Forschende fordern einheitliche Standards für die biologische Bildgebung

Standardisierte Dokumentation und Qualitätskontrolle von Versuchen sind maßgeblich, um aus Experimenten allgemeingültige Aussagen abzuleiten. Die Freiburger Initiative QUAREP-LiMi entwickelt Lösungen, um mikroskopische Bilder reproduzier- und vergleichbar zu machen.

Angefärbte Moleküle im Zellkern, das Innenleben eines synaptischen Spalts oder die Oberfläche eines Blütenblattes: Moderne Mikroskope erlauben Forschenden Einblicke in sonst unsichtbare Prozesse und in die kleinsten Strukturen von Lebewesen. Die Vielfalt der Geräte und Bildbearbeitungen stellen Wissenschaftler jedoch vor eine Herausforderung: Experimente aus unterschiedlichen Laboren lassen sich häufig nicht reproduzieren und sind schwer vergleichbar. Die an der Universität Freiburg gegründete Initiative „Quality Assessment and Reproducibility for Instruments & Images in Light Microscopy“ – QUAREP-LiMi. sucht nach Lösungen. Seit 2020 arbeiten 350 Experten aus 29 Ländern daran, mikroskopische Bildgebung zu vereinheitlichen und besser zu dokumentieren. Die Fachzeitschrift Nature Methods widmet ihre Dezemberausgabe 2021 diesem Thema. Neben Studien wurden nun Vorschläge und Forderungen der Forschenden veröffentlicht, um neue Qualitätsstandards zu entwickeln und zu etablieren.

Freiburger Forscher koordiniert internationale Initiative

Unzureichende Dokumentation der Versuchsbedingungen und fehlende Qualitätskontrolle sind meistens der Grund für Repproduzierbarkeitsprobleme. „Wir brauchen für die Mikroskopie endlich, was in anderen Bereichen der Wissenschaft bereits üblich ist,“ fordert Dr. Roland Nitschke vom Life Imaging Center (LIC) und dem Exzellenzcluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies an der Universität Freiburg. Er hat die Initiative QUAREP-LiMi etabliert und koordiniert nun zusammen mit 25 internationalen Kollegen die Arbeit in elf Arbeitsgruppen.

Grundsatz der naturwissenschaftlichen Praxis

Um aus Experimenten allgemeingültige Aussagen abzuleiten, müssen Ergebnisse durch andere Forschende und in anderen Laboren wiederholbar sein. „Das gehört zum Grundsatz der naturwissenschaftlichen Praxis“, erklärt Nitschke, „unsere mikroskopischen Bilder und die daraus gewonnenen Ergebnisse müssen weltweit reproduzierbar sein“. In der Biomedizin und Signalforschung verwenden Forschende mikroskopische Bildgebung verstärkt auch quantitativ: Sie schauen sich zum Beispiel nicht nur an, wo in einer Zelle Fluoreszenzsignale von markierten Molekülen erkennbar sind, sondern berechnen aus der Helligkeit des Signals auch deren Menge. „Es werden dabei Bilder miteinander verglichen oder verrechnet. In den Veröffentlichungen sind die Aufnahmebedingungen und Bildanalyse aber häufig nicht so im Detail dokumentiert, dass sie in anderen Laboren nachvollzogen und bestätigt werden können. Dazu trägt auch bei, dass Gutachter dies nicht hinterfragen oder Journale die Manuskripte in ihrer Länge beschränken“ sagt der Freiburger Wissenschaftler.

Einheitliche Begriffe, Arbeitsschritte und Veröffentlichungsvorgaben

Neun Artikel, von denen Nitschke drei mitverfasst hat, fassen Probleme, Handlungsbereiche und nötige Entwicklungen zusammen. „Die Forschenden erarbeiten mit weiteren Stakeholdern gemeinsam einheitliche Begriffe, Arbeitsschritte und Veröffentlichungsvorgaben“, betont er. Zu den wichtigsten Partnern gehören dabei Hersteller von Mikroskopen und Zubehör, Förderinstitutionen, Fachverlage und Nationale und Internationale Organisationen für Normung. Das in Freiburg verwaltete Vorhaben sucht weiterhin neue Mitglieder: „Die Erstellung, Dokumentation, Interpretation und dauerhafte Speicherung von Mikroskopiebildern beinhaltet noch zu viele Fehlerquellen. Das wollen wir als Community ändern.“