Flexibilität und Zuverlässigkeit von Chameleon sind der Schlüssel zur Laborproduktivität

Die Herausforderung

Die photonische Bildgebungseinrichtung (IMAG'IC) ist Teil des Institut Cochin (Inserm U1016, CNRS UMR 8104 und Université Paris Cité UMR-S1016), einem großen biomedizinischen Forschungszentrum in Paris, Frankreich. Mit insgesamt 15 verschiedenen Mikroskopen ist die IMAG'IC für nahezu jede Art der optischen Mikroskopie gerüstet. Es handelt sich um eine offen zugängliche Gemeinschaftseinrichtung, die es Forschern aus dem Institut Cochin und von außerhalb ermöglicht, mit modernster Ausrüstung Spitzenforschung zu betreiben. Dazu gehört die Forschung an verschiedenen Proben wie Zellen oder Gewebe, sowohl in vitro als auch in vivo. Viele der Instrumente befinden sich in Laboratorien der Biosicherheitsstufen 2 und 3, was die Erforschung und Bildgebung von lebenden Zellen, Gewebeproben menschlichen Ursprungs und/oder mit Krankheitserregern infizierten Geweben und ganzen Säugetieren, die mit übertragbaren Krankheiten infiziert sind, ermöglicht.

Dr. Thomas Guilbert, Forschungsingenieur an der IMAG'IC, erklärt: „Wir haben seit etwa 15 Jahren ein Multiphotonenmikroskop mit einem durchstimmbaren (Chameleon Ultra II) Ultrafast Laser, der hauptsächlich für SHG-Experimente verwendet wird. Wir haben vor kurzem Mittel für die Anschaffung eines zweiten Multiphotonenmikroskops erhalten, um das Angebot unserer Bildgebungslösungen zu erweitern, und mussten dafür den optimalen Laser auswählen. Insbesondere wollten wir einen Laser, der ein möglichst breites Spektrum an nichtlinearen Bildgebungsverfahren unterstützt, darunter kurz- und langwellige Fluoreszenzsonden sowie markierungsfreie Verfahren wie endogene Fluoreszenz, harmonische Generierung (SHG, THG) und sogar Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildgebung (FLIM). Außerdem wollten wir einen Laser, der einfach zu bedienen und sehr zuverlässig ist, um unsere große Anzahl von Anwendern (ca. 250 pro Jahr) bei IMAG'IC mit unterschiedlichen Kenntnissen und Erfahrungen in fortgeschrittenen Mikroskopieverfahren zu unterstützen.“

Die Lösung

Das IMAG'IC-Team zog mehrere Laser für das neue Mikroskop in Betracht und entschied sich schließlich für einen Coherent Chameleon Discovery. Thomas erklärt, dass es mehrere Faktoren gab, die diesen Laser ideal für ihre Bedürfnisse machten. Die breite spektrale Bandbreite – 660 nm bis 1.320 nm – bedeutet, dass wir die Anforderungen an die Anregungswellenlängen für alle gängigen Sonden und transgenen Proteine sowie für markierungsfreie Techniken perfekt erfüllen können“, erklärt er. In einer Core Facility muss man sich schnell an verschiedene Arten von Experimenten anpassen, von der harmonischen Bildgebung auf dünnen, unmarkierten Objektträgern bis hin zur Intravitalmikroskopie von kleinen Säugetieren“. Ein zweiter synchroner Strahl bei 1.040 nm sei sehr nützlich für Experimente, die eine gleichzeitige Anregung bei zwei Wellenlängen erfordern, sowie für stimuliertes Raman.

Thomas fügt hinzu: „Wir brauchen wirklich eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit, um ein intensives Programm der Gemeinschaftsforschung zu unterstützen, und wir wussten aus unserer langjährigen Erfahrung mit dem Ultra II, dass die Chameleon-Laser dies bieten, und sogar mit dem Mira 900, den ich während meiner Doktorarbeit viel benutzt habe. Wir wollten auch das breite Spektrum an Vorkompensationen, das der Discovery bietet. Außerdem brauchten wir eine kurze Pulsbreite und eine hohe Spitzenleistung, um die Abbildungstiefe in dickem Gewebe zu maximieren und sogar eine gewisse Ablation durchführen zu können“. Er erklärt, dass einige Forscher den Laser zum Abtragen von Kollagengelproben verwenden, um zum Beispiel synthetische Blutgefäßmodelle herzustellen. Schließlich fügt er hinzu, dass ein Laser mit Pulsen, die mit externen Detektoren synchronisiert sind, Techniken wie FLIM-Imaging und FRET-FLIM oder die einfache Trennung von zwei Fluorophoren mit gleicher spektraler Emission ermöglicht.

Das Ergebnis

Thomas erklärt, dass die Flexibilität und Zuverlässigkeit von dem Discovery dazu geführt haben, dass das neue Mikroskop in großem Umfang genutzt wird. Allein in den ersten 20 Monaten seines Betriebs wurden mehr als sechs Arbeiten veröffentlicht, und weitere werden folgen. Dazu gehören die Mikroskopie der Organentwicklung, verschiedene Hautkrankheiten und Pflegemethoden, die Mikroskopie von gereinigtem, ex-vivo und lebendem Gewebe einschließlich Lunge, Niere und Gehirn. Eine besonders neuartige Reihe von Studien befasst sich mit der Bildgebung der Migration von Immunzellen in lebenden Tumorschnitten. Thomas ist häufig selbst an den Forschungsabläufen beteiligt, beispielsweise bei den Fibrosestudien der Professoren Yannick Allanore und Frédéric Batteux, deren Forschung sich auf die Pathogenese und innovative Therapien bei chronischen fibro-entzündlichen Erkrankungen wie systemischer Sklerose, rheumatoider Arthritis und Endometriose konzentriert. Die SHG-Bildgebung ist ideal für diese Art der translationalen Forschung, da sie selektiv Kollagen abbildet, den Hauptbestandteil der Fibrose, und natürlich keine Markierungen benötigt. 

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