{"id":4822,"date":"2016-03-03T12:06:07","date_gmt":"2016-03-03T11:06:07","guid":{"rendered":"http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=4822"},"modified":"2016-03-07T11:48:58","modified_gmt":"2016-03-07T10:48:58","slug":"die-macht-der-dunklen-seite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/","title":{"rendered":"Die Macht der dunklen Seite"},"content":{"rendered":"
\"Die
Die dunkle Seite der Macht: Darth Vader am Mikroskop. Foto: Dettmar<\/figcaption><\/figure>\n

„Mehr Licht!“ \u2013 so lauteten, glaubt man seinem Arzt Carl Vogel, die letzten Worte des gr\u00f6\u00dften deutschen Dichters und Denkers Johann Wolfgang Goethe. Aus der Sicht der Fluoreszenzmikroskopie ist das kein guter Grundsatz. Die Kernidee der Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie (LSFM) liegt in der Macht der dunklen Seite. Anders gesagt: Sie folgt dem Prinzip, dass weniger manchmal viel mehr sein kann. Die schonende Beleuchtung empfindlicher Proben bei der LSFM birgt gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr die moderne Zell- und Entwicklungsbiologie.<\/p>\n

Die Fluoreszenzmikroskopie beruht auf dem Prinzip, leuchtf\u00e4hige Molek\u00fcle (Fluorophore) in einer Probe anzuregen und sie anhand des Lichts, das sie spontan aussenden, mit hoher Genauigkeit zu orten. Das Licht f\u00fcr die Anregung hat dabei eine andere Wellenl\u00e4nge als das Fluoreszenzlicht. In einem konventionellen oder konfokalen Epifluoreszenzmikroskop durchdringt das Anregungslicht die gesamte Probe und regt (aufgrund der Energieerhaltung)in jeder Ebene die gleiche Anzahl von Fluorophoren an. Um einen dreidimensionalen Datensatz aufzuzeichnen, sammelt man das Fluoreszenzlicht verschiedener Schichten ein, indem man mit dem Fokus von der Oberfl\u00e4che der Probe in die Tiefe wandert. Das bedeutet, dass bei jeder Aufnahme nicht nur die Fluorophore in der fokussierten Ebene angeregt werden, sondern alle Fluorophore in der Probe. Ben\u00f6tigt man zum Beispiel 100 Aufnahmen, um einen dreidimensionalen Datensatz aufzuzeichnen, dann wurden die Fluorophore in der Mitte (also in der f\u00fcnfzigsten Ebene), bereits 49-mal angeregt, bis sie im Fokus liegen.
\n[dt_call_to_action content_size=“normal“ background=“fancy“ line=“true“ animation=“fadeIn“]
\nFundamentale Grenzen der Fluoreszenzmikroskopie<\/strong><\/p>\n

    \n
  1. Fluorophore bleichen und werden w\u00e4hrend eines Experimentes verbraucht.<\/li>\n
  2. Viele metabolisch relevante endogene Molek\u00fcle absorbieren das gleiche Anregungslicht und werden ebenfalls abgebaut.<\/li>\n
  3. Die Anzahl der Fluorophore ist begrenzt und kann nicht beliebig erh\u00f6ht werden.<\/li>\n
  4. Aus 1 und 3 folgt, dass die Anzahl der f\u00fcr die Bildgebung verf\u00fcgbaren Photonen begrenzt ist.<\/li>\n
  5. Eine physiologisch akzeptable Belastung l\u00e4sst sich \u00fcber die Solarkonstante (circa 1,4 kW\/m\u00b2) absch\u00e4tzen und sollte in einem Mikroskop unter 1 nW\/\u03bcm\u00b2 beziehungsweise unter 100 mW\/cm\u00b2 liegen.
    \n[\/dt_call_to_action]<\/li>\n<\/ol>\n

    Seit einigen Jahren hei\u00dft die Alternative: Statt eine Probe am St\u00fcck zu beleuchten und zu beobachten, werden Anregungen und Aufnahmen \u00bbscheibenweise\u00ab durchgef\u00fchrt. Ein Lichtscheibenfluoreszenzmikroskop (LSFM) besteht in erster Linie aus einer Beobachtungseinheit, die der eines Epifluoreszenzmikroskops sehr stark \u00e4hnelt. Das Fluoreszenzlicht wird mit einem Mikroskopobjektiv, einem Fluoreszenzfilter, einer Tubuslinse und schlie\u00dflich einer Kamera aufgenommen. Es fehlt der dichroitische Spiegel, der das Anregungslicht herausfiltert, da dieses nicht \u00fcber das gleiche Mikroskopobjektiv eingekoppelt wird und damit auch nicht von oben (gr. epi) in die Probe f\u00e4llt. Das Besondere an einem LSFM ist, dass das Anregungslicht \u00fcber einen zweiten, unabh\u00e4ngigen Lichtpfad gef\u00fchrt wird und von der Seite in die Probe einstrahlt. Eine Zylinderlinse formt aus dem Lichtstrahl eine Scheibe beziehungsweise ein Blatt, das sich eng um die Fokalebene der Beobachtungsoptik schmiegt (Abb. 1). Das hat zur Folge, dass nur die Fluorophore angeregt werden, die sich in der Fokalebene befinden. Fluorophore, die, von dem Mikroskopobjektiv der Beobachtungsoptik aus gesehen, vor oder hinter dieser Ebene liegen, empfangen kein Licht und werden nicht angeregt. Sie k\u00f6nnen deshalb weder ausbleichen noch zum Bild beitragen.<\/p>\n

