Ein internationales Forschungsteam aus der Universität zu Köln und der Universität Tokio hat einen innovativen Calcium-Sensor entwickelt, der bedeutende Fortschritte in der Bildgebung von Nervenzellen im Gehirn ermöglicht. Laut der Universität zu Köln ist dieser neue Sensor nicht nur heller als frühere rote Sensoren, sondern er kombiniert auch die besten Eigenschaften roter und grüner Calcium-Sensoren. Dies gestattet tiefere Einblicke in die neuronale Aktivität und eröffnet neue experimental-technische Möglichkeiten.
Der Sensor, bekannt als PinkyCaMP, zeigt eine herausragende Photostabilität und ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis, was besonders bei schwierigen Bedingungen vorteilhaft ist. Diese Eigenschaften machen ihn zum hellsten und am besten geeigneten roten fluoreszierenden Calcium-Sensor, der bis dato entwickelt wurde. Seine Nutzung ermöglicht Echtzeitbeobachtungen neuronaler Netzwerke, indem er aufleuchtet, während die Nervenzellen aktiv sind.
Neue Technologien für die Neurowissenschaften
PinkyCaMP wird durch das Fluoreszenzprotein mScarlet angetrieben, was zuvor keine erfolgreiche Biosensorentwicklung ermöglicht hatte. Diese Entwicklung, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde, legt den Grundstein für zahlreiche Anwendungen in der Neurowissenschaft.
Ein anderer vielversprechender Fortschritt im Bereich der neurologischen Forschung ist die holografische Bildgebungstechnologie, die von einem europäischen Forschungsteam aus Deutschland, Tschechien und Belgien unter dem Projekt NEUROGATE entwickelt wird. Diese Technologie basiert auf einem holografischen Endoskop, das mit haarfeinen optischen Fasern ausgestattet ist und die Sichtbarmachung neuronaler Prozesse in lebenden Organismen mit hoher Präzision ermöglicht, wie die Leibniz-IPHT berichtet.
Mit einem Budget von 2,5 Millionen Euro, gefördert durch den European Innovation Council (EIC), zielt dieses Projekt darauf ab, Langzeitbeobachtungen von neuronalen Schaltkreisen, auch in tiefen Hirnregionen, zu ermöglichen. Dies könnte einen entscheidenden Beitrag zur Erforschung neurologischer Erkrankungen wie Alzheimer und Epilepsie leisten.
Kommerzialisierung und Anwendung
Professor Dr. Tomáš Čižmár leitet die Forschungsabteilung am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) und hat seit 2017 an der Entwicklung holographischer Endoskope gearbeitet. 2024 wurde Čižmár für seine Beiträge in den Life-Sciences mit dem Preis des tschechischen Bildungsministers und dem Life-Sciences-Preis der Europäischen Gesellschaft für Mikroskopie ausgezeichnet.
Ein zentrales Partnerunternehmen ist das Jenaer Start-up DeepEn, das 2024 von Mitgliedern von Čižmárs Gruppe gegründet wurde. Es hat sich auf die Kommerzialisierung dieser bahnbrechenden Technologie spezialisiert und erhielt im selben Jahr den Sonderpreis für junge Unternehmen beim Thüringer Innovationspreis. Sergey Turtaev, CEO von DeepEn, betont das Ziel, wissenschaftliche Durchbrüche in marktfähige Anwendungen zu überführen.