Der Beschleunigerring passt nicht ins LaborNeues Bildgebungsverfahren zeigt das Immunsystem bei der Arbeit

5. Februar 2026, von Grüner/Red.

Foto: UHH/Feuerböther

Die UHH ist wissenschaftliche Heimat von mehr als 6.200 Forschenden. Alle zwei Wochen geben wir im Rahmen der Reihe „Forschen und Verstehen“ im Hamburger Abendblatt Einblick in ihre Arbeit. In dieser Ausgabe der Kolumne erklärt Prof. Dr. Florian Grüner wie man die Dynamik von T-Zellen live verfolgen kann.

In der biomedizinischen Grundlagenforschung gibt es immer noch viele offene Fragen. Beispielsweise würde man gerne genauer verstehen, wie sich Immunzellen bei den sogenannten immun-vermittelten Krankheiten, wie etwa Morbus Crohn, verhalten. An dieser chronisch-entzündlichen Darmerkrankung leiden viele Menschen. Dabei sind vier verschiedene Typen von T-Zellen beteiligt, also weiße Blutkörperchen, die einen Teil des Immunsystems ausmachen. Mit einer innovativen Bildgebungsmethode, die wir entwickelt haben, kann man nun die Dynamik der T-Zellen live verfolgen – ein großer  Durchbruch auf diesem Gebiet.

Es fehlte das passende Problem aus dem echten Leben

Genau genommen haben wir die Methode entwickelt, bevor wir wussten, was wir damit untersuchen wollen und können. In der physikalischen Grundlagenforschung haben wir oft die Situation, dass man zwar eine akademisch interessante Lösung hat, aber nicht direkt ein dazu passendes Problem, also eines aus dem echten Leben. Als ich noch in München an der Ludwig-Maximilians-Universität und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik an laser-basierten Röntgenquellen gearbeitet habe, fanden wir eine Lösung, wie man mit verhältnismäßig kleinen Geräten Röntgenstrahlen erzeugen kann – aber diese Strahlen waren nur nadelstrahlförmig. Daher waren wir auf der Suche nach einem passenden Problem aus der Medizin, die eben diese nadelstrahlförmigen Röntgenstrahlen benötigt. So sind wir dann auf die Röntgen-Fluoreszenz-Bildgebung gestoßen, denn die braucht solche fein gebündelten Röntgenstrahlen.

Mittlerweise haben meine Mitarbeitenden am Center for Free-Electron Laser Science (kurz CFEL) in der Science City Hamburg Bahrenfeld und ich zahlreiche Messungen am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) durchgeführt, etwa zum erwähnten Nachverfolgen von Immunzellen.

Konkret möchten wir in dem oben genannten Projekt herausfinden, wie sich die vier verschiedenen Immunzelltypen verhalten, um zu sehen, woran es liegen könnte, dass in manchen Fällen das Immunsystem seine Entzündungsreaktion nicht mehr herunterfährt. Eine weitere neue Anwendung, die wir in einem Sonderforschungsbereich mit Gruppen vom UKE entwickeln wollen, ist das Nachverfolgen von Antikörpern, was letztlich dazu dienen soll, das Immunsystem noch besser „live“ beobachten zu können.

Ein Synchrotron in der Größe von zwei Kühlschränken 

Mich fasziniert, dass wir es schaffen, aus der physikalischen Grundlagenforschung heraus eine Anwendung in der biomedizinischen Forschung zu ermöglichen, also in der angewandten Praxis. Unsere mathematischen Modelle und Computersimulationen sind alle eher abstrakt, aber wichtig, um die Nachweisgrenze unserer Methode immer weiter zu verbessern. Und das, was wir dann damit im echten Leben bewirken können, ist eben alles andere als nur abstrakt, sondern kann in der biomedizinischen Forschung neue Einsichten liefern. Unsere Kooperationen sind daher auch immer sehr interdisziplinär: Wir kombinieren Expertisen aus der Physik, den Nanowissenschaften, der Chemie, der Biologie und der Medizin.

Messungen an riesigen Synchrotronanlagen, wie etwa PETRA III von DESY, sind sehr wichtig für die Entwicklung der Methode, aber der Zugang zu der weltweit gefragten Strahlungsquelle ist aufgrund der zeitlichen Verfügbarkeit deutlich eingeschränkt. Zudem wäre es für die medizinische Forschung sehr hilfreich, hätte man ein Bildgebungsverfahren direkt im Labor vor Ort – und vor allem in zahlreichen Forschungsinstituten weltweit, um die neue Bildgebungsmethode deutlich breiter anwenden zu können.

Daher haben wir nun mit Partnern ein Laborsystem entwickelt, mit dem man mit derselben Qualität wie am Synchrotron messen kann, wenn aktuell aber auch noch mit deutlich längeren Messzeiten. In einer Kooperation mit Siemens Healthineers haben wir jetzt aber auch noch diese letzte Hürde genommen und konnten vor kurzem zeigen, dass wir mit unserem Gerät, dass die Größe von nur etwa zwei Kühlschränken hat, nun auch genauso schnell messen können, wie es am DESY möglich ist – das bezieht sich aber nur auf unsere spezielle Bildgebungsmethode und nicht allgemein. Jetzt gilt es, unsere Prototypen zur Anwendungsreife zu bringen.