Krebsforschung
Krebs ist eine komplexe und heterogene Krankheit, die durch Zellen verursacht wird, denen die Wachstumsregulation fehlt. Genetische und epigenetische Veränderungen in einer Zelle oder einer Gruppe von Zellen stören die normale Funktion und führen zu einem autonomen, unkontrollierten Zellwachstum und einer autonomen Proliferation.
Die Bildgebung ist für das Studium der Krebsbiologie unentbehrlich geworden. Die hochauflösende Bildgebung ist für die Untersuchung genetischer und zellulärer Signalveränderungen, die Krebs zugrunde liegen, unverzichtbar, während die Bildgebung lebender Zellen für ein tieferes Verständnis der Funktions- und Krankheitsmechanismen von entscheidender Bedeutung ist. Mikroskopietechniken sind auch für die Untersuchung räumlicher Beziehungen zwischen verschiedenen Arten von Tumorzellen unerlässlich. Sie sind auch wichtig für das Verständnis der Rolle des Immunsystems bei der Bekämpfung von Krebszellen. Hierbei vertrauen die Forscher auf eine mehrfarbige Bildgebung, um eine schnellere Entdeckungsrate zu erzielen.
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Herausforderungen bei der Verwendung der Bildgebung zur Untersuchung von Krebs
Optimale zeitliche und räumliche Auflösung
Die Erforschung von Krebstherapeutika erfordert häufig die Kombination von Fluoreszenzmikroskopie und innovativen Funktionstests. Mit optimaler zeitlicher und räumlicher Auflösung können Forscher dynamische Ereignisse in lebenden Zellen wie Zellmigration und Metastasierung überwachen. Diese dynamischen Prozesse bilden den Kern der Krebsentstehung.
Visualisierung in Echtzeit
Das Verständnis dieser Prozesse war eine Herausforderung wegen der Schwierigkeit, das Verhalten von Tumorzellen in Echtzeit zu visualisieren. Schnelle Bildgebung über längere Zeiträume bringt tendenziell eine Kehrseite mit sich: entweder eine verringerte Auflösung oder häufiger eine Schädigung der wertvollen Proben. Die Herausforderung besteht darin, die Bildgebungstechnik und das Bildgebungssystem zu finden, mit denen Sie die besten Daten mit der höchsten Auflösung erhalten, während gleichzeitig die Zellen am Leben bleiben, damit Sie die interessierenden Prozesse verfolgen können.
Multiplexing zum Verständnis von Krankheitsmechanismen
Die Mehrfarben-Fluoreszenzmikroskopie, konfokal oder weitfeldbasiert, ist eine grundlegende Methode, um den räumlichen Kontext, die Co-Lokalisierung und die Nähe mehrerer Biomarker bei der Untersuchung komplexer Ereignisse wie Immunsuppression oder Angiogenese zu verstehen. Dieses Ziel kann oft eine Herausforderung darstellen, da die Anzahl der Fluorophore, die man mit diesem „Multiplexing“-Ansatz erfolgreich unterscheiden kann, begrenzt ist. Glücklicherweise gibt es innovative Bildgebungssysteme und -strategien, um die Trennung von Fluorophoren zu verbessern (z.B. FluoSync – ein optimierter Ansatz für die simultane Multiplex-Fluoreszenzbildgebung mehrerer Farben) und die Anzahl der fluoreszierenden Sonden auf die in Ihrem Experiment erforderliche Anzahl zu erhöhen.
Die richtigen Werkzeuge finden
Krebs ist komplex und erfordert eine Vielzahl von Methoden, darunter raumzeitlich aufgelöste, lebende Proben und Einzelzellbildgebung. Weitere Einblicke in zelluläre Prozesse in Bezug auf Krebs werden wahrscheinlich durch Methoden mit höchstmöglicher Auflösung und multiparametrischer Bildanalyse erzielt. Ansätze wie die konfokale Fluoreszenzmikroskopie ermöglichen es Ihnen, mehrere Ziele in Geweben oder Zellstrukturen zu untersuchen.
Fortgeschrittene Bildgebungstechniken wie Super-Resolution oder in jüngerer Zeit Lifetime Imaging oder Lightsheet helfen Ihnen dabei, die molekularen Wechselwirkungen und Regulationsmechanismen hinter der Tumorinitiierung, dem Fortschreiten und dem Ansprechen auf die Behandlung besser zu verstehen.
Lasermikrodissektion oder korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) ermöglichen die Untersuchung räumlicher Rezeptoranordnungen in Membranen und der Genomorganisation in Zellkernen.
Die Tools im Überblick
Super-Resolution-Mikroskope und Nanoskope
Super-Resolution-Mikroskope und Nanoskope überwinden die Beugungsgrenze und erlauben Forschern, subzelluläre Strukturen detaillierter zu studieren als es mit herkömmlichen konfokalen Mikroskopen möglich ist. STED erreicht eine Auflösung von bis zu 30 nm. Morphologische Studien und die Erforschung subzellulärer Dynamik können im Nanomaßstab durchgeführt werden.
Fluoreszenz
Die Fluoreszenz ist eines der am häufigsten verwendeten physikalischen Phänomene in der biologischen und analytischen Mikroskopie, vor allem wegen ihrer hohen Empfindlichkeit und Spezifität. Erfahren Sie, wie Fluoreszenzmikroskope Ihre Forschung unterstützen.
Lebensdauer-Mikroskopie: Mehr als spektrale Information
Die Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (FLIM) ist eine Bildgebungstechnik, die inhärente Eigenschaften von Fluoreszenzfarbstoffen nutzt. Neben charakteristischen Emissionsspektren hat jedes fluoreszierende Molekül eine charakteristische Lebensdauer, die widerspiegelt wie lange sich das Fluorophor im angeregten Zustand befindet, bevor es ein Photon emittiert. Die Lebensdaueranalyse bietet Ihnen zusätzlich zu Ihren Standard-Fluoreszenzintensitätsmessungen weitere Informationen.
