Max Aigner

• Platelets play an important role in the body, since they are part of the hemostasis system, preventing and stopping blood loss. Nevertheless, when platelet or coagulation system function are impaired, uncontrolled bleedings but also irreversible vessel occlusion followed by ischemic tissue damage can occur. Therefore, understanding platelet function and activation, mechanisms which are controlled by a variety of platelet membrane receptors and other factors is important to advance out knowledge of hemostasis and platelet malfunction. ForPlatelets play an important role in the body, since they are part of the hemostasis system, preventing and stopping blood loss. Nevertheless, when platelet or coagulation system function are impaired, uncontrolled bleedings but also irreversible vessel occlusion followed by ischemic tissue damage can occur. Therefore, understanding platelet function and activation, mechanisms which are controlled by a variety of platelet membrane receptors and other factors is important to advance out knowledge of hemostasis and platelet malfunction. For a complete picture of platelet function and their modulating behavior it is desired to be able to quantify receptor distributions and interactions of these densely packed molecular ensembles in the membrane. This challenges scientists for several reasons. Most importantly, platelets are microscopically small objects, challenging the spatial resolution of conventional light microscopy. Moreover, platelet receptors are highly abundant on the membrane so even super-resolution microscopy struggles with quantitative receptor imaging on platelets. With Expansion microscopy (ExM), a new super-resolution technique was introduced, allowing resolutions to achieve super-resolution without using a super-resolution microscope, but by combining a conventional confocal microscopy with a highly processed sample that has been expanded physically. In this doctoral thesis, I evaluated the potential of this technique for super-resolution platelet imaging by optimizing the sample preparation process and establishing an imaging and image processing pipeline for dual-color 3D images of different membrane receptors. The analysis of receptor colocalization using ExM demonstrated a clear superiority compared to conventional microscopy. Furthermore, I identified a library of fluorescently labeled antibodies against different platelet receptors compatible with ExM and showed the possibility of staining membrane receptors and parts of the cytoskeleton at the same time.…
• Thrombozyten spielen eine wichtige Rolle im Körper, denn als Teil des Gerinnungssystems, sind sie daran beteiligt Blutverlust vorzubeugen und zu stoppen. Gleichwohl können sie bei Störungen des Gerinnungssystems zu unkontrollierbaren Blutungen und auch durch Aggregation zu kardiovaskulären Ereignissen, wie Herzinfarkt und Schlaganfällen führen. Für ein besseres Verständnis von Hämostase und Gerinnungsstörungen ist es deshalb nötig die Funktion und Aktivierung von Thrombozyten zu verstehen, welche durch eine Vielzahl von MembranrezeptorenThrombozyten spielen eine wichtige Rolle im Körper, denn als Teil des Gerinnungssystems, sind sie daran beteiligt Blutverlust vorzubeugen und zu stoppen. Gleichwohl können sie bei Störungen des Gerinnungssystems zu unkontrollierbaren Blutungen und auch durch Aggregation zu kardiovaskulären Ereignissen, wie Herzinfarkt und Schlaganfällen führen. Für ein besseres Verständnis von Hämostase und Gerinnungsstörungen ist es deshalb nötig die Funktion und Aktivierung von Thrombozyten zu verstehen, welche durch eine Vielzahl von Membranrezeptoren und anderen Faktoren gesteuert wird. Eine Methode, um weitere Einblicke in diese Prozesse zu bekommen ist die mikroskopische Darstellung von Rezeptorverteilungen auf der Zellmembran und deren Interaktionen. Dies zu realisieren ist aus verschiedenen Gründen anspruchsvoll. Der mikroskopisch kleine Durchmesser der Thrombozyten macht es konventioneller Lichtmikroskopie schwer, einzelne Rezeptoren auf der Membran darzustellen. Außerdem befinden sich sehr viele Rezeptoren dicht gepackt auf der Membran, sodass sogar superhochauflösende Mikroskope Schwierigkeiten haben, die Rezeptoren quantitativ zu beurteilen. Mit ‚Expansion microscopy‘ (ExM) wurde eine relativ junge superhochaufösende Technik auf Thrombozyten angewendet. Diese Technik erreicht Auflösungen vergleichbar mit sogenannten ‚super-resolution‘ Mikroskopen, ohne die Benutzung selbiger, sondern durch die Kombination von konfokaler Mikroskopie mit einer physikalisch expandierten Probe. In dieser Arbeit evaluierte ich das Potential dieser Technik für superhochauflösende Bilder von Thrombozytenrezeptoren und optimierte die Probenvorbereitung, sodass zweifarbige 3D Bilder von verschiedenen Membranrezeptoren möglich waren. Die Ergebnisse der Kolokationsanalyse zeigten einen deutlich vergrößerten Dynamikumfang durch ExM. Außerdem katalogisierte ich fluoreszenzmarkierte Antikörper gegen verschiedene Thrombozyten Rezeptoren bezüglich ihrer Tauglichkeit mit ExM und zeigte, dass es möglich ist Membranrezeptoren und Bestandteile des Zytoskeletts gleichzeitig zu färben.…