Les développeurs de microscopes ZEISS nominés pour le German Future Prize 2022

ZEISS Lattice Lightsheet 7 permet, pour la première fois, aux chercheurs biomédicaux d'observer des cellules vivantes en direct et en 3D pendant des heures, voire des jours. Ils étudient, par exemple, comment les cellules réagissent à certains agents actifs, ou ce qui se passe lorsque des virus ou des bactéries pénètrent dans les cellules.

"Surtout avec les maladies infectieuses, des études doivent être menées sur un système vivant si vous voulez acquérir de nouvelles connaissances", déclare Kalkbrenner, s'exprimant au nom de l'équipe. L'équipe a impliqué des utilisateurs potentiels à un stade précoce du développement. Ils ont ensuite testé le système et fourni des informations précieuses. Par exemple, un groupe a utilisé le système pour étudier le parasite du paludisme, responsable de près d'un demi-million de décès par an selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Le groupe de recherche de Melbourne, en Australie, a été l'un des premiers à utiliser le système. Avec ZEISS Lattice Lightsheet 7, ils ont pu capturer ce parasite, qui ne mesure qu'un µm, alors qu'il envahissait une cellule sanguine vivante. Pour la première fois, il a été possible d'étudier en direct et en 3D différentes étapes du cycle de vie de ce parasite très complexe.

Dans la recherche sur le cancer également, les scientifiques ont déjà acquis de nouvelles connaissances avec ZEISS Lattice Lightsheet 7. Le professeur Markus Sauer de l'Université Julius Maximilian de Würzburg étudie les immunothérapies, qui offrent potentiellement de meilleures chances de survie. Les cellules immunitaires sont retirées des patients et remaniées afin qu'elles puissent mieux identifier les cellules tumorales. Ces cellules CAR-T plus efficaces sont ensuite réinjectées dans la personne traitée. "Une compréhension exacte de l'interaction entre ces cellules CAR-T et les cellules tumorales est décisive pour optimiser l'immunothérapie personnalisée en termes d'impact et d'effets secondaires minimes", déclare Sauer. "Ici, la microscopie à feuille de lumière en réseau, avec sa capacité à capturer des molécules individuelles, joue un rôle particulièrement important."

Le problème pour les chercheurs qui étudiaient les cellules vivantes avec des microscopes à fluorescence était l'éclairement : les intensités du rayonnement laser utilisé sont supérieures à celles du soleil d'un facteur 1000 ou plus. Cette illumination intense peut endommager de façon permanente les cellules vivantes. Une réduction significative de ces dommages photo est obtenue avec la microscopie à feuille de lumière : contrairement à tous les autres microscopes, le faisceau laser - sous la forme d'une feuille de lumière - est appliqué uniquement dans la zone de mise au point de l'objectif. Bien que cela fonctionne bien pour les organismes plus grands, les lois de l'optique empêchent toujours le transfert de cette technologie à la biologie cellulaire. "Nous devons maîtriser le laser d'une manière spéciale afin que la lumière n'aille que là où un chercheur veut regarder et sans endommager indûment les cellules", explique Kalkbrenner. "Nous nous sommes donc appuyés sur l'idée des nappes lumineuses en treillis du lauréat du prix Nobel Eric Betzig et nous l'avons poussée plus loin."

En plus de cela, l'équipe a dû réorganiser complètement les lentilles d'objectif car les cellules se développent sur les lamelles dans des récipients de culture comme des boîtes de Petri ou des plaques multipuits. Ils ont développé un tout nouveau type d'optique de microscope qui permet à une personne de regarder à travers les récipients d'échantillon ‒ sous un angle et par le bas ‒ les cellules à l'intérieur sans artefacts. En particulier, les formats de plaques multipuits, qui sont si importants pour le développement d'agents actifs dans le processus de criblage à haute teneur, sont accessibles pour la première fois à un microscope à feuille de lumière. Tout cela a été développé pour créer un système compact et facile à utiliser avec un potentiel d'automatisation élevé.

« Nous sommes ravis d'être nominés pour le German Future Prize. C'est un clin d'œil à la force d'innovation significative de ZEISS, et cela reflète l'enthousiasme pour le développement et le courage de la pensée innovante qui imprègne et unifie les segments du groupe ZEISS », a déclaré le Dr Jochen Peter, membre du conseil d'administration de ZEISS. Groupe. « Les percées scientifiques réussissent lorsque les entreprises et les meilleurs chercheurs collaborent au sein d'un réseau. Chez ZEISS, le lien entre la science et l'industrie s'est développé tout au long de notre histoire, et il est fermement ancré dans la structure de l'entreprise.