    Der gr\u00f6\u00dfte Vorteil der LSFM ist, dass ausschlie\u00dflich der Probenanteil beleuchtet wird, der sich in der Fokalebene des Detektionssystems befindet. Der hieraus resultierende \u00bbGewinn\u00ab f\u00fcr die Probe l\u00e4sst sich in Zahlen fassen. Er ergibt sich aus dem Verh\u00e4ltnis von Proben- und Lichtscheibendicke und liegt zwischen etwa zehn f\u00fcr Hefe und mehreren Hundert f\u00fcr Fruchtfliegen- und Zebrafischembryonen. Da konfokale Fluoreszenzmikroskope zudem eine Lochblende ben\u00f6tigen und ihre Detektoren nicht so effizient sind wie moderne Kameras, ist ein zus\u00e4tzlicher Faktor der Belastung mit Lichtenergie von f\u00fcnf bis f\u00fcnfzehn zu ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n

    Als noch recht junge Methode erweist sich LSFM vor allem in der Langzeitbeobachtung von dreidimensionalen (3D) lebenden Proben als besonders vorteilhaft. So finden sich immer mehr Publikationen in verschiedenen Bereichen der Zell- und Entwicklungsbiologie, in denen die besonderen Vorteile von LSFM genutzt werden.<\/p>\n

    Sph\u00e4roide als Tumormodell<\/h3>\n

    In der 3D-Zellbiologie werden h\u00e4ufig Sph\u00e4roide (Aggregate miteinander interagierender Zellen) als Modell verwendet. Sie werden aus mehreren Zellen geformt, die in einer nicht-adh\u00e4siven Umgebung Zell-Zell-Kontakte ausbilden. Im Prinzip k\u00f6nnen die meisten Zelltypen (zum Beispiel Prim\u00e4rzellen, Tumorzelllinien und \u00bbherk\u00f6mmliche\u00ab Zelllinien) Sph\u00e4roide bilden. In der Praxis gibt es unterschiedliche Methoden, sie zu erzeugen. Bei der Tropfen-Methode werden vereinzelte Zellen in einem Tropfen Medium auf eine nicht haftende Fl\u00e4che pipettiert, die dann kopf\u00fcber im Zellinkubator platziert wird. Die Zellen kommen, dank der Schwerkraft, am unteren Teil des Tropfens zusammen und bilden ein Aggregat. Eine andere Methode besteht darin, die Zellsuspension in Agarosebeschichtete oder nicht haftende, U-f\u00f6rmige Vertiefungen von Mikrotiterplatten zu pipettieren (Abb. 2a). Darin formen die vereinzelten Zellen im Verlauf von mehreren Stunden bis Tagen kompakte Sph\u00e4roide (Abb. 2b).<\/p>\n

    Der Sph\u00e4roid kann also bei Langzeit-Lebendaufnahmen optimal versorgt werden. Kurzum, durch die reduzierte Phototoxizit\u00e4t, das verminderte Bleichen der Fluorophore sowie die hohe Aufnahmegeschwindigkeit bietet LSFM eine gute M\u00f6glichkeit, Sph\u00e4roide \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum zu untersuchen. Abbildung 3a zeigt Bilder eines aus T47D-Brustkrebszellen geformten Sph\u00e4roids.<\/p>\n

    Sph\u00e4roide werden als Tumormodell verwendet und finden in der Wirkstoffsuche immer mehr Anklang, da sie den physiologischen Zustand eher repr\u00e4sentieren als ein zweidimensionaler \u00bbZellrasen \u00ab, der auf einer harten Plastikoberfl\u00e4che gewachsen ist. F\u00fcr die Tumorforschung ist eine detaillierte Beobachtung von Sph\u00e4roiden unerl\u00e4sslich. Lichtscheibenmikroskopie ist dabei eine gute Wahl, da Endpunktaufnahmen, die einen Blick ins Innere der Sph\u00e4roide gestatten, mit sehr guter Qualit\u00e4t und hoher Eindringtiefe angefertigt werden k\u00f6nnen. Lebende Sph\u00e4roide lassen sich mit LSFM auch \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume hinweg beobachten, da Effekte wie Sch\u00e4digung durch Licht (Phototoxizit\u00e4t) und Bleichen auf ein Minimum reduziert sind.<\/p>\n

