Um herauszufinden, was sich im Inneren von Geweben, Nervensystemen und Blutgefäßen abspielt, müssen Tiere zumeist seziert und ihr Gewebe scheibchenweise unter dem Mikroskop analysiert werden. Durch die Trennung läuft man allerdings Gefahr, wichtige Zusammenhänge zu verlieren. Forscher haben nun ein neues Verfahren entwickelt, mit dem Tiere nahezu zur Gänze durchleuchtet werden können. Sie werden regelrecht durchsichtig, wodurch die Forscher mit einem speziellen Mikroskop genauen Einblick bekommen. Bisher war das nur bei wenigen Gewebearten möglich, schreiben die Wissenschafter im Fachblatt "Science Advances".

Ein Weg, Gewebe durchsichtig zu machen, besteht darin, bestimmte Zelltypen mit Farbstoffen zu markieren, die bei Lichtbestrahlung leuchten, und sie so mit einem sogenannten Ultramikroskop zu beobachten. Diese als "Klären" bezeichnete Methode funktioniert bisher beispielsweise nur bei Mäusegehirnen oder Fruchtfliegen.

Das Nervensystem eines Tintenfisches wird sichtbar. - © TU Wien/Max Perutz Labs
Das Nervensystem eines Tintenfisches wird sichtbar. - © TU Wien/Max Perutz Labs

Ein Team um Forscher der TU Wien, vom Center for Brain Research der Medizinischen Universität Wien, von den Max Perutz Labs sowie vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie hat die Klärmethode derart verbessert, dass verschiedene Tiere in voller Länge transparent gemacht werden können. Dann kann das Laserlicht ins Gewebe eindringen und das Innere wird sichtbar.

Maus, Zebrafisch und Axolotl

- © TU Wien/Max Perutz Labs
© TU Wien/Max Perutz Labs

Damit das funktioniert, müssen die Farbstoffe (Pigmente) im Körper abgebaut werden. Die Forscher erkannten im Verlauf der Arbeit, "dass man das mit einer geschickt gewählten Kombination von Chemikalien in recht kurzer Zeit erreichen kann, und zwar bei einer Vielzahl unterschiedlicher Tierarten", erklärt Marko Pende vom Institut für Festkörperelektronik der TU. Gezeigt hat das Team das in der Arbeit unter anderem schon bei Mäusen, Zebrafischen, dem Axolotl oder Mollusken. Die Wissenschafter gehen davon aus, dass sich diese Liste noch erweitern lässt.

Genetische Abläufe sichtbar

In der Folge können dann mit fluoreszierenden Molekülen verschiedene Strukturen im Körper gezielt markiert werden. Werden diese im Zuge der Ultramikroskopie, bei der Gewebe jeweils in dünnen Abschnitten mit Laserlicht durchleuchtet und die aufgenommenen Bilder dann zusammengesetzt werden, vom Licht getroffen, leuchten sie auf. So kann ein detailreiches 3D-Bild erstellt werden, auf dem etwa Teile des Nervensystems klar hervorgehoben sind. Es sei aber auch möglich, etwa genetische Abläufe sichtbar zu machen, indem man etwa bestimmte Erbgut-Abschnitte markiert. "Diese Vielfalt an Möglichkeiten gab es bisher nicht. Die Bandbreite an möglichen Anwendungen unserer Methode ist unvergleichlich groß", sagte Florian Raible von den Max Perutz Labs.

"Wir können mit unserer Methode nun ganze Zell-Netzwerke im Tier aufleuchten lassen und dreidimensional abbilden", schildert Pende, der davon ausgeht, dass es sich hier um eine "neue, extrem mächtige Untersuchungsmethode" handelt: "Wir sind überzeugt davon, dass man dadurch in der biologischen Forschung wichtige Fragen beantworten kann, die sich bisher nicht präzise untersuchen ließen."