ZEISS Lattice SIM 3

Für Bildgebungsexperimente werden stetig höhere Aufnahmegeschwindigkeiten und kürzere Belichtungszeiten angestrebt. Wird die zuverlässige und flexible Gitterstrukturbeleuchtung von ZEISS Lattice SIM 3 zusammen mit der Bildrekonstruktionssoftware eingesetzt, reduziert sich die Anzahl der Phasenbilder im SIM Apotome Aufnahmemodus deutlich – die Auflösung der Ergebnisbilder verringert sich dadurch jedoch kaum. So genügen mit SIM Apotome schon 3 Phasenaufnahmen für die Erstellung eines Einzelbilds. Das beschleunigt die Aufnahmegeschwindigkeit um 66 %. Das ist insbesondere für das Scannen großer Probenbereiche, z. B. von Gewebeschnitten, ein großer Vorteil.

Durch zusätzliche Kombination mit dem Leap Mode können Sie die Anzahl der benötigten Phasenaufnahmen pro Ergebnisbild noch weiter senken und so noch schonender superaufgelöste Bilder Ihrer Proben aufnehmen.

Bei der Verarbeitung mit dem Burst Mode wird das Sliding-Window-Konzept angewandt, was Ihnen ermöglicht, Prozesse in Ihren Lebendproben mit bis zu 255 Bildern pro Sekunde zu beobachten. Und da es sich beim Burst Mode um einen der Erfassung nachgelagerten Verarbeitungsschritt handelt, können Sie diesen Modus problemlos auch auf bereits erfasste Datensätze anwenden. Sie bestimmen, welche zeitliche Auflösung Sie für die Analyse Ihrer Daten benötigen.

Mit dem Leap Mode können Sie Aufnahme- und Belichtungszeiten verkürzen – ideal für das schnelle 3D-Imaging anspruchsvoller Proben. Hierbei wird nur jede dritte Ebene abgebildet, was die Geschwindigkeit der Volumenbildgebung verdreifacht und gleichzeitig die Anzahl der Belichtungen um zwei Drittel reduziert.

In der immunologischen Forschung setzen viele Forschende auf die Immunofluoreszenz von Gewebeschnitten, um die Verteilung von und die Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und Immunzellen zu untersuchen und bestenfalls neue Therapien für pathogene Krankheiten zu entwickeln. Für aussagekräftige Ergebnisse ist es dabei nicht nur entscheidend, vollständige Schnitte abzubilden, um keine relevanten Bereiche zu übersehen, sondern auch, diese Schnitte mit ausreichender Auflösung darzustellen, um auch einzelne Vorkommnisse identifizieren und quantifizieren zu können.

In dem hier gezeigten Anwendungsbeispiel wurden Hautgewebeschnitte aufgenommen, um die Verteilung von CD8‑Zellen im Verhältnis zu den Infektionsherden der Leishmanien zu untersuchen. Das Detailbild ist eine digitale Vergrößerung eines einzelnen Bereichs – im Übersichtsbild kann jede beliebige Region herangezoomt werden, um Zellkerne, CD8‑Zellen und Leishmanien zu zählen.

Synapsen und insbesondere deren aktive Zonen, in denen die synaptischen Vesikel freigesetzt werden, bilden die Grundlage für die neuronale Signalübertragung und die ordnungsgemäße Funktion der Nervenzellen. Das Imaging der aktiven Zonen erfordert eine sehr viel höhere Auflösung, als sie die herkömmliche Konfokalmikroskopie bieten kann.

Das Labor von Prof. Sean Sweeney untersucht eine neuartige Mutation an einem Regulator für das Überleben und Stoffwechselreaktionen von Neuronen. Dafür werden das Nervensystem und Synapsen gemeinsam mit Synaptotagminen markiert, um die allgemeine Struktur der Synapse und die Verteilung der präsynaptischen Vesikel zu erfassen. Mit Superauflösungsmikroskopen lassen sich die Unterschiede in den Strukturen der Synapsen und die Zusammensetzung der aktiven Zonen identifizieren und quantifizieren.

Vitale Hefezellen gehören zu den anspruchsvollsten Proben in der Fluoreszenzmikroskopie. Sie sind nicht nur extrem lichtempfindlich, sondern auch kleiner als die meisten Zelllinien für die Forschung. Darüber hinaus müssen Hefezellen in Suspension gehalten werden – sie können sich also frei in der Kulturschale bewegen. Erschwerend lässt sich bei diesen kugelförmigen Zellen keine klare Orientierung erkennen. All diese Herausforderungen lassen sich nur durch eine Kombination aus extrem schonender und schneller Bildgebung und einer hohen Auflösung in allen räumlichen Dimensionen bewältigen.

SIM² Apotome ist das ideale Verfahren zur Abbildung vitaler Hefe: Es ermöglicht Imaging in Superauflösung, ist aber zugleich so schnell und schonend, dass Sie Hefezellen auch über längere Zeiträume beobachten können. Das Anwendungsbeispiel demonstriert eindrucksvoll die einzigartige Leistungsfähigkeit dieses Modus. Verschiedene subzelluläre Kompartimente (Oberflächenmarker, Endosomen, Vakuolen, endoplasmatisches Retikulum) wurden mit Superfolder GFP markiert und über einen Zeitraum von 12 Stunden abgebildet.

In Kombination mit reduzierten Phasen und dem Leap Mode können Sie mit SIM Apotome große Volumina besonders schnell und effizient abbilden. Die Aufnahme von nur einem Rohbild je rekonstruiertem Ergebnisbild ermöglicht die schnelle Erfassung umfangreicher Probenvolumina. Wählen Sie im Anschluss die gewünschten Interessensbereiche aus, wechseln Sie das Objektiv und erzeugen Sie mit Lattice SIM superaufgelöste Bilder mit einer lateralen Auflösung bis 140 nm, ohne dabei den Gesamtkontext aus den Augen zu verlieren.

Mit der von Prof. Tang und seinem Team (Hsiao et al., Nature Communications 2023) neuentwickelten Methode zum Clearing und Einbetten, den Vorteilen des SIM Apotome Aufnahmemodus und der herausragenden Bildrekonstruktionstechnologie konnten wir einen vollständigen Schnitt durch einen Mäusedarm in der Größe 3 × 4 mm und mit einer Dicke von ca. 200 µm innerhalb nur weniger Minuten abbilden. Dabei konnten wir sogar noch tiefliegende Netzwerke aus Blutgefäßen und Nerven detailliert sichtbar machen.