Einzelzell-Heterogenitätsanalyse
Isolierung von Einzelzellen mit dem CellCelector™ für nachfolgende Heterogenitätsanalysen
Nahezu alle zellulären Systeme sind heterogen, was zu einer spezialisierten Funktionalität und einem verbesserten Überleben beiträgt. Ein tiefgreifendes Verständnis der Heterogenität einzelner Zellen auf genomischer, epigenomischer, transkriptomischer und proteomischer Ebene ist entscheidend für das Verständnis ihres Einflusses auf das Funktionieren des Organismus sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand.
Der größte Teil unseres derzeitigen Wissens über die verschiedenen Zell- und Gewebetypen stammt jedoch aus Untersuchungen, bei denen Hunderte bis Millionen von Zellen gemeinsam analysiert werden, was das tatsächliche Ausmaß der zellulären Heterogenität stark verschleiern kann.
Moderne Technologien ermöglichen inzwischen die Analyse auf Einzelzellebene, was einen großen Schritt vorwärts im Verständnis der zellulären Heterogenität und ihrer Auswirkungen darstellt:
Die Analyse der Heterogenität von Einzelzellen kann dazu beitragen, Entwicklungswege zu klären, z.B. wie Stammzellen ihre Entscheidungen über ihr weiteres Verhalten treffen und zur Entwicklung und Erhaltung von differenziertem Gewebe beitragen. Dies ist nicht nur wichtig für das Verständnis bösartiger Erkrankungen, die durch fehlende oder fehlgeleitete Differenzierung verursacht werden, sondern insbesondere für das Gebiet der regenerativen Medizin.
Darüber hinaus ist bekannt, dass die Heterogenität von Tumoren eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Krebs und der klinischen Behandlung spielt und daher einen wesentlichen Beitrag zu Therapieresistenz und -progression leistet. Ein besseres Verständnis von Tumoren auf Einzelzellebene, welches die Tumorheterogenität entschlüsselt, könnte daher einen enormen Einfluss auf die Krebs-Überlebensrate haben. Es ist jedoch nicht nur die Heterogenität des Tumors selbst, die die individuelle Wirksamkeit der Tumortherapie beeinflusst, sondern auch Mutationen innerhalb der zirkulierenden Tumorzellen (CTCs) tragen dazu bei. CTCs sind Tumorzellen, die den Primärtumor verlassen haben, um in den Blutkreislauf zu gelangen und die Metastasierung vorantreiben.
Um die zelluläre Heterogenität auf Einzelzellebene z.B. durch Ganzgenomamplifikation (WGA) zu analysieren, müssen SNP-Detektions- oder Sequenzierungs-Zielzellen ausgewählt und in hoher Reinheit aus einem heterogenen Hintergrund isoliert werden. Der ALS CellCelector™ ist das perfekte Werkzeug für die automatisierte Identifizierung und Isolierung von 100 % reinen, individuellen Einzelzellen und bietet viele Vorteile gegenüber anderen Methoden.
Die Zielzellen werden auf Basis mikroskopischer Bildaufnahmen erkannt und zur Isolierung ausgewählt. Dies ermöglicht die Auswahl von Zielzellen mithilfe von Fluoreszenzmarkern, aber auch durch bestimmte morphologische Merkmale, die eine Zielzelle möglicherweise aufweist und die in der Mikroskopie sichtbar sind. Dadurch können Zielzellen auch unabhängig von Fluoreszenzmarkern markierungsfrei nachgewiesen werden. Darüber hinaus ermöglichen ein Live-Bild während der Isolierung sowie die automatische Aufzeichnung von Vorher- und Nachher-Bildern jeder isolierten Einzelzelle eine umfassende Dokumentation des Pick-Prozesses, die sicherstellt, dass nur Zielzellen ohne Kontamination von Nicht-Zielzellen gepickt wurden. Der schnelle Isolierungsprozess ist äußerst schonend und führt zu einer hohen Zellintegrität (bis zu 100 % Auswachsrate bei Klonierungsanwendungen) und einer hervorragenden Transfereffizienz von bis zu 100 %.
WEITERFÜHRENDE PUBLIKATIONEN
- Segerman, A. et al. Clonal Variation in Drug and Radiation Response among Glioma-Initiating Cells Is Linked to Proneural-Mesenchymal Transition Cell Reports 17: 2994-3009 (2016)
- Neumann, M.H. et al. Isolation and characterization of circulation tumor cells using a novel workflow combining CellSearch® and CellCelector
- Yao, X. et al. Tumor cells are dislodged into the pulmonary vein during lobectomy J. Thorac Cardiovasc. Surg. 148(6): 3224-31 (2014)
- Heidary, M. et al. The dynamic range of circulating tumor DNA in metastatic breast cancer Breast Cancer Res. 16(4): 421 (2014)
- Lohr, G.J. et al. Whole-exome sequencing of circulating tumor cells provides a window into metastatic prostate cancer Nature Biotechnology 32: 479-484 (2014)
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