Aktuelles › ZEISS · Mikro­sko­p­ent­wick­ler für Deut­schen Zukunfts­preis 2022 nominiert

ZEISS Lat­tice Lights­heet 7 ermög­licht die scho­nende 3D-Abbil­dung leben­der Zelle

Das Bun­des­prä­si­di­al­amt gab heute im Deut­schen Museum in Mün­chen die Nomi­nie­run­gen zum Deut­schen Zukunfts­preis bekannt. Die ZEISS Exper­ten Dr. Tho­mas Kalk­bren­ner, Dr. Jörg Sie­ben­mor­gen und Ralf Wol­le­schen­sky sind für den Deut­schen Zukunfts­preis 2022 nominiert.
Ihr Pro­jekt: das neu­ar­tige Mikro­skop ZEISS Lat­tice Lights­heet 7 für die scho­nende 3D-Abbil­dung leben­der Zel­len. Durch die Kom­bi­na­tion aus pro­ben­scho­nen­der Bild­ge­bung und hoher Auf­lö­sung kön­nen Forscher*innen mit dem Sys­tem sub­zel­lu­läre Dyna­mi­ken in 3D über Stun­den und Tage beob­ach­ten, was andere Mikro­sko­pie-Tech­ni­ken bis­her nicht zulie­ßen. Das eröff­net neue Mög­lich­kei­ten bei­spiels­weise für die Krebs­for­schung oder das Ver­ständ­nis frü­her Ent­wick­lungs­sta­dien des Lebens. Bun­des­prä­si­dent Frank-Wal­ter Stein­meier ehrt mit dem Preis Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­ler und ihre Inno­va­tio­nen, die wirt­schaft­li­ches Poten­zial ent­fal­ten und Arbeits­plätze schaffen.

Der leben­den Zelle auf der Spur

ZEISS Lat­tice Lights­heet 7 ermög­licht bio­me­di­zi­ni­schen Forscher*innen erst­mals, lebende Zel­len über Stun­den oder Tage hin­weg in live und 3D zu beob­ach­ten. Sie unter­su­chen damit bei­spiels­weise, wie die Zel­len auf bestimmte Wirk­stoffe reagie­ren oder was geschieht, wenn Viren oder Bak­te­rien in Zel­len eindringen.

„Beson­ders bei Infek­ti­ons­krank­hei­ten muss am leben­den Sys­tem unter­sucht wer­den, wenn man hier neue Erkennt­nisse gewin­nen will“, so Team­spre­cher Kalk­bren­ner. Das Team hatte früh­zei­tig in der Ent­wick­lung poten­zi­elle Anwen­der ein­ge­bun­den, die das Sys­tem getes­tet und wert­vol­len Input gege­ben haben. Eine Gruppe erforscht bei­spiels­weise mit dem Sys­tem den Mala­ria-Para­si­ten, der laut Welt­ge­sund­heits­or­ga­ni­sa­tion (WHO) welt­weit jähr­lich knapp eine halbe Mil­lion Todes­op­fer for­dert. Die For­scher­gruppe aus Mel­bourne in Aus­tra­lien, die das Sys­tem mit als eine der ers­ten ein­ge­setzt haben, konnte mit dem ZEISS Lat­tice Lights­heet 7 den Pro­zess des Ein­drin­gens die­ses nur ein µm gro­ßen Para­si­ten in eine lebende Blut­zelle auf­neh­men und erst­mals ver­schie­dene Sta­dien die­ses super­kom­ple­xen Para­si­ten­kreis­laufs live und in 3D untersuchen.

