Zellzyklusbetrachtung einer Epithelzelllinie mit Fucci
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- Forschung in der regenerativen Medizin
- Zellbiologie/Molekularbiologie
- Pharmazeutika/Medikamente
Zellzyklusbetrachtung mittels Zeitrafferaufnahmen
Fluorescent Ubiquitination-based Cell Cycle Indicator (Fucci) ist eine fluoreszierende Sonde, mit welcher der Verlauf eines Zellzyklus in Echtzeit verfolgt werden kann. Das unten gezeigte Video wurde mit Hilfe des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800 von KEYENCE aufgenommen. Dabei wurde eine Zeitrafferaufnahme einer oral gewonnenen Epithelzelllinie (Ca 9-22) mit eingebrachtem Fucci durchgeführt. Hierbei wurde die Aufnahme über insgesamt 60 Stunden in einem Intervall von 30 Minuten für insgesamt 120 Bilder durchgeführt.
Mithilfe der Mehrpunkt-Bildaufnahmefunktion wurden kontinuierlich alle 30 Minuten drei Punkte pro Well einer Mikrotiterplatte mit sechs Wells aufgenommen.
Zur Verfügung gestellt von:
Yoshikazu Mikami
Niigata University, School of Medicine
Basic Medicine System, School of Microscopic Anatomy (Third School of Anatomy)
Herausforderungen bei der Betrachtung des Zellzyklus
Für die Durchführung von Langzeit-Zeitrafferaufnahmen mit lebenden Zellen ist es wichtig, die Temperatur, die CO2-Konzentration und die Luftfeuchtigkeit konstant zu halten. Eine einfache Methode besteht darin, die Probe erst bei der Bildaufnahme aus dem Inkubator zu entnehmen. Diese Methode bringt jedoch einige Nachteile mit sich. So wird es beispielsweise schwierig den Bildaufnahmeort für zukünftige Untersuchungen zu reproduzieren. Darüber hinaus bringt das Bewegen der Probe das Risiko von Zustandsänderungen und Probenkontamination mit sich und jedes Mal, wenn das Bildaufnahmeintervall erreicht wird, ist ein manueller Eingriff erforderlich.
- A
- Inkubator auf dem Objekttisch
- B
- Temperatur- und CO2-Regler
Das kompakte Fluoreszenzmikroskop BZ-X800 verwendet einen kompakten Inkubator auf dem Objekttisch und ermöglicht so die automatische Aufnahme der vorgegebenen Anzahl von Bildern unter Beibehaltung einer konstanten Probenumgebung. Darüber hinaus ist es möglich, Aufnahmen an verschiedenen Koordinaten aufzunehmen und dabei unter Verwendung der Mehrpunkt- und Mehrfachbedingungserfassung die Vergrößerung, den Filter und andere Bildaufnahmebedingungen zu ändern. Damit ist es nicht nur möglich, Zeitrafferaufnahmen problemlos durchzuführen, sondern auch Experimente wesentlich effizienter als mit bisherigen Methoden durchzuführen.
Verwendung des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800
- Einfache Bedienung dank komplett motorbetriebenem Objekttisch. Da keine Dunkelkammer erforderlich ist und ein kompakter Inkubator auf dem Objekttisch installiert werden kann, ist das BZ-X800 unkompliziert für die Bildgebung von lebenden Zellen einsetzbar.
- Bei dem Fluoreszenzmikroskop BZ handelt es sich um ein hochempfindliches optisches System, das mit einer gekühlten Kamera ausgestattet ist, und hochauflösende Fluoreszenzaufnahmen bei minimaler Zellschädigung ermöglicht.
- Im Zeitraffer können mehrere Proben gleichzeitig abgebildet werden, wodurch eine vergleichende Überprüfung unter gleichen Bedingungen auf einfache Weise möglich ist.
Was ist Fucci?
Es handelt sich um eine Technologie, die den Verlauf eines Zellzyklus visualisiert und es ermöglicht, den Zustand der DNA-Reproduktion und der Zellteilung in Echtzeit zu betrachten, indem das fluoreszierende Protein mKO2 (monomeres Kusabira-Orange2), das rotes Fluoreszenzlicht aussendet, mit Cdt1 - das in der Phase G1, in der sich eine Zelle, die die Teilung abgeschlossen hat, auf die DNA-Reproduktion vorbereitet, das größte Wachstum erfährt - verknüpft wird und das fluoreszierende Protein mAG (monomeres Azami-Green1), das grünes Fluoreszenzlicht aussendet, mit Geminin - das in den Phasen S, G2 und M, die von der DNA-Reproduktion bis zur Zellteilung reichen, das größte Wachstum erfährt - verknüpft wird.
Seit Entwicklung dieser Technologie im Jahr 2008 wurde Fucci vielfach eingesetzt, um die Lebensprozesse im Zusammenhang mit Zellzyklen in der Embryologie, der regenerativen Medizin, der Onkologie und ähnlichen Fachgebieten besser zu verstehen und wird seither kontinuierlich verbessert. Beispiele hierfür sind Fucci (N+C), bei dem nicht nur das Innere des Zellkerns, sondern auch die gesamte Zelle mit Fucci-Signalen markiert wird. Fucci2, das die Phasen G1, S, G2 und M durch die Verwendung von mCherry und mVenus mit den fluoreszierenden Proteinen leichter trennbar macht; und Fucci (CA), das alle vier Zellzyklen unterscheiden kann, indem es die Fähigkeit zur Unterscheidung der Zellzyklus-Zwischenphasen (die Phasen G1, S und G2) hat.
- Weitere Beispiele für den Einsatz des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800 in der Forschung:
- [Myelodysplastische Syndrome (MDS)] Stitching, Sectioning und die Z-Stapelfunktion als entscheidende Argumente für die Anschaffung des Fluoreszenzmikroskops BZ am Universitätsklinikum Düsseldorf
- [Neuropathologie] Perfekte Lösung für den diagnostischen Alltag in der Krankenversorgung und der klinischen Forschung am Institut für Neuropathologie der Charité in Berlin
- [Regenerative Medizin] Essentielle Bildgebung für die Betrachtung der gesamten Wirbelsäule
- [Gentherapie] Probenbetrachtung in der Hirnforschung
- [Behandlung von Herzkrankheiten] Einfache Betrachtung vom gesamten Rattenherz bis hin zu dessen Zellen
- [Krebsbehandlung] Fluoreszenzmikroskop mit integrierter Dunkelkammer verändert die Forschung in starkem Maße
- [Immunsystem] Beitrag der Modellreihe BZ zum Verständnis des pathologischen Asthmamodells
- [Biomaterialien] Förderung der Effizienz in der Forschung mit kompakten, benutzerfreundlichen Mikroskopen