Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind nun einer weiteren Verbesserung auf der Spur. Mit Multiphotonen-Mikroskopie könnten Mediziner – ohne Kontrastmittelgabe – selbst dünne Gewebeschichten in 3D darstellen und in Echtzeit beurteilen. Ihre Erkenntnisse haben die Forscher jetzt in „Gastroenterology“ veröffentlicht.*

In der Grundlagenforschung wird die Multiphotonen-Mikroskopie bereits eingesetzt: Sie erlaubt die Darstellung subzellulärer Strukturen mit einer Auflösung von wenigen Mikrometern und in allen drei Achsen – und hilft Wissenschaftlern so, dreidimensionale Bilder zu rekonstruieren, was mit anderen Techniken in der Form nicht möglich ist. Prof. Dr. Oliver Friedrich und Dr. Sebastian Schürmann, Lehrstuhl für Medizinische Biotechnologie an der FAU, haben in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Markus Neurath und Dr. Maximilian Waldner von der Medizinischen Klinik 1 des Universitätsklinikums Erlangen, die Technologie nun auch daraufhin untersucht, ob sie sich für die Endoskopie – etwa des Darms – einsetzen ließe. Erste Ergebnisse zeigen: Die Multiphotonen-Mikroskopie ist für diesen Zweck ideal geeignet.

Strukturkomponenten in der Schleimhaut könnten damit in 3D und dreifarbig dargestellt werden – und zwar ohne den Einsatz von Farbstoffen, die als Kontrastmittel wirken. „Dem behandelnden Arzt ermöglicht das eine exakte diagnostische Beurteilung in Echtzeit – dem Patienten erspart sie beispielsweise die intravenöse Kontrastmittelgabe“, meint Dr. Maximilian Waldner. Obendrein würden sich Qualität und Sicherheit von Diagnosen weiter verbessern – etwa wenn es um die Früherkennung von Tumoren geht oder die Bewertung einer Entzündung bei Chronisch-Entzündlichen Darmerkrankungen wie Colitis Ulcerosa oder Morbus Crohn: „Für eine erfolgreiche Therapie ist es wichtig genau beurteilen zu können, wie tief Immunzellen in das Darmgeweben eingedrungen sind, wie weit fortgeschritten also die Entzündungsreaktion ist. Die endoskopische Nutzung der Multiphotonen-Mikroskopie könnte eine Beurteilung des Entzündungsgrades ohne die Zugabe von Farbstoffen erlauben – und zwar in Echtzeit.“

Noch haben die Wissenschaftler die Technologie vor allem an Gewebeproben getestet – eine der technischen Herausforderungen ist es, die Technik so zu miniaturisieren, dass sie in den sehr kleinen modernen Endoskopen untergebracht werden kann. Bislang konnte die Multiphotonen-Mikroskopie lediglich außerhalb des Körpers angewendet werden – z.B. in der Dermatologie. „Mittlerweile ist allerdings die Technik so weit fortgeschritten, dass wir für die Entwicklung geeigneter Endoskope einen Zeithorizont von fünf bis zehn Jahren für realistisch halten“, meint Prof. Dr. Oliver Friedrich – der Vorteil an der FAU liegt hier vor allem in der interdisziplinären Forschung an der Schnittstelle von Medizinischer Biotechnologie und Gastroenterologie.

Erläuterung zum Titelbild:

Eine Darmschleimhaut, wie sie sich durch das Multiphotonen-Mikroskop darstellt: Grün ist die reguläre Oberfäche der Darmschleimhaut, die Ephitelzellschicht, blau die Kollagenmatrix, rot sind Immunzellen, die in bestimmter Zahl auf Entzündungsreaktionen hinweisen können.