Dortmund, 9. Juni 2026
Im Labor geht es hochkonzentriert zu: Praktikantin Leonie Menzel und ihr wissenschaftlicher Betreuer, Dr. Malte Roeßing, kalibrieren das Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop. Mit der hochauflösenden 3D-Bildgebung möchten sie einen kleinen Abschnitt einer menschlichen Koronararterie (Herzkranzgefäß) untersuchen. In diesem Gefäß hat sich ein potenziell gefährlicher atherosklerotischer Plaque gebildet. Wie es dazu gekommen ist, möchten die beiden Forschenden anhand zellulärer Veränderungen sichtbar machen.
Das Lichtblattfluoreszenz-Mikroskop weitet den Laserstrahl wie ein Blatt Papier auf. Diese dünne Lichtscheibe, die dabei entsteht, beleuchtet jede einzelne Ebene der Proben – und macht von jeder Ebene eine Aufnahme. Die einzelnen Aufnahmen setzen die Forschenden später am Computer zu einem dreidimensionalen Modell zusammen. Bei den heutigen Aufnahmen entsteht ein 3D-Bild des Herzkranzgefäßes inklusive Plaque, in dem die beiden Biolog:innen nun die räumliche Verteilung einzelner fluoreszenzmarkierter Zellen im gesamten Gewebe analysieren können.
Leonie Menzel am Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop. Im Rahmen ihres Praktikums verbringt sie viele Stunden im Labor, erweitert kontinuierlich ihre methodischen Kompetenzen und arbeitet die wissenschaftliche Fragestellung ihrer Masterarbeit aus.
© ISAS
Ungewohnter Einblick in das Herzkranzgefäß
Für Menzel ist es das erste Mal, dass sie eine humane Koronararterie unter dem Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskop sieht. Die 26-Jährige studiert Medizinische Biologie an der Universität Duisburg-Essen. Am ISAS absolviert sie ein sechswöchiges Praktikum als Teil ihres Masterstudiums. Auf dem Bildschirm vor ihr erscheint die Koronararterie als 3D-Darstellung. Durch das Drehen der Probe kann Menzel das Gewebe inklusive Plaque aus verschiedenen Perspektiven präzise betrachten. „Typischerweise entstehen Plaques an gekrümmten oder abzweigenden Gefäßabschnitten. Eine bekannte Ursache für Plaques ist die mechanische Wirkung des Blutflusses auf die Gefäßwand“, erklärt Roeßing, Postdoc in der Forschungsgruppe Bioimaging.
„Plaques können jedoch auch an geraden, unverzweigten Abschnitten auftreten. Die hier zugrundeliegenden Mechanismen sind bislang noch weitgehend unklar.“ Plaques entstehen durch zelluläre Umbauprozesse in der Arterienwand. Die Anreicherung von Fetten führt dort zu einer Immunreaktion, wodurch Immunzellen in die Gefäßwand einwandern. Diese können die Gefäße im Laufe der Zeit verengen – mit potenziell schwerwiegenden Folgen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall.
Praktikum: Probenvorbereitung für die Bildgebung
„Ich finde es faszinierend, den Ursachen von Krankheiten auf molekularer Ebene nachzugehen“, sagt Menzel. Konkret schauen sie und Roeßing sich Veränderungen in der zellulären Zusammensetzung der verschiedenen Schichten des Herzkranzgefäßes an. Damit dies möglich wird, hat Menzel die Probe zuvor mit Unterstützung von Postdoc Roeßing vorbereitet. Dafür hat sie den Gefäßabschnitt unter anderem chemisch mit Zimtsäureethylester behandelt – ein Verfahren, das man „Clearing“ nennt und das die Gewebeprobe optisch transparent macht. Die Zellstrukturen streuen und absorbieren das Licht kaum noch, sodass der Laserstrahl die Probe durchdringen kann. Zusätzlich hat die Nachwuchsforscherin das Gewebe mit fluorophor-gekoppelten Antikörpern markiert. Die Antikörper erkennen Strukturen auf oder in Zellen. Wenn der Laser die Fluorophore mit der passenden Wellenlänge anregt, senden sie Licht in einer charakteristischen Wellenlänge aus (siehe Infobox). So gelingt es Menzel, einzelne Zellen wie gefäßauskleidende Endothelzellen oder Makrophagen (Fresszellen des Immunsystems) in der Gefäßwand zu lokalisieren. Dadurch lassen sich krankheitsbedingte Veränderungen der Zellverteilung analysieren. In diesem Fall, um die zellulären Mechanismen der Plaquebildung besser zu verstehen. Einen Teil dazu hat Menzel mit ihrem Aufenthalt am ISAS beigetragen.
Fluoreszenzmarker
Fluorophore sind fluoreszierende Moleküle wie Farbstoffe oder fluoreszierende Proteine, die an molekulare Zielstrukturen auf der Oberfläche oder im Inneren von Zellen (beispielsweise an Proteine, DNA, Enzyme, Viren) binden. Bei Anregung durch spezifische Lichtwellenlängen emittieren die Fluorophore an markierten Zellbestandteilen das Licht in unterschiedlichen Farben.
Forschungserfahrung für die Masterarbeit
„Es ist sehr spannend, als Praktikantin selbst im Labor zu arbeiten und neue Analysemethoden nicht nur kennenzulernen, sondern auch anwenden zu dürfen“, sagt Menzel über ihre Zeit am ISAS. Für ihre Masterarbeit wird sie an das Institut zurückkehren. Bei ihrem Aufenthalt in Dortmund möchte sie an ihre bisherigen experimentellen Erfahrungen anknüpfen, ihre methodischen Fähigkeiten weiter ausbauen und ihre wissenschaftliche Fragestellung Schritt für Schritt weiter schärfen.
(Saskia Schlesinger)