     <\/p>\n

    [vc_row][vc_column][vc_accordion active_tab=“false“ title_size=“h3″ style=“3″][vc_accordion_tab title=“Abbildung 1″][vc_column_text]<\/p>\n

    \"\u00a9
    \u00a9 Stelzer EHK (2015) LSFM for quantitative biology, Nature Methods 12:23-27<\/figcaption><\/figure>\n

    Schematische Darstellung der LSFM. Eine biologische Probe befindet sich innerhalb eines Zylinders. Sie wird seitlich mit einer Lichtscheibe (zyan) bestrahlt. Das Fluoreszenzlicht (gr\u00fcn) wird in einem Winkel von 90\u00b0 erfasst.[\/vc_column_text][\/vc_accordion_tab][vc_accordion_tab title=“Abbildung 2″][vc_column_text]<\/p>\n

    \"\u00a9
    \u00a9 AG Stelzer<\/figcaption><\/figure>\n

    Formierung und Pr\u00e4paration von Sph\u00e4roiden<\/strong><\/p>\n

    2a<\/strong> Schematische Darstellung der Tropfen-Methode und der \u00dcberschichtung, die zur Formierung von Sph\u00e4roiden aus einzelnen Zellen eingesetzt werden.
    \n2b<\/strong> Formierung eines Sph\u00e4roiden aus 2.000 Einzelzellen \u00fcber etwa drei Stunden.
    \n2c<\/strong> LSFM-Probenkammer in der Frontalansicht auf das Detektionsobjektiv mit einem Sph\u00e4roiden, der in eine Agaroses\u00e4ule eingebettet ist.[\/vc_column_text][\/vc_accordion_tab][vc_accordion_tab title=“Abbildung 3″][vc_column_text]<\/p>\n

    \"\u00a9
    \u00a9 3a von Smyrek, Schmitz, H\u00f6tte, 3b aus A: Smyrek, Stelzer EHK et al. (2015) Live imaging of Tribolium castaneum embryonic development using light-sheet-based fluorescence microscopy, Nature Protocols 10:1486-1507)<\/figcaption><\/figure>\n

    LSFM-Aufnahmen eines Sph\u00e4roiden und eines Rotbraunen Reismehlk\u00e4fer Embryos (\u00bbTribolium-castaneum\u00ab)<\/strong><\/p>\n

    3a<\/strong> Der Sph\u00e4roid wurde aus 300 Brustkrebszellen geformt, in denen die Zellkerne mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert sind. Er wird als Projektion des Bildstapels und in zwei Einzelebenen entlang unterschiedlicher Achsen dargestellt.
    \n3b<\/strong> Lebendaufnahme der Gastrulation eines transgenen \u00bbTribolium castaneum\u00ab-Embryos. Gezeigt werden Projektionen an drei
    \nZeitpunkten. Man sieht, wie sich die Keimbl\u00e4tter entwickeln. Der K\u00e4fer hat die Aufnahmedauer von 50 Stunden ohne sichtbare Sch\u00e4den \u00fcberlebt und Nachkommen erzeugt. Insgesamt wurden mehr als 200 Stapel zu jeweils 170 Bildern und entlang jeweils vier Raumrichtungen aufgenommen. Das entspricht mehr als 140.000 Bildern beziehungsweise 400 GByte.[\/vc_column_text][\/vc_accordion_tab][vc_accordion_tab title=“Abbildung 4″][vc_column_text]<\/p>\n

    \"\u00a9
    \u00a9 4a von Smyrek, Schmitz, Strobl, 4b von Pampaloni, Mattheyer, Schmitz, Fischer.<\/figcaption><\/figure>\n

    Beispiele f\u00fcr LSFM-Datenverarbeitung<\/strong><\/p>\n

    4a<\/strong> Dreidimensionales Rendering eines T47D-Sph\u00e4roiden mit Mathematica und eines \u00bbTribolium castaneum\u00ab-Embryos mit Amira.
    \n4b<\/strong> Dreidimensionale Segmentierung eines T47D-Sph\u00e4roids bestehend aus etwa 5000 Zellen.[\/vc_column_text][\/vc_accordion_tab][\/vc_accordion][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n

