Konzeptentwicklung eines Speckle-Mikroskops zur Untersuchung pathophysiologischer Veränderungen durch humane Autoantikörper gegen den NMDA-Rezeptor

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Krankheitsbild der NMDA-Rezeptor Enzephalitis und der Entwicklung neuartiger Technologien, mit dem Ziel weitere tiefgreifende Erkenntnisse im Zusammenhang mit dieser Autoimmunerkrankung zu gewinnen. Im ersten Abschnitt der Arbeit werden für die Untersuchungen etablierte höchstauflösende Fluoreszenz-Mikroskopieverfahren aus dem Bereich der Lokalisationsmikroskopie eingesetzt. Hierbei kommen spezielle rekombinante monoklonale Patienten aAK gegen die NR1-Untereinheit des NMDA-Rezeptors zur Anwendung. Durch die Lokalisationsmikroskopie wird die synaptische Rezeptordichte quantifiziert und somit die Auswirkung der aAK auf die Rezeptormorphologie untersucht. Zusätzlich dazu wurde die Messung mittels Lokalisationsmikroskopie in einen 10 µm coronalen Hirnschnitt einer Maus etabliert. Mit Hilfe der genutzten höchstauflösenden Mikroskopiemethoden konnte auch die Spezifität der rekombinanten monoklonalen Patienten aAK nachgewiesen werden. Der zweite Abschnitt der Arbeit befasst sich mit der Etablierung eines speziellen Mikroskopes der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie, welches auf Basis von sogenannten Speckle arbeitet. Es konnte ein kosteneffizienter Aufbau realisiert werden, welcher im Bereich von wenigen Sekunden ein höchstaufgelöstes Bild aufnimmt. Die gezeigte Auflösung war im Bereich von etablierten Verfahren der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie. Auf Grundlage des etablierten Mikroskops wurde ein Patent eingereicht und angenommen. Das Patent befasst sich mit der Möglichkeit die effektive Beleuchtungsfläche der Speckle durch die Nutzung von verschiedenen nichtlinearen physikalischen Effekten zu reduzieren. Somit kann der Detektionsbereich verkleinert und im Idealfall in einem Einzelmolekül-Regime genutzt werden. In einem letzten Punkt der Arbeit wird eine neuartige Kombinationsmöglichkeit von funktionellen Messungen in Form von MEA und morphologischen Messungen entwickelt. Das hier gezeigte ultradünne und hochtransparente MEA resultiert in einem Design und einer Materialkombination, so dass es für eine solche Verfahrenskombination eingesetzt werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass es bei Untersuchungen mit der Lokalisationsbasierten Mikroskopiemethodik zu keinen Einflüssen auf die optischen Ergebnisse kommt und die Oberflächeneigenschaften durch ihre Spezifität Anwendungsvorteile bringen.