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Bildgebende Analyse & Lebendzell-Bildgebung

Bildgebung und Analyse von lebenden Zellen

Die Bildgebung und Analyse von lebenden Zellen ermöglicht es Wissenschaftlern, dynamische Zellereignisse in Echtzeit zu untersuchen und so einzigartige Einblicke in die Biologie zu gewinnen. Diese Techniken stehen im Gegensatz zu PCR, Durchflusszytometrie, Immunzytochemie und Gewebefärbung mit Antikörpern, bei denen Zellereignisse als Momentaufnahme analysiert werden. Aktuelle Entwicklungen im Kamerabereich, bei fluoreszierenden Farbstoffen für lebende Zellen, fluoreszierenden Proteinen, Videokompression und Zeitraffer-Mikroskopie haben unsere Fähigkeit verbessert, lebende Zellen, ihre interzellulären Interaktionen und subzelluläre Prozesse mit bemerkenswerter Detailgenauigkeit zu visualisieren und zu analysieren.


Zugehörige technische Artikel

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Zugehörige Protokolle


Bildgebungssysteme für lebende Zellen

Um die komplexen Strukturen und das Verhalten von Zellen sichtbar zu machen, wird eine Vielzahl von Techniken eingesetzt. Bei statischen Analysen werden die Zellen fixiert und angefärbt, was das Abtöten der Zellen und damit die Erfassung eines einzelnen Zeitpunkts in der Zellzeit erfordert. Statische Verfahren sind zwar für einige Anwendungen geeignet, geben aber keinen Einblick in die Zellaktivitäten. Dynamische Lebendzellansätze ermöglichen die Visualisierung von Struktur, Verhalten oder Zusammensetzung in lebenden Zellen ohne herkömmliche Färbung. Diese Techniken sind ideal für Anwendungen, bei denen In-vivo-Bedingungen nachgeahmt werden müssen, sowie für die Entwicklung prädiktiver Assays für das Wirkstoffscreening.

In bildgebenden Systemen für lebende Zellen werden fortschrittliche Optik, Umfeldkontrolle und Reagenzien verwendet, die Langzeitstudien von Säuger-, Bakterien- und Hefezellen ermöglichen. Kultur- und Bildgebungssysteme, bei denen auch Mikrofluidik zum Einsatz kommt, ermöglichen eine präzise Steuerung der Mikroumgebung der Kultur, wie Durchfluss, Gasgemisch und Temperatur, und begrenzen gleichzeitig die physische Belastung der Zellen. Die Bildgebung und Analyse von lebenden Zellen eignet sich für eine Reihe von Anwendungen, darunter Hypoxie, Zellmigration, 3D-Zellkultur, Zytoskelettdynamik und Proteinverkehr. In modernen Systemen werden die Kulturbedingungen, die Verabreichung und der Abbruch von Behandlungen sowie die Bildgebungsintervalle automatisiert, um Bilder zu erstellen, die als Standbilder oder Videodaten dargestellt werden können.

Reagenzien für die Lebendzell-Bildgebung

Medien und Supplemente für die Bildgebung von lebenden Zellen sind so konzipiert, dass sie die Zellen bei Zeitrafferexperimenten vor lichtinduzierten Zellschäden schützen. Diese Reagenzien sind außerdem so formuliert, dass sie eine geringe Autofluoreszenz und Photobleiche aufweisen, wodurch die Qualität der Bilder von fluoreszierenden lebenden Zellen erheblich verbessert wird.

Zur Untersuchung der dynamischen Prozesse in lebenden Zellen steht eine Vielzahl von Farbstoffen zur Verfügung. Fluoreszierende Organellenfarbstoffe für lebende Zellen ermöglichen die selektive Anfärbung spezifischer Organellen wie Zellmembran, Zellkern, Zytoplasma, Mitochondrien, Lysosomen, endoplasmatisches Retikulum (ER), Golgi-Apparat und Proteine des Zytoskeletts, und zwar ohne erhöhte Zytotoxizität. Die Verwendung von Organellenfarbstoffen als Gegenfärbungen bei der Bildgebung von lebenden Zellen ist auch bei funktionellen Studien nützlich.

Biosensoren mit GFP und RFP können verwendet werden, um ein spezifisches Protein sowie die subzelluläre Lokalisation dieses Proteins in lebenden Zellen entweder durch Fluoreszenzmikroskopie oder durch Zeitraffer-Videoaufnahmen nachzuweisen. Lentivirale Vektorsysteme sind ein beliebtes Instrument zur Einführung von Genen und Genprodukten in Zellen, das viele Vorteile gegenüber der chemischen Transfektion bietet. Neben der Erkennung von Organellen werden zellpermeable Lebendzellfarbstoffe für Anwendungen wie die Detektion von Apoptose, Zellviabilität, Zellgesundheit, Hypoxie, Untersuchungen reaktiver Sauerstoffspezies, Kalziumindikator-Bildgebung und Experimente mit Nerven- oder Stammzellen verwendet.