Wenn die Fliege transparent wird

Wer ein Lebewesen bis in die Funktion einzelner Nervenzellen hinein verstehen will, hatte bislang ein Problem: Man kann Nervensysteme Schicht für Schicht aufschneiden – doch dadurch zerstört man unweigerlich zelluläre Strukturen im Gewebe. Die Analyse komplexer Nervenverbindungen ist dann kaum noch möglich. Die weitaus elegantere Methode ist die sogenannte „optische Klärung“der verschiedenen Gewebe in chemischen Verfahren. Das heißt: Man macht das Tier durchsichtig. Dabei ist nun Forschern an der TU Wien ein Durchbruch bis ins Kleinste gelungen. Und das soll auch dem Menschen zugutekommen.

In Fachsprache: Mit einem Ultramikroskop kann man nun zusammenhängende Nervengewebe aufnehmen und komplexe neuronale Netzwerke mit hoher Präzision abbilden, die vorher mit fluoreszierenden Molekülen markiert wurden – publiziert im Fachjournal Nature Communications. Marko Pende aus Wien erklärt: „Die Fruchtfliege Drosophila melanogaster ist für die Erforschung des Nervensystems besonders interessant, daher haben wir uns auf sie konzentriert. Leider ist es bei Insekten besonders schwierig, eine passende Klärungstechnik zu entwickeln. Damit das Gewebe durchsichtig wird, muss man es mit speziellen Chemikalien behandeln, und im Insektengewebe wurden durch diese Chemikalien die fluoreszierenden Moleküle bisher immer zerstört.“Außerdem enthalten Insekten Chitin, das sich kaum transparent machen lässt, Drosophila hat zusätzlich noch besonders hartnäckige Pigmente in den Augen. Die Wiener haben nun alle die Schwierigkeiten überwunden: mit einem verbesserten Chemikaliengemisch vollständig durchsichtige Fliegen, ohne die leuchtenden Marker zu zerstören; und die Genauigkeit des Mikroskops um das Dreifache gesteigert. Und wozu?

Die neue Technik soll helfen, das „Konnektom“der Drosophila zu entschlüsseln. Das bezeichnet die Anordnung der Verschaltungen im Nervensystem, den „Schaltplan“des Tieres. Dieser soll dann mit verschiedenen Verhaltensmustern der Drosophila in Verbindung gebracht werden. Zudem eignet sich Drosophila hervorragend zur Analyse von Genen, die beim Menschen zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson führen. Transparente Fliegen bieten nun die Gelegenheit, die komplexen Veränderungen des Nervensystems im Verlauf der Neurodegeneration zu verstehen.