Offen, flexibel, für alle: Das Start-up openUC2 macht hochauflösende Bildgebung erschwinglich und vernetzt Forschende weltweit

Hochauflösende Mikroskopie ist teuer und schwer zugänglich – oft nur ­verfügbar in großen Forschungseinrichtungen in wohlhabenden Ländern. OpenUC2 zeigt, dass es auch anders geht. Mit der neuesten ­Version seines Open-­Source-Systems hat das Team ein modulares Fluoreszenzmikroskop entwickelt, das erstmals Einzel­mole­kül-­Experimente ermöglicht – und dabei nur
einen Bruchteil der

Kosten ­kommerzieller Systeme verursacht.

Als Dr. Benedict Diederich im April 2024 durch seinen Nachrichten-Feed scrollt, bleibt er an einem Beitrag hängen. Zu sehen: Studierende in Kamerun, die ein selbstgebautes Mikroskop nutzen – zusammengesetzt aus openUC2-Modulen. „Das hier ist der Höhepunkt meiner wissenschaftlichen Arbeit“, kommentiert er. „Besser als jede erfolgreiche Veröffentlichung.“ Der Post auf der Social-Media-Plattform X stammt von Elisée Jafsia, einem Experten für offene Wissenschaft. Er dokumentiert, wie Studierende in Kamerun mit openUC2 unter freiem Himmel mikroskopieren – nur eines von vielen Beispielen dafür, wie die Open-­Source-Technologie mittler­weile weltweit eingesetzt wird.

Benedict Diederich hat openUC2 2022 gemeinsam mit Dr. René Lachmann aus dem Leibniz-IPHT ausgegründet. Damals arbeiteten beide als Doktoranden in der Gruppe von Prof. Dr. Rainer Heintzmann an dem Projekt, Mikroskope erschwinglich und weltweit zugänglich zu machen.

Seit 2024 ist Diederich CEO und treibt das junge Unternehmen nun gemeinsam mit Haoran Wang – der ebenfalls bei Rainer Heintzmann promoviert – und dem Betriebswirt Sebastian Trampenau voran. Zuvor leitete er die Arbeitsgruppe Jena Open Instrumentation (JOIN), konzentriert sich nun aber als CEO vor allem auf die Verbreitung. Ihr Ziel: Hochleistungsmikroskopie flexibler, erschwinglicher und zugänglicher zu machen – für Forschungslabore, Universitäten und Schulen weltweit. „Wir wollen der Raspberry Pi für die Optik sein“, bringt Diederich es auf den Punkt.

Die Vision: Der ­Raspberry Pi für die Optik zu werden

Was als Baukasten für einfache optische Experimente begann, hat sich zu einem vollwertigen Laborgerät weiterentwickelt. In einer neuen Veröffentlichung in eLife beschreibt Diederich gemeinsam mit Forschenden der Freien Universität Berlin und des Deutschen Krebsforschungszentrums die jüngste Version: ein automatisiertes Fluoreszenzmikroskop, das mit kommerziellen Systemen mithalten kann – jedoch zu einem Bruchteil der Kosten.

Der wohl bedeutendste Fortschritt liegt in der Erweiterung des Systems um hochpräzise Einzelmolekül-Techniken. Erstmals ermöglicht das openUC2-Mikroskop Single-Molecule-Localization-Mikroskopie (SMLM) und Einzelpartikel-Tracking (SPT) – Methoden, die bislang teuren Spezialgeräten vorbehalten waren. In der Publikation demonstrieren die Forschenden eine Auflösung von 93 Nanometern mit dSTORM, einer Variante der Super-Resolution-Mikroskopie. Damit wird das System für molekularbiologische Anwendungen interessant, bei denen einzelne Proteine oder Zellbestandteile sichtbar gemacht werden müssen.

Ein weiterer wichtiger Fortschritt ist das Live-Cell Imaging. Dank seiner kompakten Bauweise kann das Mikroskop direkt in einen Zellkulturinkubator gestellt werden, um lebende Zellen über mehrere Tage hinweg zu beobachten – ein Vorteil für die Zellbiologie, insbesondere für Langzeitstudien. Zusätzlich sorgt die Integration der Open-Source-Software microEye für eine sofortige Rekonstruktion der aufgenommenen Bilder, sodass Forschende ihre Experimente in Echtzeit auswerten können.

Mehr als ein ­Mikroskop – eine offene Plattform

Doch OpenUC2 will mehr als nur ein kostengünstiges Gerät anbieten. Der Open-Source-Ansatz ermöglicht es Forschenden weltweit, das System an ihre Bedürfnisse anzupassen und weiterzuentwickeln. In der eLife-Studie betonen die Autor:innen, dass insbesondere Labore mit begrenzten Ressourcen profitieren können. Damit öffnet sich ein neuer Zugang zu hochauflösender Mikroskopie, der bisher durch hohe Kosten und komplexe Technik limitiert war.

Mit der neuen Technologie und einem stetig wachsenden Netzwerk sieht das Team noch großes Potenzial: „Wir wollen nicht nur Mikroskope bauen“, sagt Haoran Wang. „Wir wollen die Art und Weise verändern, wie Wissenschaft betrieben wird – offen, flexibel und für alle zugänglich.“

Original-Publikationen: https://doi.org/10.7554/eLife.89826.3,

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0306654