Untersuchung dynamischer Prozesse und pathologischer Veränderungen in menschlichen Zellkernen mittels Axialtomographie und multispektraler Bildfolgenanalyse

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Dieses Projekt beinhaltet grundlegende Untersuchungen zur Dynamik Sub-chromosomaler Foci in Zellkernen lebender Zellen. Ein modellbasierter Bildverarbeitungsalgorithmus zur volumenerhaltenden Segmentierung solcher unterhalb der optischen Auflösung liegender Objekte wird als Basis für ein Single-Particle Tracking benutzt. Dadurch erhaltene Trajektorien der subchromosomalen Foci erlauben die Bestimmung von individuellen und wechselseitigen Diffusionskonstanten, Art der Diffusion, Untersuchungen zur Persistenz von Volumen und anderer geometrischer Parameter. Solche quantitativen Untersuchungen in lebenden Zellen sind von großer Bedeutung für die Zellbiologie und stehen einem großen internationalem Interesse gegenüber. In der vergangenen Förderungsphase des Projektes konnten 4D (3D+Zeit) Daten solcher Replikationsfoci erfolgreich ausgewertet werden. Inzwischen stehen nun auch längere Bildserien (bis zu 69 Zeitpunkte) mit einer hohen zeitlichen Abtastung zur Verfügung. Dadurch bestand nun auch die Möglichkeit die Auswertungsmethode zu erweitern und die vom Kernprojekt A entwickelten optischen Flußmethoden einzusetzen. Für die folgende Projektphase soll nun eine Kombination aus Single-Particle Tracking und Optischer Flußmethoden für 4D (3D+Zeit) Daten realisiert werden. Zur Überwachung der Performance der entwickelten Algorithmen werden dynamische Chromatinmodellierungen in Kombination mit Virtueller Mikroskopie eingesetzt.