     <\/p>\n

    Wie bekomme ich den Sph\u00e4roid in ein LSFM? Hier bieten sich je nach Fragestellung verschiedene Arten der Pr\u00e4paration an. Die klassische Methode ist die Pr\u00e4paration der Probe in einer Agaroses\u00e4ule, die dann in die LSFM-Probenkammer gesetzt wird (Abb. 2c). Hierf\u00fcr wird der Sph\u00e4roid zun\u00e4chst in lauwarme fl\u00fcssige Agarose, einen Gelbildner, \u00fcberf\u00fchrt und dann in eine Glaskapillare aufgezogen. Nachdem die Agarose ausgeh\u00e4rtet ist, wird sie so zurechtgeschnitten, dass sie auf den Probenhalter im Mikroskop gesteckt werden kann. Ein d\u00fcnner Stift an der Oberseite des Probenhalters wird in die Kapillare gef\u00fchrt und dr\u00fcckt den Teil der Agaroses\u00e4ule, in dem sich der Sph\u00e4roid befindet, am anderen Ende heraus. Die polymerisierte Agarose fungiert als engmaschiges Netz, das f\u00fcr Stabilit\u00e4t sorgt und den Sph\u00e4roid w\u00e4hrend der Aufnahme in seiner Position h\u00e4lt. Zus\u00e4tzlich erlaubt die Agarose den Austausch von Gasen und N\u00e4hrstoffen mit dem in der Probenkammer befindlichem Medium.<\/p>\n

    Wachsende Embryonen in 3-D beobachten<\/h3>\n

    Ein zweites gro\u00dfes Anwendungsfeld von LSFM ist die Entwicklungsbiologie. W\u00e4hrend des letzten Jahrzehnts haben sich mehrere Techniken f\u00fcr das Beobachten von Embryonen etabliert und neue Modellorganismen durchgesetzt. Einer der wichtigsten Faktoren bei der Untersuchung von Entwicklungsprozessen ist, die dreidimensionale Integrit\u00e4t der Probe zu bewahren und deren Wachstum nicht zu behindern. \u00c4hnlich wie bei Sph\u00e4roiden k\u00f6nnen Embryonen in Agaroses\u00e4ulen eingebettet werden, was f\u00fcr einige Organismen (etwa bei der Fruchtliege, Drosophila melanogaster) problemlos funktioniert. Bei Tribolium castaneum, dem Rotbraunen Reismehlk\u00e4fer, hat sich eine andere Technik als Erfolg versprechend erwiesen: Der Embryo wird kopf\u00fcber auf die Spitze einer Agarose-Halbkugel \u00bbgeklebt\u00ab. Der Einsatz von Teflonr\u00f6hrchen erlaubt es, Zebrafisch-Embryonen in sehr niedrig konzentrierter Agarose einzubetten und dadurch den Einfluss auf das Gr\u00f6\u00dfenwachstum zu minimieren. Auch M\u00e4useembryonen wurden schon mit LSFM beobachtet. Hierf\u00fcr wurde ein Acrylstab mit kleinen \u00bbTaschen\u00ab verwendet, in die die Embryonen platziert wurden. Alle genannten Techniken f\u00fcr die Aufnahme im LSFM haben eines gemeinsam: Statt die Probe, wie in der konventionellen Mikroskopie, an das Mikroskop anzupassen, werden bei LSFM die Pr\u00e4paration und das Mikroskop an die Probe angepasst.<\/p>\n

    Wie bekommt man einen Embryo nun zum \u00bbLeuchten\u00ab? Letztlich haben sich drei grundlegende Standards etabliert, die bei den meisten Modellorganismen der Entwicklungsbiologie gel\u00e4ufig und mit LSFM kompatibel sind: (1) Die Injektion oder Applikation von fluoreszierenden Farbstoffen, (2) die Injektion oder Applikation von Boten-RNA (mRNA), die f\u00fcr Fluoreszenzproteine kodiert, und (3) die Herstellung von transgenen Organismen, die Fluoreszenzproteine exprimieren. Die ersten beiden Methoden lassen sich verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig schnell umsetzen, erfordern aber Manipulationen der Probe. Expressionsort und Zeitfenster lassen sich nur bedingt beeinflussen. Bei der letztgenannten Methode m\u00fcssen im Vorfeld mehr Zeit und Arbeit investiert werden. Daf\u00fcr kann die Probe ohne weitere Vorbereitung in das Mikroskop gesetzt werden. Expressionsort und Zeitfenster lassen sich unabh\u00e4ngig festgelegen. Gerade der Aspekt der hohen zeitlichen Aufl\u00f6sung kombiniert mit geringer Phototoxizit\u00e4t und Bleichen machen LSFM zu einer idealen Methode f\u00fcr Langzeit-Lebendbeobachtungen in der Entwicklungsbiologie. Bei der Arbeit mit lebenden, sich \u00fcber mehrere Stunden, Tage oder sogar Wochen entwickelnden Proben ist es \u00e4u\u00dferst wichtig, dass der Einfluss der Beobachtungsmethode auf die Probe minimiert wird.<\/p>\n

