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Unscharfes Mikroskopbild verrät mehr als ein scharfes

Brasilianische Forscher haben eine überraschend einfache Methode zur Untersuchung der Bewegung von Zellen aufgespürt. Dazu muss lediglich ein unscharfes mikroskopisches Bild der Zelle aufgenommen werden. Mittels einer mathematischen Formel kann dann aus dem Kontrast dieses Bildes die Oberflächenkrümmung der Zellmembran abgeleitet werden. Darüber berichten die Wissenschaftler in dem Fachblatt Physical Review E (Band 67 Nummer 051904).

Das Forscherteam um Oscar Mesquita von der Universität von Minas Gerais in Belo Horizonte untersuchte in ihrer Studie die Bewegung von so genannten Makrophagen ? Blutzellen, die für den Menschen schädliche Stoffe im Blutkreislauf einschließen und somit zerstören können. Um mehr über die Bewegung eines Makrophagen zu erfahren, wollten die Forscher diesen mittels eines herkömmlichen Lichtmikroskops untersuchen.

Dabei stellten sie überraschenderweise fest, dass die Zelloberfläche des Makrophagen viel besser mit unscharfen als mit scharfen Bildern untersucht werden konnte. Durch eine mathematische Analyse kamen sie auch der Ursache dieses dem gesunden Menschenverstand widersprechenden Phänomens auf die Spur: Die Täler und Berge der Zelloberfläche wirken gewissermaßen als konkave beziehungsweise konvexe Linsen, und somit lässt sich die Krümmung der Zelloberfläche aus den Helligkeitsunterschieden des unscharfen Bildes berechnen.

Die Bewegung des Makrophagen konnte so anhand von dunklen und hellen Wellen, die durch das Bild wanderten, verfolgt werden. Da das Mikroskopbild allerdings bei dieser Methode unscharf sein muss, können die Krümmungen und Bewegungen der Zelloberfläche nur mit einer begrenzten Auflösung untersucht werden.

Den Forschern gelang es dennoch, den Einfluss der Stabilität des Zellgerüsts auf die Zellbewegung zu untersuchen. Dazu setzten sie den Makrophagen einem Medikament aus, das die Struktur dieses Gerüsts angriff. Daraufhin verschwanden die Wellenbewegungen ? die Bewegung des Makrophagen kam praktisch zum Stillstand.

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Die Eleganz dieser Methode zur Untersuchung von Zellbewegungen liegt vor allem in deren Einfachheit, so Kollegen der Forscher. In weiteren Experimenten muss sich nun allerdings zeigen, ob die geringe Auflösung der Untersuchungsmethode biomedizinisch relevante Studien zulässt.

Stefan Maier
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