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Struktur- und Funktionsanalyse / Bildgebung

Radiologie

Die Arbeitsgruppe Experimentelle Radiologie am Institut für Diagnostische Radiologie und Neuroradiologie befasst sich mit der Forschung und Entwicklung neuer bildgebender Verfahren zur Unterstützung einer modernen Diagnostik und Therapie.

Einen Schwerpunkt bildet die klinische und präklinische Magnetresonanztomographie. Im Mittelpunkt stehen dabei die Erprobung, Etablierung und Implementierung neuer Verfahren der Magnetresonanztomographie. Wir unterstützen die interdisziplinäre klinische und präklinische Forschung.

Für die Umsetzung der beschriebenen Ziele stehen folgende Geräte zur Verfügung:

  • 1.5 Tesla Avanto Siemens Healthcare, Universitätsmedizin Greifswald
  • 1.5 Tesla Aera Siemens Healthcare, Universitätsmedizin Greifswald
  • 3.0 Tesla Verio Siemens Healthcare, Universitätsmedizin Greifswald
  • 7.1 Tesla ClinScan Bruker, Biotechnikum – Walther Rathenau Strasse 49, Greifswald

Mitglieder:

  • Prof. (jr.) Jens-P. Kühn, Arbeitsgruppenleiter
  • Stefan Hadlich, Leitender Medizin-Technisch Angestellter
  • Katharina Kindermann, Kleintierärztin

Kontakt

Prof. (jr.) Dr. med. Jens-Peter Kühn
Universitätsmedizin Greifswald
Institut für Diagnostische Radiologie und Neuroradiologie
Experimentelle Radiologie

E-Mail: kuehnuni-greifswaldde
Telefon: 03834 86-6914

 

Die Arbeitsgruppe Funktionelle Bildgebung am Institut für Diagnostische Radiologie und Neuroradiologie befasst sich mit der Erfassung von funktioneller Repräsentation im Gehirn des Menschen. Zudem werden auch Untersuchungen zu strukturellen Gehirnveränderungen in Assoziation mit Krankheit und Lebensführung (SHIP-Studie; Untersuchung des Gehirns) durchgeführt.

Es gibt hierbei folgende Schwerpunkte:

  • Emotionsforschung gemeinsam mit dem Institut für Psychologie der Universität Greifswald
  • Erforschung der neuronalen Plastizität nach Training und nach Schädigung des Gehirns; Partner vor Ort ist hier vor allem Professor Platz als Chefarzt der BDH-Klinik Greifswald und die Neurologie der Universitätsmedizin Greifswald
  • Chronische Schmerzen; Partner vor Ort ist hierbei Professor T. Usichenko aus der Anästhesie der Universitätsmedizin Greifswald
  • Temporomandibuläre Schmerzen: Veränderungen der Repräsentation unter erfolg­reicher Therapie; Partner ist hierbei Prof. B. Kordaß von der Zahnmedizin Greifswald

Beispielstudie

Kreatives weiterschreiben von Texten im MRT
(Studie gemeinsam mit der Universität Hildesheim und der Neurologie der Universitätsmedizin Greifswald)

MRT_Schreiben.jpg
Studienteilnehmer im 3T Kernspintomographen
Gehirn.jpg
Statistische Karten der linken Großhirnhemisphäre von 50 Teilnehmern beim Planen einer Geschichte (Brainstorming, oben links) und beim Weiterführen einer Geschichte (kreatives Schreiben, oben rechts). Eine Vielzahl von Gehirnarealen ist bei diesen hochkomplexen Vorgängen involviert. Areale, die für die jeweiligen kognitiven Prozesse spezifisch sind, werden durch Kontrastie¬rung mit Kontrollaufgaben identifiziert: Brainstorming minus innerlich Wochentage auf¬zählen aktiviert den inferioren frontalen gyrus, den dorsalen prämotorischen Kortex, den temporo-parietalen Übergang und Areale der sekundären visuellen Verarbeitung (unten links). Kreatives Schreiben minus Abschreiben aktiviert den linken Temporalpol (unten rechts).

Links

Genauere Informationen zu den Projekten, der laufenden Förderung, den Publikationen, den Mitarbeitern und den methodischen Verfahren finden sich unter folgender Internetseite: www.baltic-imaging-center.de

 

Kontakt

Prof. Dr. med. Martin Lotze
Universitätsmedizin Greifswald
Institut für Diagnostische Radiologie und Neuroradiologie
Funktionelle Bildgebung

E-Mail: martin.lotzeuni-greifswaldde
Telefon: 03834 86-6899

 

Mikroskopie und Zytometrie

An der Universitätsmedizin Greifswald wurde zwischen 2010 und 2014 im ZIK HIKE eine umfangreiche Technologiestrecke zu Untersuchungen von Blutzellen etabliert.