    Deshalb ist es auch wichtig, stringente Qualit\u00e4tsstandards f\u00fcr die Arbeit festzulegen. Bei der Beobachtung von Insektenembryonen wird der Embryo nach der Aufnahme unter physiologischen Bedingungen weiter inkubiert und anschlie\u00dfend \u00fcberpr\u00fcft, ob er schl\u00fcpft, sich zum gesunden Tier entwickelt und Nachkommen zeugen kann. Nur so wird sichergestellt, dass durch den Energieeintrag w\u00e4hrend der Aufnahme keine Sch\u00e4den am untersuchten Objekt hervorgerufen wurden und dass die Aufnahme die Wildtyp-Entwicklung abbildet. Eine Beispielaufnahme von drei Zeitpunkten w\u00e4hrend der Gastrulation des Rotbraunen Reismehlk\u00e4fers Tribolium castaneum<\/em> ist in Abbildung 3b gezeigt. Die Gastrulation ist eine der wichtigsten Phasen der Embryonalentwicklung, bei der sich die drei Keimbl\u00e4tter bilden. Jedes Keimblatt hat im weiteren Verlauf der Embryogenese eine andere Funktion: Aus dem \u00e4u\u00dferen entsteht beispielsweise das Nervensystem, aus dem mittleren die glatte Muskulatur und aus dem inneren das Verdauungssystem.<\/p>\n

    Suche nach der Stecknadel im Datenhaufen<\/h3>\n

    Eine gro\u00dfe Herausforderung in der Anwendung der LSFM in der Zell- und Entwicklungsbiologie besteht darin, die multidimensionalen Daten zu visualisieren und zu verarbeiten. \u00dcblicherweise liegt der Umfang einer Aufnahme f\u00fcr ein Experiment schnell im Bereich von mehreren 100 Gigabyte bis zu einigen Terabyte. F\u00fcr die Beobachtung der Embryogenese von Tribolium castaneum<\/em> \u00fcber einen Zeitraum von f\u00fcnf Tagen wird bereits circa 1 Terabyte an Bildern generiert. Der Experimentator muss daher einiges beachten: (1) Aufgrund der Menge lassen sich die Daten nur begrenzt \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume abspeichern. (2) Komplexit\u00e4t und Umfang der Daten machen aus der Analyse eines untersuchten Prozesses das sprichw\u00f6rtliche Suchen nach der \u00bbStecknadel im Heuhaufen\u00ab. (3) Die Leistung vieler Rechensysteme reicht h\u00e4ufig nicht aus, um eine Verarbeitung in einem vern\u00fcnftigen zeitlichen Rahmen zu erm\u00f6glichen. (4) Es bedarf einer Folge von spezialisierten Programmen f\u00fcr die Extraktion der relevanten Information. Aus diesen Gr\u00fcnden gestaltet sich die qualitative und quantitative Auswertung der Daten als komplex und zeitaufwendig. Schnelle, automatisierte Verarbeitungsabl\u00e4ufe und Programme sind also gerade f\u00fcr LSFM essenziell.<\/p>\n

    Gl\u00fccklicherweise schreitet die Entwicklung leistungsf\u00e4higer Systeme f\u00fcr die Datenverarbeitung stetig voran. Schnelle, mehrkernige Prozessoren, gro\u00dfe Arbeits- und Festplattenspeicher, schnelle Flashspeicher und die M\u00f6glichkeit, auf massiv parallel arbeitenden Grafikkarten zu rechnen, geh\u00f6ren heute zum Standard vieler Arbeitsgruppen und erm\u00f6glichen es, viele Terabyte gro\u00dfe Datens\u00e4tze zu verarbeiten. Computer-Cluster sind zudem h\u00e4ufig arbeitsgruppen\u00fcbergreifend vorhanden und deutlich leichter zu nutzen als noch vor einigen Jahren. F\u00fcr die Visualisierung existiert eine Gruppe von kommerziellen, hoch spezialisierten Programmen, die es erlauben, Terabyte gro\u00dfe 3-D-Datens\u00e4tze als Funktion der Zeit darzustellen. Damit ist es m\u00f6glich, einen fundierten Einblick in die Daten zu bekommen, aber auch, sie Nichtexperten leichter zug\u00e4nglich zu machen. Abbildung 4a zeigt beispielhaft gerenderte Bilder eines Sph\u00e4roids und eines Tribolium castaneum<\/em>-Embryos.<\/p>\n

