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| Steiermarkweit einzigartiges Hochleistungselektronenmikroskop im Bereich der Biomedizin |
erstellt am |
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| Mikroskop ermöglicht erstmals 3D-Einblicke in schockgefrorene Zellen und Gewebe Graz (universität) - An der Medizinischen Universität Graz wird am 04.11. ein steiermarkweit einzigartiges Hochleistungs-Transmissionselektronenmikroskop im Bereich der Biomedizin präsentiert. Die steirische Bevölkerung hat im Rahmen des Tages der offenen Tür die Möglichkeit, einmalige Einblicke in die Welt der Medizin unter dem Elektronenmikroskop zu bekommen. Mithilfe des im Mai 2011 angeschafften Gerätes können nicht nur feinste Strukturen visualisiert, sondern auch 3D-Aufnahmen (so genannte Elektronentomogramme) von subzellulären Strukturen erzeugt werden. Die ersten Forschungsergebnisse konnten bereits durch das Hochleistungselektronenmikroskop erzielt werden. Neue Forschungsmöglichkeiten Mittels eines Hochleistungs-Transmissionselektronenmikroskops können hauchdünne, eigens hergestellte Präparate von Zellen oder Geweben durchstrahlt und in hoher Auflösung dargestellt werden. Solche Präparate werden zum Studium der Gewebe und Zellen sowie ihrer Bestandteile benötigt. Neu gegenüber einem Standard-Elektronenmikroskop ist die Möglichkeit der Elektronentomographie. Mithilfe des neuen Gerätes können auch erstmals schockgefrorene Proben in 3D dargestellt werden. Mittels Hochdruckgefrierfixierung wird Probenmaterial innerhalb von 10 Millisekunden bei 2100 bar schockgefroren, um so Feinstrukturen der Zellen und ihrer "subzellulären" Bestandteile noch besser - viel naturnaher als mit chemischer Fixierung - zu erhalten. Durch diesen Vorgang wird die sonst zerstörend wirkende Eiskristallbildung verhindert. Die Elektronentomographie dient dann zur dreidimensionalen Visualisierung feinster Strukturen. Mittels Kipphalter werden die Präparate aus unterschiedlichen Blickwinkeln untersucht. Spezielle bildverarbeitende Verfahren ermöglichen daraufhin eine 3D-Rekonstruktion. In diese 3DRekonstruktion werden wieder "virtuelle" Schnitte "gelegt" - z.B. in einem Abstand von 1-2nm - wodurch eine Auflösung von wenigen Nanometern in allen drei Raumrichtungen erzielt wird. Auf diese Weise gelingt es, bestimmte Proteine innerhalb der Zelle genauestens zu lokalisieren. Erste Ergebnisse Mittels Elektronentomographie beschäftigen sich Priv.-Doz. Mag. Dr. Gerd Leitinger, der auch Projektleiter für die Anschaffung des Mikroskopes war, und seine Arbeitsgruppe mit dem Mechanismus der synaptischen Übertragung - einem der wichtigsten Ziele in der Neurowissenschaft. "Wir wollen verstehen, wie Nervenzellen miteinander kommunizieren. Wie werden Signale von einer Nervenzelle auf die andere gesendet? Welche Moleküle (Proteine) sind an der Signalübertragung beteiligt? Wo sind diese Moleküle lokalisiert?" so Gerd Leitinger. Zur Signalübertragung haben Nervenzellen untereinander Kontaktstellen (so genannte Synapsen) ausgebildet. Die Überträgersubstanz an der Kontaktstelle ist in kleinen Säckchen (so genannten Vesikeln) gespeichert. Bei Erregung verschmelzen die Vesikel mit der Zellhülle (Zellmembran) und ihr Inhalt wird in den Spalt zwischen den beiden Nervenzellen ausgeschüttet. Die Überträgersubstanz dockt dann an Rezeptoren der nachgeschalteten Zelle an und kann z.B. bewirken, dass die nachgeschaltete Zelle erregt wird. Erst mit der Elektronentomographie wurde es möglich herauszufinden, wie die Vesikel an der Synaspe angeordnet sind. Außerdem kann man mit der 3D-Information nun feststellen, wie die Moleküle, die an der Übertragung beteiligt sind, angeordnet sind. Vor kurzem gab es die erste Veröffentlichung von Daten, die mithilfe des Transmissionselektronenmikroskops gewonnen werden konnten1. Die Daten geben - erstmals bei einer visuellen Synapse einer Heuschrecke - Einblicke in den 3D-Aufbau des Halte- und Vorschubapparates, welcher synaptische Vesikel für die Übertragung vorbereitet. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass die Vesikel in der Nervenendigung nicht zufällig verteilt sind, sondern durch einen hochgeordneten Halte- und Vorschubapparat in eine zur Übertragung optimale Position gebracht werden. Weitere Projekte & Kooperationen Die Verfügbarkeit von Hochleistungsforschungsinfrastrukturen ist heutzutage unabdingbar und von zentraler Bedeutung für die Entwicklung der wissenschaftlichen Forschung. Eingebunden in renommierte internationale Forschungskonsortien stellt die Medizinische Universität Graz einen starken Partner im Bereich der wissenschaftlichen Expertise und der "high-end" Forschungsinfrastruktur dar. Die bereits bestens etablierte Zusammenarbeit mit den Großforschungsprojekten SFB LIPOTOX und dem GEN-AU Projekt "GOLD - Genomics Of Lipid-associated Disorders" sowie mit den Doktoratskollegs "Molekulare Enzymologie" und "Metabolic and Cardiovascular Disease" wird durch die Anschaffung des Elektronenmikroskops weiter intensiviert und technologisch ergänzt. Neben den Kooperationen innerhalb der Med Uni Graz sowie mit der Karl-Franzens-Universität Graz und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften wird auch die Zusammenarbeit mit den Medizinischen Fakultäten Maribor und Zagreb und der University of Newcastle, Großbritannien, durch die neuen elektronenmikroskopischen Möglichkeiten verstärkt. EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung Das Elektronenmikroskop wurde aus Mitteln des Strukturfondsprogramms EFRE "Ziel Regionale Wettbewerbsfähigkeit Steiermark" (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) sowie des Landes Steiermark und der Medizinischen Universität finanziert. Ziel des "EFRE- Programmes" ist die Entwicklung innovativer Strategien zugunsten der regionalen Wettbewerbsfähigkeit. Die Medizinische Universität Graz konnte im Rahmen dieses Programmes bereits wiederholt Gelder zur Anschaffung von Spitzen-Infrastruktur akquirieren. Wissenschaftslandesrätin Kristina Edlinger-Ploder: "Die Medizinische Universität Graz ist eine wichtige Schnittstelle für Wissenschaft, Gesundheitsversorgung und regionalwirtschaftliche Entwicklung. Investitionen in die Forschungsinfrastruktur wie im Falle des Programms des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), stärken die grundlagenwissenschaftliche Arbeit an der Med Uni Graz." |
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