Mikroskopie mit neuen Methoden

24.10.2012

Neue elektronen- und lichtmikroskopische Techniken und ihre Kombination in der so genannten korrelativen Mikroskopie: Damit befasst sich Christian Stigloher (33). Seit September ist er als Juniorprofessor für Mikroskopie am Biozentrum der Uni Würzburg tätig.

Christian Stigloher hat an der Uni Würzburg Biologie studiert. Jetzt ist er hier Juniorprofessor für Mikroskopie. Foto: privat

Mit Elektronenmikroskopen lassen sich Zellen und ihre Strukturen in einer Auflösung bis in den Nanometerbereich hinein betrachten. Dieses Leistungsvermögen können aber klassische Methoden derzeit nicht voll ausnutzen. Der Grund dafür: Die biologischen Proben müssten sich für die mikroskopische Untersuchung noch in weitaus feinere Schichten schneiden lassen.

„Wir können zwar Ultradünnschnitte anfertigen, die nur 40 Nanometer dick sind“, sagt der Biologe Christian Stigloher. „Aber auch das ist immer noch ein Vielfaches von dem, was Elektronenmikroskope auflösen können – und es ist zudem deutlich größer als viele interessante Strukturen des Lebens.“

Elektronen-Tomographie etablieren

Der neue Professor will diese Begrenzung mit der so genannten Elektronen-Tomographie umgehen. Die Technologie ähnelt der medizinischen Tomographie: Dabei werden die biologischen Strukturen aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet und anschließend im Computer in ein dreidimensionales, hoch aufgelöstes Bild umgerechnet.

Stigloher hat die Elektronen-Tomographie schon als Postdoc an der Ecole Normale Supérieure in Paris intensiv genutzt: Er erforschte damit die Nervenenden (Synapsen) eines biologischen Modellorganismus, des Fadenwurms Caenorhabditis elegans. Nun will er die Technologie auch am Würzburger Biozentrum etablieren.

Hochdruck-Gefrierung einführen

Ein weitere Neuerung, die Stigloher in Würzburg einführen will: die Hochdruck-Gefrierung. Damit lassen sich Proben, die im Elektronenmikroskop betrachtet werden sollen, so weit wie möglich im natürlichen Zustand erhalten.

Das lebende Material wird dafür extrem schnell unter sehr hohem Druck eingefroren. „So zwingt man das Wasser in den Zellen und umgebenden Strukturen physikalisch dazu, nicht als Eis auszukristallisieren, denn das würde viele biologische Strukturen zerstören“, erklärt der Experte. Stattdessen gehe das Wasser in einen glasähnlichen, amorphen Zustand über. „Dieser Momentzustand des Lebens kann dann langsam und vorsichtig durch Fixierung und Einbettung in Kunstharze für die zelluläre Strukturanalyse im Elektronenmikroskop vorbereitet werden.“

Korrelative Mikroskopie ermöglichen

Die Lichtmikroskopie mit der Elektronenmikroskopie zur so genannten korrelativen Mikroskopie kombinieren: Das ist ein weiteres Ziel von Professor Stigloher. Generell gehört es zu seinen zentralen Anliegen, all die neu etablierten Techniken nicht nur an seinem eigenen Forschungsobjekt anzuwenden, dem Fadenwurm und seinem Nervensystem. „Ich will die Techniken auch anderen Arbeitsgruppen am Biozentrum, an der Universität und darüber hinaus als zentrale Ressource anbieten.“

Lebenslauf von Christian Stigloher

Stigloher wurde 1978 in Rosenheim geboren. Er hat Biologie an der Uni Würzburg und an der Duke University (USA) studiert und 2004 mit dem Diplom abgeschlossen. Seine Doktorarbeit machte er dann am Institut für Entwicklungsgenetik der Technischen Universität München und am dortigen Helmholtz-Zentrum. Von München wechselte er 2008 als Postdoc ans Institut für Biologie der Ecole Normale Supérieure in Paris. Dort widmete er sich der mikroskopischen Analyse von Synapsen des Fadenwurms Caenorhabditis elegans. Von Paris wechselte er im September 2012 nach Würzburg.