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Gruppenbild mit 1.500 Spermien
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Gruppenbild mit 1.500 Spermien

20.09.2012 - Spermien drehen sich lieber im Uhrzeigersinn. Das haben US-Forscher dank eines auf Holographie beruhenden, neuen Mikroskops entdecken können.

Frei bewegliche Zellen schwimmen, schwirren, wuseln und trudeln scheinbar unkontrolliert herum. Einzelne Zellen zu verfolgen und so komplexe Bewegungsmuster zu ermitteln, war bisher ein kniffliges Unterfangen. Mit dem von Aydogan Ozcan und seinen Kollegen von der Universität Kaliforniens in Los Angeles entwickelten Mikroskop kann man nun mit einer Aufnahme mehr als 1.500 Zellen gleichzeitig beobachten. Die Wissenschaftler haben ihre Methode am 17. September im Fachjournal  PNAS veröffentlicht. In einem der dort ebenfalls vorgestellten Versuche beobachteten die Ingenieure menschliche Spermien in einem Volumen von 17 mm2 Fläche und 0,5 bis 1 mm Tiefe. Dabei konnten sie über einen Zeitraum von 20 Sekunden alle Bewegungen der Spermien auf den Mikrometer genau aufzeichnen. Die Analyse der Daten zeigte, dass die Zellen ständig Haken schlagen, die Richtung ändern, überraschende Wendungen vollführen. Etwa 5% aller Zellen kommen zu einem gegebenen Zeitpunkt durch eine Schraubbewegung vorwärts. Dabei sind die Spermien zu 90% Rechtsdreher. Der Radius dieser Helixbewegung im Uhrzeigersinn beträgt 0,5 bis 3 Mikrometer. Mit 20 Umdrehungen pro Sekunde erreichen die flinken DNA-Träger eine Geschwindigkeit von bis zu 100 Mikrometern in der Sekunde.  

Die neue Mikroskopiertechnik kommt ohne Linsen aus und kann so eine relativ große Fläche auf einmal untersuchen. In einem Winkel von 45° beleuchten zwei Strahlen von rotem und blauem Licht die Probe simultan, der Computer errechnet schließlich das endgültige Bild – ein Hologramm. Die dafür nötige Software schrieben die Wissenschaftler selbst. Nachdem sie zeigen konnten, dass ihr System gut funktioniert, wollen sie nun weitere Anwendungsfelder aufzeigen. So könnte beispielsweise das Verhalten von wenig erforschten Einzellern allgemein oder die Wirkung von Pharmazeutika auf die Bewegung von Zellen im Hochdurchsatz beobachtet werden.

© laborwelt.de/ml

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