Zum Inhalt springen

„Beim Imaging muss ich bereit sein, Neues zu wagen“

Dortmund, 4. November 2021

Wenn Flora Weber ihre Proben unter dem Mikroskop anschaut, blendet sie alles um sich herum aus: Eine Fähigkeit, die sich die Doktorandin bei ihrem Hobby, dem Klettern, angeeignet hat. Seit dem 1. Juli 2021 forscht sie in der Arbeitsgruppe Bioimaging an einem durch Medikamente verursachten Absterben des Kieferknochens. Zuvor hat die 25-Jährige Biologie studiert und ihren Master im internationalen Programm “Integrated Immunology” an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg gemacht. Warum es wichtig ist, sich besonders in der Mikroskopie keineswegs nur auf die Details zu konzentrieren, erklärt die Biologin im Interview.

Flora Weber.

Durch die Kombination verschiedener Imaging-Methoden für die Analyse von Zellen erhält Flora Weber, hier am Konfokalmikroskop, Informationen über größere Zusammenhänge und spezifische Details.

© ISAS

Wieso bist du ans ISAS gekommen?

Weber: Ich habe Prof. Dr. Grüneboom, die inzwischen meine Arbeitsgruppe hier am ISAS leitet, schon während meiner Masterarbeit kennengelernt. Dort hat sie mich in die bildgebenden Methoden wie die Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie, die ich heute nutze, eingearbeitet. In meiner Arbeit ging es um den Knochenumbau in Mäusen. Ich habe mich viel mit Knochenzellen, also Osteoblasten und Osteoklasten, beschäftigt. Das Thema hat mir sehr gut gefallen, sodass ich für meine Promotion ans ISAS gekommen bin. Hier bekomme ich die Chance, in diesem Bereich weiter zu forschen.

Was ist das Ziel deiner Forschung?

Weber: Ich forsche an der Medikamenten-assoziierten Kieferosteonekrose (Medication-Related Osteonecrosis of the Jaw, MRONJ). Bei dieser Erkrankung sterben Teile des Kieferknochens ab – etwa durch Arzneimittel gegen eine Osteoporose. Die Medikamente, meist sogenannte Bisphosphonate, verhindern zwar den Knochenabbau durch die Osteoporose, aber wir wissen noch nicht, wieso sie MRONJ auslösen. Auch Krebspatient:innen, die durch eine Strahlentherapie ein hohes Osteoporose-Risiko haben, bekommen diese Medikamente in hoch dosierter Form. Daher leiden auch sie sehr häufig an MRONJ.

Um die Mechanismen der Erkrankung verstehen zu können, möchte ich herausfinden, wie die Zellen des Knochengewebes mit den Zellen der Blutversorgung interagieren. Dabei konzentriere ich mich auf die Verbindung zweier Vorgänge: Wenn sich neue Knochen bilden (Osteogenese) und wenn Blutgefäße aus vorbestehenden Blutgefäßen entstehen (Angiogenese). Dieses sogenannte Osteogene-Angiogene Coupling im Kieferknochen vergleiche ich anschließend mit dem im Schienbeinknochen, da Letzterer nicht von MRONJ betroffen ist. Warum MRONJ nur den Kieferknochen betrifft, ist unbekannt. Wenn es uns gelingt, die Unterschiede der Zellstrukturen in Kiefer und anderen Knochen wie etwa Schienbeinknochen zu bestimmen, wäre das eine Chance der Entwicklung von MRONJ vorzubeugen oder therapeutische Ansätze gegen eine Osteoporose zu entwickeln, die keine der beschriebenen Nebenwirkungen hervorrufen.

Welche Analysemethoden spielen für deine Arbeit eine Rolle, wie gehst du vor?

Weber: Um die Erkrankung beim Menschen besser verstehen zu können, schaue ich mir die Kiefer- und Schienbeinknochen von Mäusen mit MRONJ an. Dazu nutze ich verschiedene Mikroskope, beispielsweise das Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop oder das Konfokalmikroskop. Je nachdem welches Mikroskop ich einsetze, wende ich ein Clearing Protokoll von Prof. Dr. Grüneboom an, das Knochen transparent macht. Das ist notwendig, um die Lichtstreuung beim Mikroskopieren zu reduzieren und so optisch tiefer in das Gewebe einzudringen.

Weshalb arbeitest du an verschiedenen Mikroskopen?

Weber: Es ist sehr wichtig, nicht nur die Details, sondern auch größere Zusammenhänge unter die Lupe zu nehmen. Das Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop – oder Lightsheet, wie wir es nennen – ist zum Beispiel geeignet, um ganze Organe oder einen kompletten Knochen abzubilden. Es macht viele einzelne Aufnahmen der jeweiligen Ebenen, die ich dann zu einem 3D-Modell zusammenfüge. So erhalte ich eine Gesamtübersicht und kann sehen, wie sich die Zellen beispielsweise zueinander abgrenzen. Mit dem Konfokalmikroskop schaue ich mir danach spezifische Details an. Dafür muss ich den Knochen in dünne Scheiben schneiden. Deswegen funktioniert diese Analyse ohne das Clearing. Der Vorgang ist übrigens reversibel, ich kann das Clearing also rückgängig machen und mir die selbe Probe unter verschiedenen Mikroskopen anschauen. Das ist sehr wichtig, da ich viel Wert darauflege, nachhaltig mit den Ressourcen umzugehen.

Wie wertest du die Bilder anschließend aus?