Auch in der Krebs­for­schung haben Wissenschaftler*innen mit ZEISS Lat­tice Lights­heet 7 bereits neue Erkennt­nisse gewin­nen kön­nen. Prof. Dr. Mar­kus Sauer von der Julius-Maxi­mi­li­ans-Uni­ver­si­tät Würz­burg forscht zu den Immun­the­ra­pien, die als Hoff­nungs­trä­ger für bes­sere Über­le­bens­chan­cen gel­ten. Dabei wer­den Patient*innen Abwehr­zel­len ent­nom­men und so ver­än­dert, dass sie die Tumor­zel­len bes­ser erken­nen. Diese effek­ti­ve­ren CAR-T-Zel­len wer­den den Erkrank­ten dann mit­tels Infu­sion wie­der zuge­führt. „Das genaue Ver­ständ­nis der Wech­sel­wir­kung zwi­schen die­sen CAR-T-Zel­len und Tumor­zel­len ist für die Opti­mie­rung der per­so­na­li­sier­ten Immun­the­ra­pie hin­sicht­lich Effek­ti­vi­tät und mini­ma­len Neben­wir­kun­gen von ent­schei­den­der Bedeu­tung“, so Sauer. „Hier­bei kann ins­be­son­dere die ein­zel­mo­le­külemp­find­li­che Lat­tice-Lights­heet-Mikro­sko­pie wich­tige Bei­träge leisten.“

Der gebän­digte Laser

Das Pro­blem, mit dem Wissenschaftler*innen bei der Unter­su­chung leben­der Zel­len mit Fluo­res­zenz­mi­kro­sko­pen bis­her kon­fron­tiert waren, liegt in der Beleuch­tung: die Inten­si­tä­ten der ver­wen­de­ten Laser­strah­lung sind um den Fak­tor 1000 und höher als die der Sonne. Diese inten­sive Beleuch­tung kann lebende Zel­len nach­hal­tig schä­di­gen. Eine ent­schei­dende Ver­rin­ge­rung die­ser Pho­to­schä­di­gung wird durch die soge­nannte Licht­blatt­mi­kro­sko­pie erreicht: Anders als bei allen ande­ren Mikro­sko­pen wird dabei die Laser­strah­lung – in Form eines Licht­blat­tes – nur in den Bereich ein­ge­bracht, der sich im Fokus des Objek­tivs befindet.

Wäh­rend das für grö­ßere Orga­nis­men gut funk­tio­niert, ver­hin­dern die Gesetze der Optik jedoch die Über­tra­gung die­ser Tech­no­lo­gie auf die Zell­bio­lo­gie. „Wir müs­sen den Laser auf beson­dere Art und Weise bän­di­gen, damit Licht nur noch dort­hin kommt, wo eine For­sche­rin oder ein For­scher auch hin­gu­cken will, ohne Zel­len unnö­tig zu schä­di­gen“, erklärt Kalk­bren­ner. „Dazu haben wir die Idee der Lat­tice Lights­he­ets von Nobel­preis­trä­ger Eric Bet­zig auf­ge­grif­fen und weiterentwickelt.“

Der schiefe Blick durchs Glas

Dar­über hin­aus musste das Team die Objek­tive völ­lig neu anord­nen, da Zel­len auf Deck­glä­sern in Kul­tur­ge­fä­ßen wie Petri­scha­len und Mul­ti­well­plat­ten wach­sen. Sie ent­wi­ckel­ten eine völ­lig neu­ar­tige Mikro­skop-Optik, mit der man schräg von unten durch die Pro­ben­ge­fäße auf die darin befind­li­che Zelle schauen kann, ohne dass es zu Bild­feh­lern kommt. Ins­be­son­dere die für die Wirk­stoff­ent­wick­lung, dem soge­nann­ten „High Con­tent Scree­ning“, so wich­ti­gen Mul­ti­well-Plat­ten­for­mate wer­den damit erst­mals für ein Licht­blatt­mi­kro­skop zugäng­lich. All das wurde zu einem ein­fach zu bedie­nen­den, kom­pak­ten Sys­tem mit hohem Auto­ma­ti­sie­rungs­po­ten­tial entwickelt.

