Information-enhanced fluorescence imaging based on smart labels

Promovendus/a: Franziska Luisa Bierbüße

Promotor(en): Prof. dr. Peter Dedecker

Biologie is complex. Hoewel fluorescentiemicroscopie al veel inzichten biedt in biologische processen, blijven sommige biologische functies verborgen en kunnen ze momenteel niet worden waargenomen. Verdere verbeteringen van microscopietechnieken zullen de verkregen informatie over complexe biologische stalen vergroten. Er zijn bijvoorbeeld extra voordelen te behalen op het gebied van de beeldkwaliteit. Gekwantificeerde studies van interessante moleculen of de visualisatie van meerdere biologische structuren tegelijkertijd verbeteren ook het biologische begrip. Tijdens mijn doctoraat heb ik deze behoeften aangepakt en vier nieuwe methodologieën voorgesteld. Ze zijn gebaseerd op slimme labels – zogenaamde reversibel schakelbare fluorescerende eiwitten. Deze labels zijn gevoelig voor lichtinstraling en hun eigenschappen kunnen hierdoor worden gecontroleerd. Ten eerste heb ik op een computationeel efficiënte manier de beeldkwaliteit verbeterd van de microscopietechniek 'super-resolution optical fluctuation imaging', die kan profiteren van deze fluorescerende eiwitten. Vervolgens heb ik interessante moleculen, zoals calcium, gekwantificeerd, waarbij ik een meet- en data-analyseconcept combineerde dat gebruik maakt van slimme labels. Verder heb ik een simulatietool AniSim geleverd om fluorescentie-anisotropie-experimenten wiskundig te modelleren en te bestuderen en een vooruitzicht gegeven hoe dit onderzoek naar grote moleculen met behulp van slimme labels kan bevorderen. Ten slotte werd een techniek geïntroduceerd die vier verschillende overlappende biologische structuren visualiseert en onderscheidt. De voorgestelde instrumenten bieden nieuwe mogelijkheden en bieden inzichten in de complexe wereld van de biologie.