Weber: Ich nutze verschiedene Programme für die Auswertung. Das Hauptprogramm ist IMARIS, eine Software zur Bildanalyse. Damit ich die Zellen unterscheiden kann, färbe ich zelltypische Proteine mit fluoreszierenden Antikörpern als Marker an. Bei Oberflächenmarkern sehe ich zum Beispiel die Zellumrandung, bei intrazellulären Markern liegt der Fokus auf den inneren Strukturen. Je nach Marker wird das Signal in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich erkannt und erscheint auf dem Computer in einer anderen Farbe. So versuche ich, Unterschiede in der räumlich-zeitlichen Verteilung der Zellen zu finden. Im Idealfall kann ich sehen, wie die Strukturen aussehen und ob die Zellen miteinander kommunizieren.

Was fasziniert dich am Imaging?

Weber: Imaging begeistert mich sehr, weil es sprichwörtlich so greifbar ist. Ein Bild zeigt mir auf einen Blick alle wichtigen Informationen. Die räumliche Verteilung der Zellen oder ihre Proteinprofile lassen sich beispielsweise in einem Funktionsgraphen nur schwer darstellen. Außerdem finde ich Knochen unglaublich spannend, weil sie komplex sind. Anfangs dachte ich immer, das Immunsystem besteht nur aus B-Zellen und T-Zellen. Also den Zellen, die eine Immunantwort erzeugen, wenn man zum Beispiel einen Infekt hat. Aber auch die Osteoklasten und andere knochenassoziierten Zellen gehören zum Immunsystem. Genau wie die anderen Immunzellen entstehen sie im Knochenmark und reagieren auf Entzündungen und Störungen.

Wie verbringst du deine Zeit außerhalb des Instituts?

Weber: Ich treffe Freunde und mache viel Sport. Am liebsten gehe ich Bouldern - wenn es das Wetter zulässt, bin ich auch gerne draußen an Felsen. Beim Klettern muss ich meine Ängste überwinden und dazu bereit sein, Grenzen auszutesten. Eigentlich genau wie in der Forschung. Auch beim Imaging im Labor muss ich Herausforderungen meistern und bereit sein, Neues zu wagen.

(Cheyenne Peters)

Teilen

Weitere Beiträge

17. Mai 2023

PODCAST »NACHGEFORSCHT – DIE LIVESCHALTE INS LABOR« Folge 8: Unterschätzte Tausendsassa unter den Molekülen - Lipide

Um die Anzahl, Art und Beschaffenheit von Lipiden dreht sich Prof. Dr. Sven Heiles' Alltag. Was den Chemiker an diesen facettenreichen Molekülen so fasziniert und was die Lipidsignatur beispielsweise in puncto Hautkrebs leisten kann, verrät er in der jüngsten Folge des ISAS-Podcasts.

4. Mai 2023

Was machst du am ISAS, Joy?

Welche Rolle spielt der Sauerstoffgehalt im Blut bei einer Thrombose? Mit dieser und weiteren Fragen beschäftigt sich Joy Amrei Brummel in ihrer Bachelorarbeit. Die 24-jährige Studentin berichtet, wie sie ihr Uni-Wissen im ISAS-Labor anwendet.

Joy Amrei Brummel stellt eine Probe in die Zentrifuge.
31. Januar 2023

Das ISAS gratuliert Sven Heiles zur Habilitation

Mit seinem Vortrag über Analytische Chemie in der Paläontologie an der Justus-Liebig-Universität (JLU) Gießen hat Heiles nun seine Habilitation erfolgreich abgeschlossen.

Prof. Dr. Sven Heiles.
27. Januar 2023

Gastvortrag: Neues Framework zur Analyse von Stammzellen

Dr. Susanne Rafelski, stellvertretende Direktorin der wissenschaftlichen Programme am Allen Institute for Cell Science, ist am 7. Februar zu Gast am ISAS.

Portrait Susanne Rafelski.
26. Januar 2023

ISAS organisiert 54. DGMS-Tagung - Anmeldung jetzt möglich

Bei der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Massenspektrometrie vom 14. bis 17. Mai in Dortmund geht es um die massenspektrometrische Verfahren und Forschung.

Bild vom Dortmunder Hafen bei Nacht.
21. Dezember 2022

PODCAST »NACHGEFORSCHT – DIE LIVESCHALTE INS LABOR« Folge 7: Ungeahnter Durchblick - transparente Organe für die Rheuma-Forschung

Was führt dazu, dass Immunzellen sich gegen den Körper richten? Dieser Frage geht Prof. Dr. Anika Grüneboom am ISAS nach. Was ihr Verfahren auszeichnet und was sie an der Rheuma-Forschung fasziniert, berichtet Grüneboom im ISAS-Wissenschaftspodcast.

15. Dezember 2022

Neugeborenen-Screening: schnellere Diagnose durch plasmabasierte Ionisierung?

Wenn es um das Neugeborenen-Screening geht, zählt jede Minute. Im Interview berichtet Dr. Marcos Bouza Areces, wie er als Gast am ISAS daran forscht, die Untersuchung für die Säuglinge zu beschleunigen.

Porträt Dr. Marcos Bouza Areces.
9. Dezember 2022

PODCAST »NACHGEFORSCHT – DIE LIVESCHALTE INS LABOR« Folge 6: Die rechte Hand von Forschenden

In der sechsten Folge des ISAS-Podcasts gibt Svenja Idel, Biologisch-Technische Assistentin am ISAS, einen Einblick in ihren Laboralltag und verrät, warum Nachwuchswissenschaftler:innen vor dem Studium von einer Ausbildung profitieren können.

2. Dezember 2022

Skyline-Kurs 2023 – jetzt anmelden

Vom 20. bis 23. März 2023 können Anfänger:innen und Fortgeschrittene aus Wissenschaft und Industrie dem Umgang mit der Open-Source-Software trainieren.

Skyline Logo.