bilderfassung sowie ein konfokales Mikroskopsystem für Lebendzellbeobachtung.

Für die vertiefte, objektive und quantitative Ausschöpfung jeder Art von Bilddaten, besonders jedoch von Mikroskopbilddaten steht seit 2008 eine Bildanalyseplattform für die Quantifizierung von Bilddaten zur Verfügung. Definiens Cognition Network Technology® ist eine bildformat-unabhängige, objektbasierte Software, die dem Benutzer ermöglicht, spezielle bildanalytische Lösungen in Form von Regelsätzen zu entwickeln. Dabei werden von einem Wissenschaftler für die Projekte „maßgeschneiderte“ Regelsätze entwickelt, die eine präzise Quantifizierung der gewünschten Strukturen ermöglicht. Diese individuellen Lösungen erlauben danach eine völlig automatische und detaillierte Quantifizierung von Objekten und Strukturen. Die Bildanalyseplattform ist in BMBF-Verbünden und Einzelprojekten integriert und wird zusammen mit der Firma Definiens, München, im Rahmen einer Industriekooperation wissenschaftlich weiter entwickelt.

Ansicht im Mikroskop (Quelle: Helmholtz Zentrum München)
Einzelzell-Segmentierung (Quelle: Helmholtz Zentrum München)
Zell-Klassifizierung (Quelle: Helmholtz Zentrum München)

Bildanalytische Quantifizierung von α- und β-Zellen in Langerhansinseln im Mausmodell