Die Einheit bietet zunächst mikroskopische Untersuchungen an Zellen mittels hochleistungs-Fluoreszenzmikroskopen und einem Laser-Scanning Mikroskop (Leica SP5) an. Eine zweite Strecke ermöglicht Zellpopulationsuntersuchungen mittels Durchflusszytometrie (BD), bildgebender Durchflusszytometrie (Amnis Image Stream) und Zellsortierung (FACS ARIA III).

Am FACS ARIA III selektierte Zellen können in Mikroreaktionsgefäßen, Mikrotiterplatten oder auch direkt in gerätespezifischen Chips mit mikrofluiden Kanälen (Fluidigm) aufgefangen werden. Mittels dieser Chips können molekularbiologische Untersuchungen an zuvor  mittels FACS ARIA III selektierten Zellen mit automatisierten Systemen (Single Cell Autoprep system von Fluidigm) und high throughputGenexpressionsanalyse (BioMark System von Fluidigm) durchgeführt werden.

Laserscanning-Mikroskop Leica SP5

Das Mikroskop ist mit einer Reihe von Lasern zur Exitation von zahlreichen Fluorophoren ausgestattet. Es enthält neben einem Diodenlaser mit 405 nm Wellenlänge weitere Argon Laser mit den Wellenlängen 458 nm,476 nm, 488 nm, 496 nm und 514 nm sowie einen DPSS Laser mit 561 nm und einen HeNe Laser mit 633 nm Wellenlänge.

Das Mikroskop ist außerdem mit Hybriddetektoren als Zusatzmodul ausgerüstet um die Signalverarbeitung der oft schwachen Fluoreszenzsignale z.B. in bestimmten Biopsieproben deutlich zu verstärken. Die neuen Hybriddetektoren, weisen eine verbesserte “Signal-to-Noise” Ratio auf, so dass der Nachweis selbst von einzelnen Molekülen möglich wird.

Neben dem Leica Mikroskop stehen weiterhin ein aufrechtes (Nikon ECLIPSE 90 i) und ein invertes (Nikon ECLIPSE Ti) Fluoreszenz-Forschungsmikroskop mit digitaler Filmaufzeichnung für Zelluntersuchungen zur Verfügung.

Durchflusszytometrie

Für schnelle, analytische Routineanalysen steht im ZIK HIKE ein Durchflusszytometer BD LSR II bereit.

ImageStream-X

Die Immage Stream Technologie von Amnis kombiniert die quantitative Leistungsfähigkeit eines Durchflusszytometers mit der Bildanalyse (High Content Image Analysis). Das Gerät liefert gleichzeitig Information über die Morphologie der Zelle Lokalisation des Fluoreszenzsignals und der Populationsstatistik in einem weiten Anwendungsfeld.

Das Gerät ist eine Kombination von Durchflußzytometer und Fluoreszenzmikroskop und wird für die mikroskopische Bildanalyse von mehreren tausenden Zellen in Suspension eingesetzt. Dabei werden mittels einer empfindlichen Digitalkamera bis zu 12 Bilder von jeder einzelnen Zelle erstellt. Durch die Ausrüstung mit mehreren Lasern und entsprechenden Filtern ist es möglich bis zu 10 Fluoreszenzfarben gleichzeitig zu analysieren. Mit diesem Gerät kann u.a. die Lokalisation eines oder mehrerer Proteine in einer hohen Anzahl von Zellen automatisiert quantifiziert werden.

FACS Aria III

Mit Hilfe des Aria III ist es möglich u.a. Antigen-spezifische B-Lymphozyten zu sortieren. Um die Einsatzmöglichkeiten zu erweitern wurde ein Upgrade vorgenommen, das einen zusätzlichen UV-Laser und drei zusätzliche Fluoreszenzdetektoren umfasst. Somit können jetzt gleichzeitig 6 Parameter mit dem violet/UV-Laser gemessen werden. Die am FACS Aria III selektierten Zellen können für weitere genetische Untersuchungen auf Einzellzellebene mit Hilfe des Single Cell Autoprep Systems sowie des BioMark Systems genutzt werden.

