Universität Würzburg stärkt biomedizinische Mikroskopie

Prof. Katrin Heinze hat kürzlich den Ruf der Medizinischen Fakultät der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg auf die ausgeschriebene W3-Professur „Molekulare Mikroskopie“ angenommen.

Die promovierte Physikerin wird die Entwicklung passgenauer Mikroskopieverfahren für die biomedizinische Bildgebung und Spektroskopie noch stärker ausbauen.

Die Visualisierung von räumlichen und zeitlichen Abläufen im lebenden Organismus erweitert unser Verständnis von physiologischen und pathophysiologischen Vorgängen im Körper. Die moderne Bildgebung ermöglicht es einzelne Moleküle und ihre Wechselwirkungen im lebenden Organismus sichtbar zu machen, sowie Details einzelner Zellen oder auch den Aufbau ganzer Organe oder Tumore zu erforschen.

Biomedizinische Mikroskopie am Standort gestärkt

Heinze setzt dafür verschiedenste physikalische Kniffe und Ideen aus den Materialwissenschaften ein. Ihr Repertoire erstreckt sich über den Bau von Mikroskop-Prototypen, über spezielle Probenpräparationen und Nanobeschichtungen bis hin zur quantitativen 3-D-Bildanalyse mit maßgeschneiderten Auswerte-Pipelines. Durch die Einrichtung des neuen „Lehrstuhls für Molekulare Mikroskopie“ wird die biomedizinische Mikroskopie am Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin (RVZ) der Universität Würzburg weiter gestärkt und ausgebaut, vor allem mit erweiterten Räumlichkeiten und zusätzlichen Investitionsmitteln.

Zahlreiche Kollaborationen mit sowohl klinischen als auch grundlagenforschenden Kollegeninnen und Kollegen, sowie die Einbindung in drei laufende DFG Transregio-Sonderforschungsbereiche spiegeln die Passgenauigkeit ihrer Methoden wider. „Mir ist es wichtig, ein breites Spektrum an Fragestellungen von unseren Fluoreszenzverfahren profitieren zu lassen. Wir planen deshalb auch unsere aktuellen Methoden (vom Einzelmolekül bis zum ganzen Organ) weiterzuentwickeln, mit besonderem Augenmerk auf schnelle hochauflösende Verfahren, welche mit anderen bildgebenden Verfahren der Medizin kombinierbar sind bzw. komplementär nutzbar gemacht werden können“, betont Heinze.

Molekulare Mechanismen in lebenden Zellen und Organen erforschen

Die Fluoreszenz-basierte Bildgebung ist dabei ein ebenso faszinierendes wie unentbehrliches Werkzeug in der naturwissenschaftlichen Forschung. „In meiner Gruppe werden Verfahren zur Mikroskopie und Bildanalyse für biomedizinische Forschung entwickelt, mit dem Ziel, molekulare Komplexe in lebenden Zellen oder ganzen Organen untersuchen zu können. Wir kombinieren beispielsweise Konzepte der Zweiphotonen- und Lichtblattmikroskopie mit Computersimulationen, oder hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie mit Techniken der Materialforschung. Unsere neueste Entwicklung beinhaltet das Entwickeln und Herstellen nano-beschichteter Deckgläser für die Superhochauflösung. Unsere biokompatiblen metall-dielektrischen Beschichtungen wirken wie ein ‘Verstärker’ für verschiedene Fluoreszenz-Anwendungen und ermöglichen eine schnellere und präzisere Bildgebung“, erklärt Heinze.

Da diese minimal-invasive Methode für die Analyse von lebenden Zellen geeignet ist, erwartet die Wissenschaftlerin zum Beispiel faszinierende und detaillierte Einblicke in räumliche und zeitliche Verteilungsmuster von Membranrezeptoren, die normalerweise durch Fluoreszenzverfahren kaum zugänglich wären.

Heinze ist promovierte Physikerin und seit Ihrem Studium von Fluoreszenzverfahren begeistert. Schwerpunkt Ihrer Forschung ist seitdem die Entwicklung solcher Verfahren mit höchster zeitlicher und räumlicher Auflösung. Nach ihrer Doktorarbeit im Labor von Petra Schwille über Korrelationsverfahren in lebenden Zellen, die von der Max-Planck-Gesellschaft mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet wurde, verbrachte Katrin Heinze ihre Postdoc Zeit zunächst in Dresden und dann an der McGill Universität in Montreal im Labor von Paul Wiseman, wo sie sich erfolgreich neuartigen lithographischen und bildgebenden Verfahren widmete. Zurück in Europa führte sie ab Ende 2006 die Abteilung „Optical Engineering“ am Institut für Molekulare Pathologie in Wien bevor Sie 2011 ihre Forschungsgruppe am RVZ in Würzburg startete, mit dem Ziel krankheitsrelevante Prozessen und sowie der Architektur von Geweben bis hin zu biomolekularen Komplexen zu visualisieren und zu analysieren.