„Wir freuen uns sehr über die Nomi­nie­rung für den Deut­schen Zukunfts­preis. Sie stellt einen Leis­tungs­be­weis der hohen Inno­va­ti­ons­kraft von ZEISS dar und spie­gelt den Ent­wick­lungs­geist und Mut zu inno­va­ti­vem Den­ken wider, der sich als ver­bin­den­des Ele­ment durch die Spar­ten der ZEISS Gruppe zieht“, so Dr. Jochen Peter, Mit­glied des Vor­stands der ZEISS Gruppe, und ergänzt: „Wis­sen­schaft­li­che Durch­brü­che gelin­gen ins­be­son­dere, wenn Unter­neh­men und Spit­zen­for­schung ver­netzt zusam­men­ar­bei­ten, bei ZEISS ist die Ver­bin­dung zwi­schen Wis­sen­schaft und Wirt­schaft his­to­risch gewach­sen und fest in der Unter­neh­mens­struk­tur verankert.“
Deut­scher Zukunfts­preis 2022: Mikro­sko­p­ent­wick­ler von ZEISS im Kreis der Besten

Eine Ehrung für inno­va­tive inge­nieur- und natur­wis­sen­schaft­li­che Leistungen

Der Deut­sche Zukunfts­preis, der Preis des Bun­des­prä­si­den­ten für Tech­nik und Inno­va­tion, wird seit 1997 jähr­lich ver­ge­ben und gehört zu den wich­tigs­ten Wis­sen­schafts­aus­zeich­nun­gen in Deutsch­land. Er ehrt her­aus­ra­gende tech­ni­sche, inge­nieur- und natur­wis­sen­schaft­li­che sowie Soft­ware- und Algo­rith­men-basierte Leis­tun­gen, die zu anwen­dungs­rei­fen Pro­duk­ten füh­ren. Die hoch­ka­rä­tige Jury des Deut­schen Zukunfts­prei­ses wählt in einem mehr­stu­fi­gen Pro­zess aus einer Viel­zahl an Pro­jek­ten jedes Jahr drei For­scher­teams und ihre Inno­va­tion in die End­runde des Prei­ses, den „Kreis der Bes­ten“. Neben der Inno­va­ti­ons­leis­tung bewer­tet die Jury dabei auch das wirt­schaft­li­che und gesell­schaft­li­che Poten­zial der Ent­wick­lung. Der Preis wird vom Bun­des­prä­si­den­ten Frank-Wal­ter Stein­meier am 26. Okto­ber 2022 in Ber­lin verliehen.

Wei­tere Infor­ma­tio­nen zu den Nomi­nie­run­gen und zum Deut­schen Zukunfts­preis fin­den Sie unter: www.deutscher-zukunftspreis.de

Inno­va­tion als Teil der Unternehmensidentität

Inno­va­tion hat Tra­di­tion bei ZEISS. Sie ist sozu­sa­gen in der DNA des Unter­neh­mens ver­an­kert. Als Teil der Unter­neh­mens-Stra­te­gie steht sie immer in einem gesamt­ge­sell­schaft­li­chen Kon­text und ist gleich­zei­tig die Grund­lage für wei­te­res Wachs­tum der ZEISS Gruppe. Daher inves­tiert ZEISS drei­zehn Pro­zent sei­nes Umsat­zes in For­schungs- und Entwicklungsarbeit.

Opti­sche Tech­no­lo­gien sind essen­zi­ell für den Fort­schritt in Lebens­wis­sen­schaf­ten, Medi­zin, Infor­ma­ti­ons­tech­no­lo­gie und Tele­kom­mu­ni­ka­tion, Auto­mo­tive, Con­su­mer und vie­len ande­ren Berei­chen. Künf­tige Kun­den­be­dürf­nisse mit Pro­duk­ten, Dienst­leis­tun­gen, Lösun­gen und Geschäfts­mo­del­len zu erfül­len, Mehr­wert zu bie­ten und Nut­zen zu brin­gen, sind die Anlie­gen aller ZEISS Innovationen.

ZEISS war schon mehr­fach für den Deut­schen Zukunfts­preis nomi­niert, 2020 sogar mit zwei Teams. Für die Ent­wick­lung der EUV-Litho­gra­phie wurde das For­scher-Team von ZEISS, TRUMPF und Fraun­ho­fer mit dem Deut­schen Zukunfts­preis 2020 ausgezeichnet.