4D tracking
Spermien haben ein chirales Gedächtnis
Die Befruchtung des weiblichen Ei kulminiert in einer komplexen Selektion eines einzelnen Spermiums aus Millionen von Spermien nach einer Säuger-Ejakulation. Die Selektion selbst besteht aus herausfordernden, zu überwindenden Barrieren im weiblichen Reproduktionstrakt, die die Spermien schwimmend zu überwinden trachten, um zur Stelle der Befruchtung zu gelangen. Das DHM® wird in dieser Publikation zur Untersuchung der flagellaren Wellenform sowie des Schwimmverhaltens der Spermien eingesetzt.
Einzigartige Vorteile des Lyncée Tec DHM®
- Schnelle, verzögerungsfreie Aufnahmen, kein zeitraubendes XYZ-Scanning
- Gesamter 4D (3D plus Zeit) Bahnverlauf rekonstruiert aus jedem einzelnen der pro Zeitpunkt aufgenommenen Hologramme
- Aufnahmegeschwindigkeit: 194 Bilder/sec, bis zu 100’000 Bilder/sec mit Hochgeschwindigkeits-DHM®
Material und Methoden
- Biologisches Modell: Maus-, Bovine- und Humane-Spermien, gesammelt nach anerkannten ethischen Protokollen.
- DHM®: T1000, 10x/0.3 NA, 20x/0.4 NA and 40x/0.6 NA Objektive.
- Datenanalyse: Visualisierung der Spermien-Flagellum in 4D mit einem kundenspezifischen Spyder Skript von Lyncée Tec. Visualisierung des Pfads des schwimmenden Spermiums in 4D mit der Gizmo Funktion von IgorPro. IgorPro Funktionen wurden auch zur Darstellung des Pfads in den Polarkoordinaten verwendet.
Resultate
Das DHM® erlaubt neue, quantitative Messungen, sowohl für die flaggellare Wellenform wie auch das Schwimmverhalten von Spermien. Das ermöglicht neue Forschung in Bezug auf wie das Spermium die torsiale Kraft generiert, speichert und wieder abruft, die der flagellaren Wellenbewegung zugrunde liegt.
Publiktionen
Michael Muschol, Caroline Wenders und Gunther Wennemuth
Lyncée Tec lieferte uns eine komplette Messanordnung bestehend aus DHM, Inkubationskammer und Fluoreszenzmodul, um einfach Aufnahmen von Spermien, ohne sie zu stören, machen zu können. Wie gezeigt erlaubt die 4D Tracking Möglichkeit des Lyncée Tec DHM-Mikroskops mit 194 Bildern/sec in hoher zeitlicher Auflösung die Aufzeichnung des Bahnverlaufs des Spermiums im Raum. In Kombination mit anderen Softwaretools sind wir damit in der Lage, innerhalb des Bildfelds mit der Lyncée Tec eigenen Tracking Software den gesamten Bahnverlauf exakt aufzuzeichnen. Dieses neue, einzigartige Messsystem ermöglicht uns den Zugang zu einem ganz neuen Forschungsfeld im Gebiet der männlichen Reproduktion.
Bakterien 4D-Tracking
Motilität (Bewegung), ist eine wichtige Charakteristik im Leben. Sie ist die Basis fundamentaler biologischer Phänomene wie Mikroben, die parasitische Infektionen abgrasen über Inter-Mikrobiom-Kommunikation bis zur Säuger-Reproduktion. Motile Mikroorganismen sind dadurch unentbehrliche Lebensformen auf der Erde, nicht nur wegen deren Fülle, sondern auch wegen deren Funktionen. Das Verstehen dieser Vortriebsmechanismen ist essentiell zum Verstehen biologischer Systeme und deren Nachahmung z.B. durch Nanomaschinen. Das alles hat einen nicht unbedeutenden Einfluss für mehrere Gebiete, angefangen von Life Science über Material Science bis zur Umweltwissenschaft.
Einzigartige Vorteile des Lyncée Tec DHM®
- Schnelle, verzögerungsfreie Aufnahmen, kein zeitraubendes XYZ-Scanning
- Gesamter 4D (3D plus Zeit) Bahnverlauf rekonstruiert aus jedem einzelnen der pro Zeitpunkt aufgenommenen Hologramme
- Aufnahmegeschwindigkeit: 194 Bilder/sec, bis zu 100’000 Bilder/sec mit Hochgeschwindigkeits-DHM®
Material und Methoden
- Biologisches Modell: Vibrio coralliilyticus Bakterium eingetaucht in Wasser
- DHM® Lösung: DHM® T1000 mit 4D-Tracking Softwaremodul
- Elektrophysiologisches Messen: 5 mm x 5 mm x 0.2 mm (LxWxH)
Resulte
Das DHM® erfasst eine aktive Umorientierung zweier Bakterien (hervorgehoben in Rot) und demonstriert damit die Fähigkeit, auch unvermittelte Richtungsänderung zu dokumentieren. Dazu vermisst das DHM® quantitativ Grösse und physiologischer Zustand von Mikroorganismen.
“Wir haben zuerst mehrere andere Systeme zum Verfolgen von Bakterien probiert, und waren sehr positiv überrascht von der einfachen Bedienung und den unmittelbar vorliegenden Resultaten bei der Lyncée Tec Lösung”
