Methoden

Die Erfindung der höchstauflösenden (super-resolution) Mikroskopie hat die Erforschung zellbiologischer Vorgänge revolutioniert. Mit ihr können Proteine auf sub-zellulärer Ebene lokalisiert und ihre Verteilung unterscuht werden. Die Arbeitsgruppe nutzt insbesondere die STED-Mikroskopie für die Quantifizierung physiologischer und pathologischer Prozesse in Zellen und Geweben. Die Möglichkeit grundlegende biologische Zusammenhänge auf der Nanoskala zu visualisieren, erlaubt es uns neue pharmakologische Wirkstoffe in bisher unerreichtem Detail zu charakterisieren.  

Die Arbeitsgruppe entwickelt und verwendet intelligente Algorithmen, um den Prozess der höchstauflösenden Mikroskopie zu automatisieren. Die Auswahl geeigneter Ziele auf einer Probe und deren Aufnahme in Höchstauflösung laufen dabei selbständig ab. Im Anschluss erfolgt eine Weiterleitung der aufgenommenen Bilddaten an eine KI-unterstützte Datenanalyse.

Der Einsatz eines Hochdurchsatzmikroskopiesystems erlaubt es der Arbeitsgruppe, Wirkstoffe systematisch auf ihr Potential für die Verwendung als neue Pharmakologika zu untersuchen. 

Die Arbeitsgruppe verfügt über langjährige Erfahrung in der Herstellung genomeditierter Zellinien. Sie nutzt die CRISPR/Cas Technologie, um Zielproteine mit Markern für die höchstauflösende Lichtmikroskopie zu markieren. Zusätzlich erlaubt CRISPR/Cas die gezielte Deletion oder Mutation von Genen, deren pathologischer Phänotyp zu bekannten Erkrankungen des zentralen Nervensystems führt. Die Generierung bekannter genetischer Defekte in einer Zellkultur erlaubt die kontrollierte Untersuchung von Erkrankungen unter Laborbedingungen. 

Die Arbeitsgruppe verwendet alle bereits genannten Methoden für die Entwicklung und Etablierung von Assays zur umfassenden Charakterisierung neuer pharmakologisch wirksamer Substanzen: Von der Generierung genomeditierter Zellinien, über die automatisierte höchstauflösende Mikroskopie bis hin zur maßgeschneiderten Datenanalyse.