Diagnose-Methode: Mit einem Trick machen Forscher Rückenmark durchsichtig
Wissenschaftler können Rückenmark jetzt durchsichtig machen. Diese neue Untersuchungstechnik soll die Behandlung von Rückenmarksverletzungen verbessern.
Das Rückenmark ist die wichtigste Bahn für Informationen von der Haut, den Muskeln und den Gelenken zum Gehirn und zurück. Eine Verletzung der Nervenzellen in diesem Bereich führt meist zu unheilbaren Lähmungen und Ausfällen. Seit vielen Jahren suchen Wissenschaftler daher nach Möglichkeiten, wie die Zellen wieder zum Wachstum angeregt werden können.
Doch dafür müssen diese Zellen erst einmal sichtbar gemacht werden. Bisher schneiden Forscher die zu untersuchenden Bereich des Rückenmarks in hauchdünne Scheibchen, die dann unter einem Mikroskop betrachtet werden. In besonderen Fällen kann jedes Scheibchen zunächst digitalisiert und das Gewebe so am Computer zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden.
Dieser Prozess ist allerdings sehr aufwändig. Es kann Wochen dauern, bis die Ergebnisse einer Untersuchung vorliegen. Außerdem schleichen sich leicht Fehler ein: Beim Schneiden können die Fortsätze einzelner Nervenzellen gequetscht werden, beim Zusammensetzen der Schnitte kann es zu kleinsten Verschiebungen kommen.
"Das klingt zunächst nicht dramatisch, doch es reicht häufig, um eindeutige Aussagen zu verhindern", sagt Frank Bradke, der mit seinem Team am Max-Planck-Institut (MPI) für Neurobiologie das Auswachsen von Nervenzellen nach Rückenmarksverletzungen untersuchte. "Da es uns gerade um die Veränderungen in diesem kritischen Bereich geht, haben wir so lange herumgetüftelt, bis wir eine bessere Methode fanden."
Das neue Verfahren basiert auf einem vergleichsweise einfachen Prinzip: Rückenmarksgewebe ist undurchsichtig, da das darin enthaltene Wasser Licht anders bricht als die ebenfalls enthaltenen Proteine. Die Wissenschaftler entfernen das Wasser aus einem Gewebestück und ersetzen es mit einer Emulsion, die das Licht genauso bricht wie die Proteine. Das Resultat ist ein vollständig durchsichtiges Gewebe.
Ähnlich wie Honig auf einer undurchsichtigen Glasscheibe
"Das ist ähnlich, als wenn man Honig auf eine Strukturglasscheibe schmiert", erklärt MPI-Forscher Ali Ertürk. Die undurchsichtige Scheibe wird glasklar, sobald der Honig die Strukturunebenheiten ausgeglichen hat.
Die neue Technik ermöglicht es, einzelne Nervenzellen mit Farbstoffen zu markieren, sodass ihr Verlauf in der nun durchsichtigen Rückenmarkssektion von allen Seiten betrachtet werden kann. So lässt sich zweifelsfrei feststellen, ob diese Nervenzellen nach einer Rückenmarksverletzung wieder ausgewachsen sind. Das neue Verfahren bildet damit einen wichtigen Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen.
"Wirklich toll ist auch, dass die Methode auch bei anderen Gewebearten problemlos funktioniert", sagt Frank Bradke. So kann etwa das System der Blutkapillaren oder auch die Einbettung eines Tumors im Gewebe fehlerfrei und in 3D dargestellt und analysiert werden.
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