Mikroskopielösungen für die Virologie

In der klinischen Routine kommen zahlreiche Labortechniken für den Nachweis von Virusinfektionen zum Einsatz. Mit neuen molekularen Techniken und der Verbesserung der Empfindlichkeit serologischer Assays hat sich die Virologie schnell weiterentwickelt, sodass heute eine Vielzahl verschiedener Proben auf Viren getestet werden können.

Viele Viren lassen sich in einer Zellkultur im Labor züchten. Hierzu vermischen Virologen die Virusprobe mit geeigneten Wirtszellen. Dieser Vorgang wird als Adsorption oder Inokulation bezeichnet und führt dazu, dass die Zellen infiziert werden und somit weitere Kopien des Virus produzieren. Manche Viren erfordern spezielle Zellen, um wachsen zu können. Es gibt jedoch Zellen, die das Wachstum vieler verschiedener Viren unterstützen. Hierzu zählen die Zelllinie aus Nierenzellen der äthiopischen Grünmeerkatze (Vero-Zellen), humane Lungenfibroblasten (MRC-5) und humane epidermoide Karzinomzellen (HEp-2).

Um festzustellen, ob die Zellen den Virus erfolgreich replizieren, suchen Virologen mithilfe von inversen Mikroskopen für Zellkulturanwendungen nach Veränderungen der Zellmorphologie oder einem vermehrten Zelltod (Apoptose). Diese virusinduzierten morphologischen Veränderungen werden als zytopathischer Effekt (CPE) bezeichnet. Lichtmikroskope sind ebenfalls ein wertvolles Werkzeug zur schnellen und effizienten Beobachtung histopathologischer Veränderungen, z. B. charakteristischen Virusaggregaten im Inneren der Zelle, sogenannten zytoplasmischen Einschlusskörperchen. Ein bekanntes Beispiel hierfür sind Negri-Körperchen, die als größere pathognomonische Zelleinschlüsse mit einer Hematoxylin- und Eosin-Färbung (HE-Färbung) in verschiedenen Nervenzellen sichtbar gemacht werden können, um Tollwutinfektionen mit dem Lyssavirus nachzuweisen.

Auch die Fluoreszenzmikroskopie nimmt einen immer größeren Stellenwert in der Virologie ein. Immunfluoreszenz ist eine Methode zur Diagnose und Quantifizierung bestimmter Virusinfektionen. Die Weiterentwicklung der Methoden zur Fluoreszenzmarkierung und der Mikroskopiesysteme eröffnen darüber hinaus weitere Möglichkeiten, um die Wirt-Virus-Interaktion, Virusverbreitung und Virusreplikation noch genauer zu untersuchen, z. B. mit Messungen der Kolokalisation zwischen zellulären Kompartimenten und dem Virus. Die verbesserte Empfindlichkeit, höhere Auflösung und umfassendere Automatisierung der Mikroskopsysteme bilden die Grundlage für Screening-Anwendungen, mit denen Forscher eine Fülle an Informationen über virusinfizierte Zellen gewinnen (z. B. nach der Verabreichung von Arzneimitteln).

Elektronenmikroskope werden häufig verwendet, um die Ultrastruktur von Viren zu untersuchen und bestimmte Viren nachzuweisen. Insbesondere die korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) bietet einzigartige Einblicke in die Virus-Host-Interaktion.

Für die Betrachtung und Pflege von Zellkulturen werden inverse Lichtmikroskope mit geringem Platzbedarf, LED-Fluoreszenz-Option, guter Ergonomie und hochwertiger Optik verwendet. Sie sind für eine zuverlässige digitale Dokumentation unverzichtbar. Immunfluoreszenz ermöglicht den Nachweis viraler Erreger mittels direktem Fluoreszenz-Antikörpertest (DFA‑Test) oder indirektem Fluoreszenz-Antikörpertest (IFA‑Test), darunter Antikörper-Testkits für Herpes simplex (HSV), Influenza A, respiratorische Viren und Enteroviren.

Automatisierte „Box-Mikroskope“ mit integrierter Kalibrierung, Umgebungskontrolle und Fluoreszenzoptionen sind ideal für Labore mit hohem Probendurchsatz. Sie ermöglichen ein voll automatisiertes 2D‑ und 3D‑Screening von Zellkulturen und Gewebeschnitten. Konfokale Mikroskope bieten Virologen die Möglichkeit, die Details der Zellinvasion in größerer Detailtiefe zu betrachten und die Probe für eine weitere immunelektronenmikroskopische Untersuchung zu präparieren.

Neueste Entwicklungen im Bereich der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) liefern die Auflösung und Bildqualität, die für Virusstudien erforderlich sind. Der Bildgebungsmodus mit großem Sehfeld in Kombination mit korrelativer Lichtmikroskopie und automatisierten Workflows spart wertvolle Zeit beim Auffinden relevanter viraler Spots und ermöglicht rasche Ergebnisse, selbst in 3D.