Was ist eine Zellanalyse?
Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Zellen zu analysieren, und je nachdem, was man über die Zellen wissen möchte, müssen die Geräte für die Analyse und die Versuchsmethode variiert werden.
Eine dieser Methoden ist zum Beispiel die Verwendung eines Mikroskops oder einer Kamera, um die Anzahl, den Zustand und die Lebensfähigkeit der Zellen zu überprüfen. Dies wird manchmal auch als Bildgebung bezeichnet. In jüngster Zeit wurde eine auf künstlicher Intelligenz basierende Software entwickelt, die eine Langzeitbeobachtung und automatische Messung der Zellzahl ermöglicht.
Diese Entwicklungen im Bereich der Zellanalysen ermöglichen eine genaue Analyse der Migration, Teilung, Proliferation, Invasion und morphologischen Veränderungen von Zellen.
Die jüngsten Durchbrüche in der Zellbiologie lassen sich auf Innovationen in der Technologie der Zellanalysen zurückführen.
Anwendungen der Zellanalysen
Zellanalysen werden in der klinischen und biologischen Forschung, in der Reproduktionsmedizin und in der pharmazeutischen Entwicklung eingesetzt. Insbesondere für die Untersuchung von Krebszellen sind Zellanalysen erforderlich, da hier eine Vielzahl komplexer Zusammenhänge besteht, von der Krebsexpression über die Transkription bis hin zur Migration und Netzwerkbildung.
Die Zellanalyse kann mit einer Vielzahl von Methoden durchgeführt werden, wobei die Analysemethode je nach dem Zweck der Analyse ausgewählt wird. Fluoreszenzmikroskope werden schon seit langem zur Beobachtung von Zellen verwendet, aber es gab Einschränkungen bei der Zählung einer großen Anzahl von Zellen, und das Aussehen der Zellen war von Person zu Person unterschiedlich. In jüngster Zeit wurden Geräte entwickelt, die Zellen automatisch zählen können, und die Forschung entwickelt sich weiter.
Funktionsweise der Zellanalyse
Für die Zellanalyse wird häufig die bildbasierte Zellanalyse verwendet. Die Fluoreszenzmikroskopie ist die gebräuchlichste davon, da sie die Zellen leicht sichtbar macht. Die Funktionsweise der Fluoreszenzmikroskopie wird hier vorgestellt. Heute werden häufig nicht nur Fluoreszenzmikroskope, sondern auch Geräte mit zusätzlichen Funktionen wie Zählern eingesetzt.
Fluoreszenzmikroskope nutzen Fluoreszenz mit bestimmten Wellenlängen, die von der Probe emittiert werden, um Bilder zu erfassen.
Wenn die Probe intensivem Licht aus einer Lichtquelle ausgesetzt wird, werden die Moleküle jeder Substanz in der Probe angeregt und emittieren Fluoreszenz mit einer anderen Wellenlänge als die der Lichtquelle. Da für jede spezifische Substanz unterschiedliche Wellenlängen analysiert werden können, kann die überlappende substanzspezifische Bildgebung ein klareres Bild vom Zustand der Zelle liefern.
Wenn beispielsweise das Zellskelett und die Mitochondrien mit einer fluoreszierenden Substanz angefärbt werden und lebende Zellen beobachtet werden, können Veränderungen wie die Mitose farbig abgebildet werden, und man erhält ein sehr klares Bild.
Weitere Informationen über Zellanalysen
Methoden der Zellanalysen
1. Mikroskopische/bildgebende Analyse
Durch den Einsatz von Mikroskopen und Kameras, die eine breite Palette von Wellenlängen, wie sichtbares Licht und Nahinfrarot, erfassen können, lassen sich die Morphologie und die Veränderungen von Zellen in Farbe beobachten. Es gibt auch Modelle, mit denen man Zellen live oder über längere Zeiträume im Inkubator beobachten kann.
Darüber hinaus können immer mehr Modelle mit Hilfe von Software nicht nur beobachten, sondern auch die Anzahl und Morphologie der Zellen aus den Bildern analysieren und automatisch als quantifizierte Werte messen.
2. Durchflusszytometer
Hierbei handelt es sich um ein Gerät, das hauptsächlich Laserstrahlen zur Messung von Zellzahlen und -merkmalen verwendet, indem es mit fluoreszierenden Substanzen markierte Zellen zusammen mit Flüssigkeit durchfließen lässt und die Fluoreszenz aufgrund der Reflexion und Streuung der Strahlen erfasst. Die Zellen können einzeln gezählt werden, auch wenn mehrere Zelltypen miteinander vermischt sind.
Durchflusszytometer werden auch zur Diagnose von Leukämie und malignen Lymphomen sowie zur Analyse von Zellanalysen eingesetzt. Viele Durchflusszytometer sind sehr empfindlich und zuverlässig bei der Analyse der Fluoreszenzintensität einzelner Zellen.
3. Zellanalysegerät
Hierbei handelt es sich um ein auf die Analyse von Durchflusszytometern spezialisiertes Gerät, bei dem gefärbte Zellen auf einen Objektträger gelegt werden und die Anzahl der Zellen gezählt werden kann. Einige Modelle sind in der Lage, periphere mononukleare Blutzellen und aggregierte Zellen zu zählen, die als schwierig zu zählen gelten. Grundsätzlich ist bei diesem Verfahren keine Probenentnahme möglich.
4. Plattenlesegerät
Zellproliferation und Lebensfähigkeit können durch Messung von Absorption und Fluoreszenz überwacht werden.
5. Gentransfer-/Zellfusionsgeräte
Mit Gentransfergeräten können Gene in Zellen eingebracht oder Zellen fusioniert werden. Sie werden für die Entwicklung neuer Pflanzensorten und für die Gentherapieforschung eingesetzt.