Wie verhalten sich Immunzellen bei einer Verletzung? Sie schwärmen aus und greifen z.B. eindringende Bakterien an, um den Körper zu schützen. Um dies verfolgen zu können, entwickelt Prof. Dr. Matthias Gunzer von der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen ein Mikroskop, mit dem Leben gerettet werden soll. Um die Immunzellen messen zu können, muss für ein Zeitraffervideo alle acht Sekunden ein Bild gemacht werden. Ein herkömmliches Mikroskop mit einem Objektiv kann nur vier Proben gleichzeitig analysieren. „Das ist zu langsam, um große Probenanzahlen zu untersuchen und wertvolle Strategien für Diagnostik und Therapie abzuleiten. Daher bauen wir ein Multi-Lens-System und entwickeln KI-gestützte Software. Es wird 96-mal schneller sein“, erklärt Gunzer.
384 Filme gleichzeitig drehen
Der Direktor des Instituts für Experimentelle Immunologie und Bildgebung forscht mit den Duisburger Elektroingenieuren Prof. Dr. Anton Grabmaier, Prof. Dr. Hendrik Wöhrle und Dr. Reinhard Viga sowie einem Team um Dr. Jianxu Chen vom ISAS in Dortmund. Professor Gunzers Team hat die biomedizinische Expertise, das Systemdesign in Hard- und Software kommt aus Duisburg und die neue, KI-basierte Analyse-Software aus Dortmund. Das auf drei Jahre angelegte Vorhaben hat im Juni 2025 begonnen, nach zwölf Jahren Vorbereitung. Es ist nun ein Prototyp entstanden, der bereits 16 Objektive nutzt. In einem nächsten Schritt sollen auf eine postkartengroße Standardlochplatte 96 schlanke Objektive nebst komplexer Videotechnik montiert werden, mit denen man 384 Filme gleichzeitig drehen kann.
Krankheiten erkennen oder Wirkstoffe entwickeln
„Um die Anforderungen an Hochdurchsatzanalysen zu erfüllen, entwickeln wir eine Software mit Echtzeit-Verfolgung, die ohne leistungsstarke externe Computer auskommt“, erläutert Dr. Chen. „Das ist beispielsweise möglich, da Edge Devices, also parallel arbeitende kleine Prozessoren, die zeitintensive Bildanalyse übernehmen, auch mit KI“, ergänzt Dr. Viga. Die Daten werden unmittelbar ausgewertet, weil es lebenswichtig sein kann, die Ergebnisse schnell zu haben: „Manchmal sind die Immunzellen gestört“, sagt Prof. Dr. Gunzer. „Wenn wir wissen, wie sie sich bewegen, können wir Krankheiten erkennen oder Wirkstoffe entwickeln, die ihr Tempo steuern.“
Vorteile bei Sepsis oder Krebs
So ließe sich mit dem ComplexEye ablesen, ob jemand auf der Intensivstation kurz vor einer Sepsis stehe. Innerhalb weniger Stunden wäre das Ergebnis da, und ein Wirkstoff könnte verabreicht werden. Auch bei Krebs liefere die Bewegungsfähigkeit dieser Zellen wertvolle Anhaltspunkte für die Diagnostik und Therapie. Gemeinsam mit Partnern an der UDE und dem Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e.V. wurden für das Projekt 1,3 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben; davon fließen knapp 400.000 Euro an die Medizinische Fakultät.
Quelle: idw/UK Essen
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