    Mittlerweile existiert eine Vielzahl frei zug\u00e4nglicher Programme f\u00fcr die Bildverarbeitung. Hierzu z\u00e4hlen die frei verf\u00fcgbaren Programme Fiji, Icy, Cell Profiler oder Ilastik. Siebieten Basisfunktionen, aber auch spezialisierte Erweiterungen f\u00fcr einige der g\u00e4ngigsten Verarbeitungsschritte an. Sofern die Bildverarbeitung in eine Analysefolge eingebettet werden soll, bedarf es jedoch meist umfangreicherer Programme. Hier bieten kommerzielle Plattformen wie Mathematica<\/em> oder Matlab<\/em> neben zahlreichen M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Bildverarbeitung auch Funktionen f\u00fcr die weiterf\u00fchrende statistische Auswertung und Analyse. Die Qualit\u00e4t der Aufnahmen mit LSFM erm\u00f6glicht eine umfangreiche quantitative Datenanalyse: Die automatische Erkennung von Objekten in Bildern (Segmentierung) kann auf zellul\u00e4rer und subzellul\u00e4rer Ebene durchgef\u00fchrt werden. Anschlie\u00dfend k\u00f6nnen Merkmale von Zellen und Organellen extrahiert werden. Dank der hohen zeitlichen Aufl\u00f6sung k\u00f6nnen Zellen und Strukturen \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume verfolgt und zellul\u00e4re Stammb\u00e4ume rekonstruiert werden. Abbildung 4b zeigt beispielhaft die Segmentierung aller Zellkerne eines Sph\u00e4roids.<\/p>\n

    Allerdings erfordern die vielen unterschiedlichen Anwendungen eine stetige Neu- und Weiterentwicklung von Algorithmen und Programmen f\u00fcr die Bildverarbeitung. Aus den Bed\u00fcrfnissen der Verarbeitung der aufgenommenen Bilddaten entstehen v\u00f6llig neue Arbeitsfelder, in denen sich Fachleute aus den Bereichen Informatik, Bioinformatik, Mathematik und Physik auf die Verarbeitung und Auswertung biologischer Bilddaten spezialisieren.<\/p>\n

    Die angef\u00fchrten Aspekte zeigen das hohe Potenzial und die Wichtigkeit von LSFM im Bereich der Zell- und Entwicklungsbiologie. Allerdings ist LSFM noch ein sehr junges Feld, und wir haben grade erst begonnen, ihr Potenzial auszusch\u00f6pfen. Wir d\u00fcrfen uns also sicherlich in den n\u00e4chsten Jahren auf sehr spannende Entwicklungen freuen.<\/p>\n

    [dt_call_to_action content_size=“small“ background=“fancy“ line=“true“ animation=“fadeIn“]
    \nDie Autoren<\/strong><\/p>\n

    Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer<\/strong> (2. von links), geboren 1959, studierte Physik und arbeitete von 1979 bis 1983 am Max-Planck-Institut f\u00fcr Biophysik. Seine Doktorarbeit schloss er 1987 am EMBL in Heidelberg ab. Insgesamt arbeitete er 28 Jahre als Wissenschaftler am EMBL in den Bereichen Physikalische Optik, Biophysik, Zellbiologie und Entwicklungsbiologie. Er entwickelte neue Ans\u00e4tze zur modernen Mikroskopie, die in biologischen Projekten zur Anwendung kommen. Seit 2011 nimmt er einen Ruf auf eine W3-Professur in der Physikalischen Biologie<\/a> wahr. Sein Labor ist am Buchmann Institut<\/a> angesiedelt.\u00a0ernst.stelzer@physikalischebiologie.de<\/p>\n

    \"\u00a9
    \u00a9 Dettmar<\/figcaption><\/figure>\n

    Katharina H\u00f6tte<\/strong> (links) und Isabell Smyrek<\/strong> sind Zellbiologie-Doktorandinnen und arbeiten daran, die Methodik der dreidimensionalen Zellkultur zur verfeinern und alternative Modelsysteme zu Tierversuchen zu etablieren. Frederic Strobl<\/strong> (Mitte) ist Doktorand f\u00fcr Entwicklungsbiologie und vergleicht die Embryonalentwicklung mehrerer Insektenspezies, indem er genetische Werkzeuge mit moderner Mikroskopie verbindet. Alexander Schmitz<\/strong> ist Bioinformatik-Doktorand und besch\u00e4ftigt sich mit der quantitativen Auswertung von Mikroskopiedaten, indem er Algorithmen f\u00fcr die Erkennung und Analyse subzellul\u00e4rer Strukturen entwickelt.
    \n[\/dt_call_to_action]<\/p>\n

