Mikroskopische Gewebe-Diagnostik in 3D: Block statt Schnitt

Krankhaft veränderte Zellen in Gewebe-Biopsien besser und noch genauer als bisher möglich erkennbar zu machen, ist das Ziel eines Forschungsverbundes um Göttinger Forscher und Mediziner. Liefern soll solche Bilder ein neues „Lichtscheiben“-Mikroskop für dreidimensionale Aufnahmen von Gewebeproben. Dieses Mikroskop wird für die Nutzung im diagnostischen Alltag von Pathologen konzipiert und die Anwendungsmöglichkeiten in einer klinischen Studie erprobt. Mit dem neuen Mikroskopverfahren stünden erstmals 3D-Bilder von Patienten-Gewebeproben für eine genauere Diagnose zur Verfügung. Solche Bilder helfen dabei, neue Einsichten in Krankheitsmechanismen zu bekommen und die Behandlung von Patienten zu verbessern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundvorhaben im Programm „Photonische Systemlösungen für Medizin und Biotechnologie“ mit 5,8 Mio. Euro für drei Jahre.

Zunächst sollen Anwendungen der 3D-Mikroskopie für die Gewebedarstellung bei Tumorerkrankungen und bei Multipler Sklerose erarbeitet werden. Insbesondere von der 3D-Darstellung von Lymphknoten-Metastasen erhoffen sich die Forscher, dass die dreidimensionale Information entscheidend zur Diagnose beiträgt.

Aufnahmen aus dem Inneren des Patienten in allen drei Dimensionen sind in der Radiologie schon lange Standard. Die Auflösungen moderner 3D-bildgebender Verfahren, wie CT und MRT, Verfahren reichen jedoch für die Abbildung einzelner Zellen nicht aus. Für eine abschließende Diagnostik wird daher bisher das Gutachten eines Pathologen mittels Gewebeentnahme herangezogen. Diese erfolgt lichtmikroskopisch an dünnen Schnitten und verfügt über eine tausendfach höhere Auflösung. Doch wichtige räumliche Informationen gehen dabei verloren. „Das Lichtscheibenmikroskop setzt genau hier an und schließt die Lücke zwischen den dreidimensionalen radiologischen und herkömmlichen zweidimensionalen histologischen Verfahren“, sagt Prof. Wouters vom Labor für Zelluläre und Molekulare Systeme Universitätsmedizin Göttingen (UMG). Seine mit Dr. Gertrude Bunt vom UMG getätigten Arbeiten sind Ausgangspunkt für das Vorhaben.

Für die Lichtscheibenmikroskopie muss die Probe zunächst durchsichtig gemacht werden. Eine dafür geeignete Technologie wurde im Labor von Prof. Wouters entwickelt und ist patentiert. Das Lichtscheibenmikroskop tastet dabei das Gewebe mit einer sehr dünnen Laser-erzeugten Lichtscheibe Ebene für Ebene ab. Die Signale werden von einer empfindlichen Kamera aufgefangen. Die 3D-Abbildung ergibt sich durch die Rekonstruktion der Aufnahmen im Rechner. Mit der Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung soll die Technologie so weit ausgearbeitet werden, dass sie nach Projektende in kürzester Zeit zu einem praxistauglichen und marktfähigen Produkt führt.