Forschende von Helmholtz Munich und der Technischen Universität München haben mit QIScope ein neues Mikroskopsystem entwickelt, das Biolumineszenz in lebenden Zellen deutlich präziser sichtbar macht. Die innovative Technologie basiert auf Quanten-Bildsensoren, die extrem schwache Lichtsignale zuverlässig erfassen können.
Dank höherer Auflösung, größerem Sichtfeld und schonender Bildgebung bei Biolumineszenz ermöglicht QIScope eine langzeitstabile Beobachtung lebender Zellen mit minimaler Störung. Damit eröffnen sich neue Perspektiven für biowissenschaftliche Fragestellungen von der Zellforschung bis zur Wirkstoffentwicklung.
Biolumineszenz – präzise Zellbeobachtung ohne Störung
Biolumineszenz ist ein bildgebendes Verfahren, das ohne externe Lichtquellen auskommt. Das macht sie besonders geeignet für Langzeituntersuchungen lebender Zellen, da keine phototoxischen Effekte auftreten. Die bisherige Herausforderung: Die extrem geringe Lichtintensität erschwerte eine hochauflösende Bildgebung.
QIScope überwindet diese technische Barriere durch die Integration sogenannter Quanta Image Sensors (QIS), die in lichtarmen Bedingungen empfindlicher reagieren als etablierte EMCCD-Kameras. In Kombination mit einem von Teleskopen inspirierten optischen Aufbau entstand ein leistungsfähiges System, das schwächste Lichtsignale detektiert und detailliert darstellt.
Ein Werkzeug für die Lebenswissenschaften
Mit QIScope lassen sich dynamische Prozesse wie Vesikeltransport oder Proteinverhalten auch bei sehr niedrigen Konzentrationen verfolgen – und das über längere Zeiträume. Neben Biolumineszenz ist das System auch mit weiteren Bildgebungsverfahren wie Epifluoreszenz kombinierbar.
Damit eignet sich QIScope für ein breites Anwendungsspektrum: von Einzelzellanalysen über Organoidforschung bis hin zu präklinischen Modellen. Für viele biowissenschaftliche Disziplinen bedeutet dies einen Zugang zu sensitiven Live-Cell-Analysen mit minimalem Eingriff in das Zellverhalten.
Originalpublikation: Ma et al.,…, Cui 2025: A Telescopic Microscope Equipped with a Quanta Image Sensor for Live-Cell Bioluminescence Imaging. Nature Methods. https://doi.org/10.1038/s41592-025-02694-3