    Der Artikel ist erschienen in „Forschung Frankfurt“ 2\/2015: „Die Macht der dunklen Seite<\/a>„.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    „Mehr Licht!“ \u2013 so lauteten, glaubt man seinem Arzt Carl Vogel, die letzten Worte des gr\u00f6\u00dften deutschen Dichters und Denkers Johann Wolfgang Goethe. Aus der Sicht der Fluoreszenzmikroskopie ist das […]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":4836,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_eb_attr":"","_price":"","_stock":"","_tribe_ticket_header":"","_tribe_default_ticket_provider":"","_ticket_start_date":"","_ticket_end_date":"","_tribe_ticket_show_description":"","_tribe_ticket_show_not_going":false,"_tribe_ticket_use_global_stock":"","_tribe_ticket_global_stock_level":"","_global_stock_mode":"","_global_stock_cap":"","_tribe_rsvp_for_event":"","_tribe_ticket_going_count":"","_tribe_ticket_not_going_count":"","_tribe_tickets_list":"[]","_tribe_ticket_has_attendee_info_fields":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"post_folder":[],"class_list":["post-4822","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-forschung"],"yoast_head":"\nDie Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"en_GB\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Die Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"„Mehr Licht!“ \u2013 so lauteten, glaubt man seinem Arzt Carl Vogel, die letzten Worte des gr\u00f6\u00dften deutschen Dichters und Denkers Johann Wolfgang Goethe. Aus der Sicht der Fluoreszenzmikroskopie ist das […]\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt\" \/>\n<meta property=\"article:published_time\" content=\"2016-03-03T11:06:07+00:00\" \/>\n<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2016-03-07T10:48:58+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"400\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"300\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:type\" content=\"image\/jpeg\" \/>\n<meta name=\"author\" content=\"-\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Written by\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"-\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:label2\" content=\"Estimated reading time\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data2\" content=\"14 minutes\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\\\/\\\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"Article\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#article\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/\"},\"author\":{\"name\":\"-\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#\\\/schema\\\/person\\\/8e55ea338fb65d1ce87a91565d1f1739\"},\"headline\":\"Die Macht der dunklen Seite\",\"datePublished\":\"2016-03-03T11:06:07+00:00\",\"dateModified\":\"2016-03-07T10:48:58+00:00\",\"mainEntityOfPage\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/\"},\"wordCount\":2807,\"publisher\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#organization\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2016\\\/03\\\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg\",\"articleSection\":[\"Forschung\"],\"inLanguage\":\"en-GB\"},{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/\",\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/\",\"name\":\"Die Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#website\"},\"primaryImageOfPage\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#primaryimage\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2016\\\/03\\\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg\",\"datePublished\":\"2016-03-03T11:06:07+00:00\",\"dateModified\":\"2016-03-07T10:48:58+00:00\",\"breadcrumb\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#breadcrumb\"},\"inLanguage\":\"en-GB\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"ReadAction\",\"target\":[\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/\"]}]},{\"@type\":\"ImageObject\",\"inLanguage\":\"en-GB\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#primaryimage\",\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2016\\\/03\\\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg\",\"contentUrl\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2016\\\/03\\\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg\",\"width\":400,\"height\":300,\"caption\":\"Darth Vader am Mikroskop. Foto: Dettmar\"},{\"@type\":\"BreadcrumbList\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/forschung\\\/die-macht-der-dunklen-seite\\\/#breadcrumb\",\"itemListElement\":[{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":1,\"name\":\"Startseite\",\"item\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/\"},{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":2,\"name\":\"Die Macht der dunklen Seite\"}]},{\"@type\":\"WebSite\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#website\",\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/\",\"name\":\"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt\",\"description\":\"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t | Neues aus Forschung, Lehre, Studium\",\"publisher\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#organization\"},\"potentialAction\":[{\"@type\":\"SearchAction\",\"target\":{\"@type\":\"EntryPoint\",\"urlTemplate\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/?s={search_term_string}\"},\"query-input\":{\"@type\":\"PropertyValueSpecification\",\"valueRequired\":true,\"valueName\":\"search_term_string\"}}],\"inLanguage\":\"en-GB\"},{\"@type\":\"Organization\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#organization\",\"name\":\"Goethe-Universit\u00e4t\",\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/\",\"logo\":{\"@type\":\"ImageObject\",\"inLanguage\":\"en-GB\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#\\\/schema\\\/logo\\\/image\\\/\",\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2022\\\/03\\\/800px-Goethe-Logo.png\",\"contentUrl\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2022\\\/03\\\/800px-Goethe-Logo.png\",\"width\":800,\"height\":436,\"caption\":\"Goethe-Universit\u00e4t\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#\\\/schema\\\/logo\\\/image\\\/\"}},{\"@type\":\"Person\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/#\\\/schema\\\/person\\\/8e55ea338fb65d1ce87a91565d1f1739\",\"name\":\"-\",\"description\":\"Dieser Beitrag wurde von der Online-Redaktion ver\u00f6ffentlicht. Wenn der Beitrag von einem Gastautoren verfasst wurde, findet sich dieser Hinweis am Ende des jeweiligen Artikels.