Freie Sicht ins Rückenmark

Durch Milchglas kann man nicht hindurchschauen, weil das Licht an seiner rauen Oberfläche gestreut wird. Es reicht, ein wenig Honig auf das Glas zu schmieren, die Oberfläche wird glatt, die Lichtstreuung nimmt ab und das trübe Milchglas wird durchsichtig. Ganz ähnlich funktioniert der Trick, den Frank Bradke und sein Team am deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Bonn einsetzen.

Der Forscher hält ein kleines Glas ins Licht. Darin – in einer durchsichtigen Flüssigkeit - ein wenige Millimeter großes faseriges Gebilde.

"Hier ist jetzt ein Rückenmark drin. So sieht das normalerweise aus."

Das feine Nervengewebe stammt von einer Maus. Dann zeigt Frank Bradke ein zweites Glas.

"So da sind jetzt vier Rückenmärke drin. Hier vorne sieht man ein kleines bisschen Blut. Aber ansonsten: wie Sie sehen, sehen Sie nichts."

Erst als Frank Bradke die Flüssigkeit abgießt, ist das Nervengewebe zu erkennen.

"Sie sehen eben vollkommen gläsern, vollkommen transparent aus."

Normalerweise ist Nervengewebe sichtbar, weil das Licht durch die verschiedenen Bestandteile, aus denen Nerven und Nervenhüllen bestehen, unterschiedlich gebrochen wird. Die einzelnen Nervenzellen und Nervenfasern sind hinter den Umhüllungen nicht zu sehen.

"Auf der einen Seite gibt es sehr viele Proteine, auf der anderen Seite sehr viele Fette und es gibt auch sehr viel Wasser darin. Und jede dieser Stoffklassen besitzt ganz spezielle Brechungseigenschaften für das Licht. Und dadurch wird das Licht gestreut und wir können nicht hindurch schauen."

Damit das Licht nicht gestreut, sondern einheitlich gebrochen wird, muss Frank Bradke das Gewebe zunächst entwässern. Dann löst er die Fette aus dem Präparat. Übrig bleiben die Proteine. Deshalb wird das Gewebe in eine Flüssigkeit eingelegt, die das Licht genau so bricht wie die Proteine.

"Und dadurch wird Licht eben nicht mehr gestreut, es wird nicht mehr anders gebrochen, sondern kann einfach durch das Gewebe hindurch gehen."

Das Rückenmark wird unsichtbar – auch unter dem Mikroskop. Im nächsten Schritt müssen die Nerven – und nur die Nerven wieder sichtbar gemacht werden. Deshalb bringen die Forscher die Nervenzellen mit Gentechnik dazu, grün fluoreszierende Farbstoffe zu produzieren. Die Nervenfasern leuchten dann grün. So lässt sich jede einzelne Nervenfaser unter dem Mikroskop erkennen, wie Frank Bradkes Mitarbeiterin, die Wissenschaftlerin Farida Hellal, demonstriert.

"Dies hier nennen wir ein Ultra-Mikroskop. Die Gewebeprobe unter dem Mikroskop durchleuchten wir von rechts und von links mit Laser-Licht. Das hier ist das Rückenmark einer Maus. Die Struktur können Sie sogar mit bloßem Auge erkennen. Und in der Vergrößerung sehen Sie die Nervenfasern, die einzelnen Axone."

Das Laserlicht durchstrahlt das Gewebe in verschiedenen Ebenen, ohne dass das Gewebe geschnitten werden muss. Auch die Nerven im Innern eines vollständigen Mäusegehirns kann Farida Hellal so sichtbar machen. Besonders wichtig ist die Methode für Wissenschaftler, die nach Methoden zur Behandlung von Rückenmarkverletzungen suchen. Sie wollen wissen, wie sich durchtrennte Fasern, sogenannte Axone, im Rückenmark regenerieren lassen.

"Was wir jetzt machen können: Wir können das regenerative Axon in seiner Gesamtheit betrachten. Wir können es über fünf Millimeter verfolgen. Wir können sehen: Woher kommt es, wie ist es gewachsen und wohin geht es? Und können sich letztendlich wieder Verschaltungen bilden?"

Die Forscher am Deutschen Zentrum für neurodegenerative Erkrankungen in Bonn können jetzt gewissermaßen zusehen, wie zerstörte Nervenfasern im Rückenmark wieder wachsen.