Analyse von Leukodiapedese durch 4D mathematische Bild- und Bewegungsanalyse

Bilder einer 3D live Bildgebung der postkapillären Venole im Cremaster mit auswandernden Leukozyten. Endothelzellkontakte werden für PECAM (rot) gefärbt, Leukozyten werden genetisch gefärbt um GFP (grün) wiederzugeben. Der Pfeil markiert ein Neutrophil, das sich im Prozess der Diapedese durch Kontakte (obere Reihe), bzw. durch das "Loch", das an dieser Stelle sichtbar wird (untere Reihe) wenn man nur den roten Farbkanal aktiviert, befindet. Die Zeit ist oben in Minuten angegeben; Maßstabskala=20μm.
© Dietmar Vestweber, Christoph Brune

Projektleitung: Dietmar Vestweber, Christoph Brune
Projektlaufzeit: 07/2013 - 06/2015
Projektkennziffer: FF-2013-33

Der Fokus dieses Projekts ist die Mechanik von Zellen bei der in-vivo-Leukodiapedese, die durch 4D mathematische Analyse von live Fluoreszenz-Mikroskopie-Daten in vivo studiert wird. Leukozyten scheinen zwei unterschiedliche Transportwege bei der Überwindung von Barrieren aus Endothelzellen zu nehmen: 1.) können sie durch Kontakte zwischen Endothelzellen (parazellulär) oder 2.) durch den Zellkörper von Endothelzellen (transzellulär) transmigrieren. Durch eine direkte in-vivo-Analyse der Leukodiapedese untersuchen wir ob die Diapedese der Leukozyten von dem Typ der Leukozyten, vom Typ der Blutgefäße oder von der Art des untersuchten Gewebes abhängt. Zusätzlich wollen wir verstehen, ob die mechanischen Eigenschaften der Leukozyten-Transmigration für die beiden Transportwege unterschiedlich ausfällt. Visuelle Einschränkungen bei 4D live Fluoreszenz-Mikroskopie-Daten und eine genaue quantitative Analyse der Experimente erfordert komplexe mathematische Modelle, die unmittelbar an die Gegebenheiten der Leukozyten-Transmigration angepasst werden und damit über den Einsatz von üblicher kommerzieller 3D Bildgebungs- und Trackingsoftware hinausgeht.

Audiopodcast: Mathematisches Zell-Tracking – wie überwinden Immunzellen eine Barriere?