(Wien, 10-05-2017) Das Klinische Institut für Pathologie der Medizinischen Universität Wien ist Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope, in dem ein neues, extrem kleines, ultra-hochauflösendes Lichtmikroskop entwickelt wird. Dieses soll erlauben, das Innere lebender Zellen in Echtzeit zu beobachten. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch äußerst anspruchsvollen Projekt.
Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner fokussieren sich dabei auf jeweils eine spezielle Anwendung. Im Projekt sollen anhand medizinischer Laboruntersuchungen mit dem neuen Mikroskop im Inneren lebender Zellen Veränderungen in Echtzeit beobachtet werden. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt in der Untersuchung von Zellen von PatientInnen mit idiopathischer Lungenfibrose, kurz IPF. Bei IPF handelt es sich um eine aggressive und schnell fortschreitende Lungenkrankheit, der weltweit jährlich eine halbe Million Menschen zum Opfer fällt.
Die neuen Mikroskope werden kostengünstig und einfach benutzbar sein. Dies wird die Erkenntnisse aus der Forschung in Medizin, Biologie und Biotechnologie, sowie vielen anderen Fachgebieten unterstützen und beschleunigen. Auch für Entwicklungsländer wird das kompakte Mikroskop sehr interessant werden, da dann direkt vor Ort kostengünstige höchstauflösende Mikroskopie gemacht werden kann, um z.B. Krankheitserreger zu identifizieren. In nicht allzu ferner Zukunft könnten ChipScope-Mikroskope auch in Consumer Electronics eingebaut werden, so wie heute die Smartphone-Kameras.
Warum neue optische Mikroskope?
Was heute mit konventionellen optischen Mikroskopen gesehen werden kann, wird von physikalischen Gesetzen, genauer gesagt der Wellenlänge des Lichts, die ca. ein halbes tausendstel Millimeter beträgt, limitiert. Zellbestandteile, DNA-Moleküle oder Proteine sind jedoch wesentlich kleiner und können daher mit diesen konventionellen Mikroskopen nicht beobachtet werden. Ziel ist es, sehr kleine LEDs mit nur 50 Nanometern Durchmesser (das ist 1000-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars) zu entwickeln und als Lichtquellen für ein neues Mikroskop zu verwenden. Der grundlegende Unterschied zu konventionellen optischen Mikroskopen besteht darin, dass die Beleuchtung durch extrem kleine, individuell ansteuerbare Lichtquellen erfolgt, und nicht mittels eines breiten Beleuchtungsfeldes und winzigen Detektoren in der Kamera. Dies ermöglicht die Rekonstruktion eines Durchlichtbildes und somit hochauflösende optische Mikroskopie in Echtzeit von extrem kleinen Strukturen wie Bakterien oder von Vorgängen innerhalb lebender Zellen.
Das Projektteam unter Leitung von Silvana Geleff wird am Klinischen Institut für Pathologie Zellkulturen aus Lungen von PatientInnen mit idiopathischer Lungefibrose und von gesunden Spenderlungen herstellen und die optimalen Wachstumsbedingungen für die Experimente mit dem neuartigen Mikroskop testen. Geleff und ihre Mitarbeiter Sigurd Krieger und Nicole Huttary werden in enger Zusammenarbeit mit dem Wiener Projektpartner AIT den Einsatz des ChipScopes zum Nachweis intrazellulaer Prozesse unter physiologischen und pathologischen Bedingungen optimieren und für eine spätere Routineanwendung etablieren.
Hoch spezialisiertes, interdisziplinäres Projektteam
Das ChipScope-Projekt läuft von Jänner 2017 bis Dezember 2020. Partner sind KMUs, Universitäten und Forschungsinstitute aus fünf europäischen Ländern: Die Technische Universität Braunschweig, die Universität Tor Vergata in Rom, die Firma Expert Ymaging in Barcelona, das Austrian Institute of Technology AIT in Wien, das Klinische Institut für Pathologie der Medizinischen Universität Wien, sowie die Schweizerische Forschung für mikrotechnische Forschung FSRM. Koordiniert wird das Projekt von der Universität Barcelona.