\",\"sameAs\":[\"http:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/autoren\"],\"url\":\"https:\\\/\\\/aktuelles.uni-frankfurt.de\\\/en\\\/author\\\/redaktion\\\/\"}]}<\/script>\n<!-- \/ Yoast SEO plugin. -->","yoast_head_json":{"title":"Die Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","robots":{"index":"index","follow":"follow","max-snippet":"max-snippet:-1","max-image-preview":"max-image-preview:large","max-video-preview":"max-video-preview:-1"},"canonical":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/","og_locale":"en_GB","og_type":"article","og_title":"Die Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","og_description":"„Mehr Licht!“ \u2013 so lauteten, glaubt man seinem Arzt Carl Vogel, die letzten Worte des gr\u00f6\u00dften deutschen Dichters und Denkers Johann Wolfgang Goethe. Aus der Sicht der Fluoreszenzmikroskopie ist das […]","og_url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/","og_site_name":"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","article_published_time":"2016-03-03T11:06:07+00:00","article_modified_time":"2016-03-07T10:48:58+00:00","og_image":[{"width":400,"height":300,"url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg","type":"image\/jpeg"}],"author":"-","twitter_card":"summary_large_image","twitter_misc":{"Written by":"-","Estimated reading time":"14 minutes"},"schema":{"@context":"https:\/\/schema.org","@graph":[{"@type":"Article","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#article","isPartOf":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/"},"author":{"name":"-","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/person\/8e55ea338fb65d1ce87a91565d1f1739"},"headline":"Die Macht der dunklen Seite","datePublished":"2016-03-03T11:06:07+00:00","dateModified":"2016-03-07T10:48:58+00:00","mainEntityOfPage":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/"},"wordCount":2807,"publisher":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#organization"},"image":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#primaryimage"},"thumbnailUrl":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg","articleSection":["Forschung"],"inLanguage":"en-GB"},{"@type":"WebPage","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/","name":"Die Macht der dunklen Seite | Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","isPartOf":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#website"},"primaryImageOfPage":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#primaryimage"},"image":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#primaryimage"},"thumbnailUrl":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg","datePublished":"2016-03-03T11:06:07+00:00","dateModified":"2016-03-07T10:48:58+00:00","breadcrumb":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#breadcrumb"},"inLanguage":"en-GB","potentialAction":[{"@type":"ReadAction","target":["https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/"]}]},{"@type":"ImageObject","inLanguage":"en-GB","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#primaryimage","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg","contentUrl":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/03\/blog_forschung_Darth-Vader-am-Mikroskop.jpg","width":400,"height":300,"caption":"Darth Vader am Mikroskop. Foto: Dettmar"},{"@type":"BreadcrumbList","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/die-macht-der-dunklen-seite\/#breadcrumb","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"name":"Startseite","item":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/"},{"@type":"ListItem","position":2,"name":"Die Macht der dunklen Seite"}]},{"@type":"WebSite","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#website","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/","name":"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","description":"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t | Neues aus Forschung, Lehre, Studium","publisher":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#organization"},"potentialAction":[{"@type":"SearchAction","target":{"@type":"EntryPoint","urlTemplate":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?s={search_term_string}"},"query-input":{"@type":"PropertyValueSpecification","valueRequired":true,"valueName":"search_term_string"}}],"inLanguage":"en-GB"},{"@type":"Organization","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#organization","name":"Goethe University Frankfurt","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/","logo":{"@type":"ImageObject","inLanguage":"en-GB","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/logo\/image\/","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/800px-Goethe-Logo.png","contentUrl":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/800px-Goethe-Logo.png","width":800,"height":436,"caption":"Goethe-Universit\u00e4t"},"image":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/logo\/image\/"}},{"@type":"Person","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/person\/8e55ea338fb65d1ce87a91565d1f1739","name":"-","description":"Dieser Beitrag wurde von der Online-Redaktion ver\u00f6ffentlicht. Wenn der Beitrag von einem Gastautoren verfasst wurde, findet sich dieser Hinweis am Ende des jeweiligen Artikels.","sameAs":["http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/autoren"],"url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/author\/redaktion\/"}]}},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4822","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4822"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4822\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4836"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4822"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4822"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4822"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=4822"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}