Durchflusszytometrie (Flow

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Calvin Schäfer
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1 Durchflusszytometrie (Flow cytometry) Institut für Immunologie und Biotechnologie ie, Medizin inischeische Fakult ultät Universität Pécs

2 Das Prinzip und Bedeutung der Durchflusszytometrie Flowcytometrie Flowcytometrie ist eine laboratorische Methode für die schnelle multiparametrische Analyse einzelner Zellen. Damit ist es möglich, gemischte Zellpopulationen nach ihrem Immunphenotyp oder funktionellen Zustand zu unterscheiden oder voneinander zu trennen. Durchflusszytometers, die bei Routineuntersuchungen angewendet werden, sind ausser der Detektierung der Zellgröße und Granularität auch für die Messung 2-4 Fluoreszensfarben geeignet. So können wir gleichzeitig 4-6 verschiedene Parameter von einer enzelnen Zelle messen.

Damit ist es möglich, gemischte Zellpopulationen nach ihrem Immunphenotyp oder funktionellen Zustand zu unterscheiden oder voneinander zu trennen.

3 Untersuchungsrichtungen, MöglichkeitenM 1. Detektierung des Immunphenotyps: Diagnostik und Differentialdiagnostik der malignen hämatologischen Krankheitsbilder Diagnostik und Differentialdiagnostik der Immundefizienzien Nachbeobachtung der Aktivität der Autoimmunkrankheiten Nachbeobachtung die Prä-und Posttransplantationszustände HLA-Typisierung Analyse der Tumorzellen: Untersuchung der Proliferationsantigene Exprimierung von Adhäsionsmolekülen Diagnostik und Nachbeobachtung von Infektionskrankheiten

Diagnostik und Differentialdiagnostik der Immundefizienzien Nachbeobachtung der Aktivität der Autoimmunkrankheiten

4 2. Möglichkeiten für quantitative Messungen: Quantitative Bestimmung der Zahl von markierten Zellen und Zelloberflächenmolekülen 3. Messung von DNA und RNA Gehalt Zellzyklusanalyse Apoptose Messung 4. Funktionelle Messungen: Detektion der Phagozytierungsfähigkeit, Chemotaxis Bestimmung intrazellulärer Ca ++ Konzentration, ph Bestimmung, Enzymmenge, -Aktivität -und Lokalisationsmessung 5. Zellseparation

Funktionelle Messungen: Detektion der Phagozytierungsfähigkeit, Chemotaxis Bestimmung intrazellulärer

5 CD-Marker (Cluster of Differentiation) Zelllinien Marker: zb.. CD3+ T-Zellen; ; CD56+ NK Zellen Entwicklungsmarker: : CD1+ Thymozyten Aktivierungsmarker: T-Helferzellen CD25+ (IL-2R 2Rα), T-Zytotoxische: : HLA-DR, CD11a(LFA-1) 1) Monozyten

CD1+ Thymozyten Aktivierungsmarker: T-Helferzellen CD25+

6 Direkte Analysis des menschlichen Blutes bei Durchflusszytometrie µl Blut wird dem früher erstellten Antikörpergemisch zugegeben. Inkubation: 30 Minuten 2. Inkubation 10 Minuten lang mit 1 ml Rotblutkörperchen Lysispuffer 3. Waschen mit 2 ml PBS 4. Zentrifugierung des Röhrchens, R 1000 rpm,, 5 Min. 5. Der Überstand wird entfernt, und das Pellet wird in 0,5 ml FACS- Fix (0.5 % PFA - PBS) aufgelöst. 6. Messung mit FACSCalibur Durchflusszytometer.. Analysis wird mit dem CellQuest Program gemacht

Inkubation 10 Minuten lang mit 1 ml Rotblutkörperchen Lysispuffer 3. Waschen mit 2 ml PBS 4.

7 Antikörpergemisch (Proben) im heutigen Praktikum 1. Autofluoreszierende Probe 2. anti-cd3 CD3-FITC + anti-cd4 CD4-PE 3. anti-cd3 CD3-FITC + anti-cd8 CD8-PE 4. anti-cd3 CD3-FITC + anti-cd56 CD56-CyCCyC 5. anti-cd19 CD19-FITC + anti-cd5 CD5-PE

8 Verschiedene Eigenschaften (Größ öße e und Granularität) ) von Zellen oder anderen Teilchen werden untersucht, während w diese Zellen hintereinander, durch eine dünne d Messkammer fließen. en. Die zu untersuchenden Zellen werden beim Durchfließen en von der Seite von einem Laserlicht angestrahlt. Über das Gerät

durch eine dünne d Messkammer fließen. en.

9 Das Streulicht Eine Eigenschaft einer Zelle, die in der Durchflusszytometrie gemessen wird, ist das Streulicht. Je größ ößer eine Zelle ist und je mehr Strukturen in ihrem Inneren sind, desto größ ößer ist das entstehende Streulicht. Streulichtmessung Solange der Laserstrahl ungehindert durch die Flusszelle geht, entsteht kein Streulicht. Quert hingegen eine Zelle den Strahl, wird das Licht in verschiedenste Richtungen gestreut. Gemessen wird das Streulicht meist an 2 Stellen: a) Vorwärtsstreulicht: rtsstreulicht: in Richtung des ursprünglichen Strahls b) Seitwärtsstreulicht: etwa im 90 Winkel zum ursprünglichen Strahl

Streulichtmessung Solange der Laserstrahl ungehindert durch die Flusszelle geht, entsteht kein Streulicht.

