Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Herzschlag in 3D

22.07.2014

Max-Planck-Forscher beobachten Zebrafisch-Herz bei der Arbeit

Bislang waren Mikroskope zu langsam und nicht leistungsfähig genug, das schlagende Herz eines Zebrafisches in 3D aufzuzeichnen.


Schlagendes Herz eines Zebrafisch-Embryos (Herzmuskel (rot), Herzwand und Blutgefäße (türkis)).

© MPI f. molekulare Zellbiologie und Genetik/ Huisken

Ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik ist es nun gelungen, 3D-Filme von einem Zebrafisch-Herz aufzunehmen. Ihr neuartiger Ansatz: Sie kombinieren die sogenannte Lichtblattmikroskopie, bei der nur eine hauchdünne Schicht der Probe beleuchtet wird, mit intelligenten Bildverarbeitungsmethoden, die aus den Aufnahmen der verschiedenen Schichten eine gestochen klare Aufnahme berechnen.

Auch hochaufgelöste Standbilder von Zebrafisch-Herzen konnten die Dresdner Forscher mit dieser Methode erzeugen. Mithilfe der Optogenetik können sie zudem die Herzzellen so manipulieren, dass diese auf Licht reagieren – so lässt sich der Herzschlag durch Licht anhalten und wieder anstoßen.

Alternativ können die Wissenschaftler das Herz in 3D mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufnehmen und den Durchfluss von Blutzellen durch das Herz und Herzrhythmusstörungen sichtbar machen. So könnten sich in Zukunft auch die Ursachen angeborener Herzfehler besser erforschen lassen.

Die Arbeitsgruppe von Jan Huisken am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik hat mit einem Lichtblattmikroskop, das mit Licht eine Probe virtuell in dünnste Schichten zerschneidet, Ebene für Ebene in einem Zebrafisch-Herzen aufgenommen. Die einzelnen Filme wurden dann am Computer zu einem einzigen 3D-Film des schlagenden Herzens zusammengefügt.

Zudem ist es den Dresdner Forschern gelungen, das Herz eines sich entwickelnden Zebrafischs mit Hilfe von Licht zum Stehen zu bringen – dazu werden die Zellen so verändert, dass sie auf Licht reagieren. Dem Fischembryo schadet dies übrigens nicht, er kann einen Herzstillstand von ein paar Stunden ohne Probleme überstehen.

“Anhand der Aufnahmen können wir nun einen gesamten Herzschlag in Zeitlupe genau beobachten, mit allen Details in den charakteristischen Herzbestandteilen”, so Michaela Mickoleit, Doktorandin im Labor von Jan Huisken. So lassen sich nun die Kontraktion des Herzen oder der Abstand zwischen Herzmuskel und Herzinnenwand während eines Herzschlags genauer bestimmen und analysieren. Indem die Forscher mit der Belichtungszeit und der Vergrößerung experimentierten, konnten sie eine bessere Auflösung erreichen und kleinste Details wie die Bestandteile des Zellskeletts, die sogenannten Aktin-Fasern, oder die Sarkomere – die kleinesten Einheiten einer Muskelfibrille – sichtbar machen.

Mit einer schnell verformbaren, flüssigen Linse haben sich die Forscher schließlich noch andere Phänomene des Herzens genauer angeschaut. Erstmals ist es damit gelungen, kranke Herzen mit einer Herzrhythmusstörung zu beobachten.

Mit diesen technologischen Errungenschaften lässt sich ein sich entwickelndes lebendiges Herz beobachten – ob mit in Super-Zeitlupe abgespielten Filmen oder mit hochaufgelösten Standbildern. Die Arbeiten geben damit komplett neue Einsichten in den zellulären Aufbau eines schlagenden Herzens und bringen mit diesem neuen Wissen auch Chancen auf neue Ansätze, um angeborene Herzfehler zu therapieren.

Ansprechpartner

Florian Frisch

Originalpublikation

 
M. Mickoleit, B. Schmid, M. Weber, F.O. Fahrbach, S. Hombach, S. Reischauer, J. Huisken
High-resolution reconstruction of the beating zebrafish heart.
Nature Methods, 20. Juli 2014

Florian Frisch | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8313107/herz_zebrafisch_3d

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics