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Alexander Jesacher bringt Licht in die Biomedizin

Neue Technologien in die Anwendung zu bringen, das treibt Alexander Jesacher an. Im Labor für „Biomedizinische Laseranwendungen“ am Institut für Biomedizinische Physik kann der gebürtige Osttiroler seiner Devise bereits seit vielen Jahren folgen. Nun wurde er von Rektor Wolfgang Fleischhacker zum Professor für Angewandte optische Bildgebung (Applied Optical Imaging) berufen.

Alexander Jesacher hat sich schon immer für grundlegende Phänomene der Natur interessiert. „Die Entscheidung für das Physik-Studium an der Universität Innsbruck war naheliegend und in jedem Fall die richtige“, erzählt der 44-jährige Physiker, dessen Spezialgebiet inzwischen die adaptive Optik ist, die auf den Ausgleich von Aberrationen, also Abweichungen von der idealen optischen Abbildung, abzielt.

Erst kürzlich konnte er in Zusammenarbeit mit KollegInnen an den Instituten für Biomedizinische Physik und Physiologie ein neues FWF-Projekt einwerben, in dem Methoden zur Kompensation von Streulicht entwickelt werden. „Diese Technologie der ‚adaptiven Optik‘ wollen wir mit moderner 3-Photon Fluoreszenzmikroskopie kombinieren, um hochauflösende Bildgebung in tiefen Gewebeschichten zu ermöglichen“, erzählt Jesacher, Die entwickelten Methoden sollen schließlich den PhysiologInnen Michaela Kress und Kai Kummer für die Durchführung von präklinischen Studien über die Entstehung von Schmerzen im Gehirn von Mäusen dienen. Der physiologisch notwendige tiefe Blick in das Hirngewebe ist durchaus eine Herausforderung. „Um durch lebendes, Licht streuendes Gewebe zu blicken, müssen wir den Scan-Strahl quasi ,negativ‘ streuen und laufend an die natürlichen Mikrobewegungen des Gewebes anpassen. Auch das korrigierte ,Fenster‘, durch das wir dann schauen können, muss vergrößert werden, um mehr als nur eine Zelle abbilden zu können“, beschreibt Jesacher die technologischen Hürden, die für das Life Cell Brain Imaging genommen werden müssen.

Zur adaptiven Optik kam Alexander Jesacher schon während seiner Forschung als Postdoc (Erwin-Schrödinger-Auslandsstipendium), das ihn an das Department für Engineering Science der Universität Oxford, einem auf diesem Gebiet wegweisenden Institut, führte und wichtige Forschungskontakte einbrachte. So ist aus der Zusammenarbeit mit den WissenschafterInnen in Oxford erst kürzlich die Veröffentlichung einer Forschungsarbeit zum Thema Holografie erschienen.  

Von der adaptiven Optik ist der Weg aber auch nicht weit zum adaptiven Immunsystem. Die Schnittmenge dieser beiden Systeme stellt sozusagen das Forschungsthema einer weiteren Kollaboration dar, in der Jesacher mit Gerhard Schütz vom Institut für angewandte Physik der TU Wien die Kontaktfläche von T-Zellen und antigenrepräsentierenden Zellen in Nanometer-Präzision unter die mikroskopische Lupe nimmt. „Wir wollen hochpräzise Einzelmolekül-Messtechniken weiterentwickeln und für die praktische Anwendung in Bio-Laboren verfügbar machen. Wir zielen auf Positionsbestimmungen im Bereich von unter 10 Nanometer Genauigkeit, mit der sich in bestimmten Fällen auch der Faltungszustand von Proteinen erschließen lässt“, so Jesacher.

Jene Technologien, die den Einsatz von Licht für relevante (bio)medizinische Anforderungen ermöglichen, erforscht Alexander Jesacher im Labor für „Biomedizinische Laseranwendungen“, das von Institutsdirektorin Monika Ritsch-Marte und Stefan Bernet, Betreuer seiner Diplom- wie auch Doktorarbeit, gemeinsam geleitet wird. Dort entwickelt Jesacher etwa auch Anwendungen von sogenannten Spatial Light Modulators (SLMs), elektro-optischen Elementen, mit denen Licht praktisch beliebig geformt werden kann. Sein Know-How auf diesem Gebiet hat ihm 2015 den mit 100.000 Euro dotierten SAOT Young Researcher Award in Optical Technologies der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) eingebracht. „So bekam ich die Gelegenheit, meine Forschungsarbeiten in Zusammenarbeit mit weiteren Kolleginnen und Kollegen in Erlangen fortzusetzen“, erzählt Jesacher, der von 2015 bis 2019 auch eine Gastprofessur am dortigen Institut für Photonische Technologien innehatte.

Von seinem Expertenwissen profitieren auch die Studierenden in Innsbruck. Die Grundzüge der optischen Bildgebung und ihren Mehrwert für Anwendungen in der Biomedizin gibt Alexander Jesacher, der sich an der Universität Innsbruck habilitierte, im Physik-Praktikum für MedizinerInnen und im PhD-Programm Image Guided Diagnosis and Therapy (IGDT) weiter. „In der Lehre ist es mir wichtig, die Phänomene anschaulich zu vermitteln und die Lust am Experimentellen zu wecken“, erzählt Jesacher, der als begeisterter Sportkletterer in seiner Freizeit regelmäßig in Kletterhallen rund um Innsbruck anzutreffen ist.

(22.06.2023, Text: D. Heidegger, Bild: D. Bullock)

Links:
Institut für Biomedizinische Physik