Neuer Hybrid-Pixel-Detektor für die Kryo-Elektronenmikroskopie

Im Nano-Argovia-Projekt HPDET-EM arbeiten Fachleute für Elektronenmikroskopie von der Universität Basel und dem Paul Scherrer Institut unter der Leitung von Professor Dr. Timm Maier (Biozentrum, Universität Basel) mit dem Team von Dr. Sacha de Carlo von DECTRIS AG (Baden-Dättwil) zusammen, um einen neuen Hybrid-Pixel-Detektor zu installieren und zu testen. Das neue Gerät soll ganz spezifisch auf die Besonderheiten der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) abgestimmt sein und damit die Erfolgsgeschichte der Kryo-EM in den Life Sciences fortführen.

Dreidimensionale Struktur
Die Kryo-Elektronenmikroskopie hat sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Neue Methoden der Datenverarbeitung und verbesserte Elektronendetektionskameras haben dazu geführt, dass nun einzelne Aminosäuren identifiziert werden können. Mithilfe der Daten aus Kryo-EM-Analysen lässt sich heute die dreidimensionale Struktur von Proteinen bestimmen, die beispielsweise notwendig ist, um Lebensprozesse und die Entstehung von Krankheiten zu verstehen oder auch neue Medikamente zu entwickeln.

Im Gegensatz zur Röntgenkristallographie, die noch immer vorwiegend zur Identifikation der räumlichen Proteinstruktur verwendet wird, ist bei der Kryo-EM-Analyse die Kristallisation des Proteins nicht erforderlich. Dank der mit dem Nobelpreis ausgezeichneten, von dem Schweizer Professor Dr. Jacques Dubochet entwickelten Kryo-EM-Methode, werden die Probe schockgefroren, sodass Wasser blitzschnell zu amorphem Eis erstarrt. Die Probe wird dann aus verschiedenen Richtungen analysiert und durch Computerprogramme die dreidimensionale Elektronendichte errechnet, die schliesslich zu Aufklärung der räumlichen Struktur führt. Nachteilig bei der Kryo-EM sind die hohen Kosten für moderne Elektronenmikroskope und Detektoren sowie der hohe Zeitaufwand der Analysen.

 
«Wir sind zuversichtlich, dass die Zusammenarbeit, die auf die Integration dieser vielversprechenden Detektortechnologie in den Life-Sciences Kryo-EM Workflow sowie in das etablierte Netzwerk innerhalb der Life-Sciences- und EM-Community abzielt, DECTRIS dabei helfen wird, dieses wichtige neue Marktsegment zu erreichen.»

Dr. Sacha de Carlo, Global Sales Manager EM bei Dectris

 

Besser für Kryo-EM
In dem Nano-Argovia-Projekt HPDET-EM wird nun ein Hybrid-Pixel-Detektor getestet, der besser den Bedürfnissen der Kryo-Elektronenmikroskopie entspricht, als Modelle, die für Synchrotron- und Röntgenanalysen verwendet werden.

Die Firma DECTRIS, Weltmarktführer im Bereich der Hybrid-Pixel-Detektoren, arbeitet dabei mit den Spezialisten der Universität Basel Prof. Dr. Timm Maier, Dr. Mohamed Chami und Prof. Dr. Michael Steinmetz vom Paul Scherrer Institut zusammen.
Bei den Hybrid-Pixel-Detektoren wird ein Halbleitersensor und der Auslesechip unabhängig voneinander optimiert und hergestellt und dann elektrisch gekoppelt. Dabei werden einzelne Module aneinandergereiht.

Die Forschenden installieren und testen nun einen neuen von DECTRIS entwickelten Hybrid-Pixel-Detektor, der eine hohe Auslesegeschwindigkeit und Empfindlichkeit besitzt. Sie entwickeln die notwendigen Protokolle für die Bedienung und Analyse in Verbindung mit Kryo-EM, um die Technologie für die Anwendung in den Biowissenschaften noch weiter voranzutreiben.

Weitere Information

DECTRIS
Paul Scherrer Institut
Biozentrum, Universität Basel