10 Das Vorwärtsstreulicht rtsstreulicht Das Vorwärtsstreulicht hängt vor allem von der Größe einer Zelle ab Das heißt, kleine Zellen verursachen ein kleines Vorwärtsstreulichtsignal, große Zellen ein großes

11 Das Seitwärtsstreulicht Das Seitwärtsstreulicht hängt neben der Größe auch sehr stark vom Inhalt einer Zelle ab.. Finden sich in der Zelle sehr viele Lysosomen (das sind kleine, Enzymspeichernde Bläschen), dann hat sie ein großes Seitwärtsstreulicht.

. Finden sich in der Zelle sehr viele Lysosomen (das sind

12 Streulicht-Dot Dot-Plot Die Zellen werden in einer Graphik, einem sog. Dot-Plot aufgetragen auf der x-achse das Vorwärts- auf der y-achse das Seitwärtsstreulicht Ly Granulo Mono Man erkennt Anhäufungen von Zellen, die offenbar ähnliche Streulichteigenschaften haben: Grüne Ansammlung: entspricht den Lymphozyten (klein, kaum Granula) Blaue: den Monozyten (groß, kaum Granula), Rosa: den Neutrophilen Granulozyten (groß, viel Granula).

Man erkennt Anhäufungen von Zellen, die offenbar ähnliche Streulichteigenschaften haben: Grüne Ansammlung:

13 Das Fluoreszenzsignal Das Durchflusszytometer kann: durch Auswertung des Streulichts die Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten unterscheiden auch Fluoreszenzlicht messen und erlaubt dadurch, eine Vielzahl von Merkmalen auf den Blutzellen zu untersuchen Es gibt eine bestimmtes, zu untersuchendes Merkmal einer Zelle Man muss dieses Merkmal mit einem Antikörper markieren, der dagegen gerichtet ist. Dieser Antikörper ist mit einem fluoreszierenden Molekül konjugiert.

Blutzellen zu untersuchen Es gibt eine bestimmtes, zu untersuchendes Merkmal einer Zelle Man muss dieses Merkmal mit

14 Markierung An einem Lymphozyten sieht man im Mikroskop (meist) nicht, ob er ein B-B oder T-Lymphozyt T ist oder ob er eine Helper-Zelle Zelle,, eine Natural-Killer Killer- Zelle oder eine zytotoxische Zelle ist. Die Durchflusszytometrie kann dies abklären ren. Dazu braucht man verschiedene Antikörper, der die T-T und B-Lymphozyten B markiert z.b.: einen Antikörper gegen CD3 (T-Lymphozyten), an den ein Fluoreszenzmolekül l (z.b.:fitc( z.b.:fitc) gekoppelt ist. einen Antikörper gegen CD19 (B- Lymphozyten), an den ein anderes Fluoreszenzmolekül l (z.b.:pe( z.b.:pe) ) gekoppelt ist.

Dazu braucht man verschiedene Antikörper, der die T-T und B-Lymphozyten B markiert z.b.: einen Antikörper gegen CD3 (T-Lymphozyten), an den ein Fluoreszenzmolekül l (z.

15 Markierung der T- und B-Lymphozyten Messung der T- und B-Lymphozyten

16 Fluoreszent- Dot-Plot Dot-Plot Graphik der Ergebnisse der Fluoreszenzmessung: Jeder Punkt entspricht einer Zelle. FITC-Fluoreszenz (grün) X-Achse T-Zellen PE-Fluoreszenz (gelbrot) Y-Achse B-Zellen Die Punkte sind nur der Anschaulichkeit wegen grün oder rot gefärbt. Das hat direkt nichts mit der Fluoreszenzfarbe zu tun.

FITC-Fluoreszenz (grün) X-Achse T-Zellen PE-Fluoreszenz (gelbrot) Y-Achse

17 Aufbau des Zytometers

18 Fluoreszenz Anregungslaser und ihre Wellenlängen: ngen: Argon-ion (488 nm) - blau HeNe (633 nm) rot UV Dye-lasers z. B. grün Emission Detektorgeräte: te: FL1: nm FL2: nm FL3: nm FL4: 670 nm <

19 Das Fluoreszenzspektrum I1 I2 I3 I4 Emission FL1 FL2 FL3 FL4 488 nm Erregung α12 I1 α32 I3 Wellenlänge

21 Helfer- und zytotoxische T-Zellen (menschliches Blut) CD8-PE I. CD4 PE II. II. I. CD3 FITC CD3 FITC I. - CD8+ zytotoxische T- Lymphozyten II. - CD4+ T-Helferzellen

22 NK- Zellen (menschliches Blut) CD56-CyC T-Lymphozyten CD3 FITC

23 IL2R a-ketten (CD25) - expression (menschliches Blut) CD25 PE Aktivierte Lymphozyten CD3 FITC

24 T-Zellen CD5+ B-Zellen CD5 PE B-Zellen CD19 FITC

25 Separation der Mäusethymozyten nach CD4/CD8 Markierung doppelt negativ (DN) doppelt positiv (DP) CD4PE CD8CyC CD4 einfach positiv (SP) CD4PE CD4PE Ganzer Thymus CD8CyC Reinheit: 90%< CD4PE CD4PE CD8CyC CD8 einfach positiv (SP) CD8CyC CD8CyC

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