Single Cell Auto Prep System

Durch das C1 Single-Cell Auto Prep System können die Genexpressionsanalysen auch in Einzelzellen durchgeführt werden. Die Genexpressionsanalysen in Einzelzellen ist bei der konventionellen Methodik wegen der geringen Menge und der Instabilität der RNA äußerst störanfällig. In dem C1 Single-Cell Auto Prep System erfolgt die Auflösung der Zellen, die Isolation der RNA und die Umschreibung in DNA in einer geschlossenen Umgebung und vollkommen automatisiert.

Aus B-Lymphozyten, die die zuvor mittels Fluorochrom-markiertem Antigen am FACS Aria III selektiert wurden, können nach automatischer Präparation der RNA und nachfolgender Umschreibung in DNA schließlich die Sequenzen der Bindungsregionen der betreffenden Antikörper gewonnen werden. Der Einbau der entsprechenden DNA-Sequenzen in spezielle Vektoren würde schließlich die Produktion rekombinanter IgG-Moleküle in Bakterien oder anderen Expressionssystemen (CHO Zellen) erlauben.

BioMark HD

Das BioMark HD von Fluidigm ist ein Real-Time PCR System für „high throughput“ PCR basierend auf einer Chip-Technologie mit mikrofluiden Kanälen und Reaktionskammern. Mit diesem Gerät können bis zu 96 cDNA Proben mit bis zu 96 Primer Paaren automatisch analysiert werden und über Nacht damit 9216 PCR Reaktionen liefern.

 

Nanotechnologie

An der Universitätsmedizin Greifswald wurde in 2015 die Core Unit „Struktur- und Funktionsanalyse/Bildgebung“ geschaffen.
Innerhalb dieser Core Uni bringt das ZIK HIKE einen Servicebereich „Elektronenmikroskopie“ unter der Leitung von Mykola Medvidov, Ph.D. ZIK HIKE ein.

Innerhalb dieses Servicebereiches werden die folgenden Leistungen angeboten:

SEM: Das Rasterelektronenmikroskop (englisch scanning electron microscope, SEM) wird für die topografische Untersuchung von organischem (z.B. tierisch, pflanzlich, Pilz, Bakterium) und anorganischem Material (z.B. Metalllegierung) verwendet. Mittels SEM wird die Materialoberfläche mit einem sehr fein gebündelten Elektronenstrahl abgetastet. Die Bandbreite des Untersuchungsmaterials ist groß: es können sowohl Zellen, Nano-Mikropartikel, Nano-Mikrostrukturierungen und Mikrokapseln, als auch ganze Organe und Organismen (Insekten) mikroskopiert werden.

STEM: Das Raster-Transmissionselektronenmikroskop (englisch scanning transmission electron microscopy, STEM) dient als Ersatz für niedrigauflösende Transmissionselektronenmikroskope. STEM ermöglicht die Untersuchung ultradünner Abschnitte biologischer Objekte in der Größenordnung von 100-300 nm sowie Nano-Mikropartikel und Mikrokapseln. Das ausreichend dünne Material wird durch das (Raster)-Transmissionselektronenmikroskop nicht abgetastet, sondern durchstrahlt.

EBL: Die Elektronenstrahllithographie (englisch electron beam lithography, EBL) ist eine spezielle Technik, um extrem kleine Strukturen (im nm-Bereich) zu erzeugen. Der Vorteil der Elektronenstrahllithographie ist das Produzieren dieser Nano-Mikrostrukturen für eine große Anwendungsvielfalt. Beispielsweise können Interaktionen von Zellen und Oberflächen, Immobilisierungen von Proteinen und Nanopartikel bis auf Ebene der Nano-Optik dargestellt, Mikroelektrodenarrays und Biochips produziert und integrierte Schaltkreise entworfen und getestet werden.

EDX: Die energiedispersive Röntgenspektroskopie (energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDX) verwendet Röntgenstrahlen um Elementzusammensetzungen und –verteilungen auf der Oberfläche von Proben zu erforschen. Obwohl EDX meistens für die Untersuchung anorganischen Materials verwendet wird, kann es auch dafür genutzt werden, Nanopartikel auf Zell- oder anderen biologischen Oberflächen zu studieren.

Nano_testB23.JPG

Kontakt

ZIK HIKE
Fleischmannstraße 42-44
17489 Greifswald

E-Mail: hikeuni-greifswaldde
Telefon: 03834 86-22344