Messung chemikalienverursachter Zytotoxizität mit dem xCELLigence System von Roche zur Echtzeitanalyse von Zellen

(PresseBox) (Penzberg, ) Die Beobachtung von Zellviabilität und Zytotoxizität zählt in vielen Bereichen der biologischen und biomedizinischen Forschung zu den wichtigsten Techniken. Beispiele hierfür sind die Erforschung der genetischen und biochemischen Regulation der Zellviabilität, die Entwicklung von Therapeutika, die über die Beeinflussung der Zellviabilität wirken, und die Identifizierung potenzieller zytotoxischer Nebenwirkungen potentieller pharmazeutischer Wirkstoffkandidaten.

Viabilitäts- und Zytotoxizitätstests werden routinemäßig angewendet, um zu bestimmen, wie verschiedene Behandlungen das zelluläre Gleichgewicht beeinflussen und ob sie zu einer verringerten Viabilität führen oder zytotoxisch wirken. Viele in der Krebsbehandlung eingesetzte Wirkstoffe beeinflussen das fein regulierte Gleichgewicht zwischen Zellproliferation und Zelltod. Das Ziel jeder Krebsbehandlung ist letztlich, die Krebszellen im Körper zu vernichten oder ihre Zahl zu reduzieren, indem das Gleichgewicht so verschoben wird, dass entweder der Zelltod gefördert oder die Zellproliferation verringert wird.

In einer kürzlich veröffentlichten Arbeit haben Ning Ke und Yama Abassi von ACEA Biosciences in San Diego (USA) das xCELLigence System von Roche (SIX: RO, ROG; OTCQX: RHHBY) verwendet, um Zellviabilität und Zelltod als Reaktion auf verschiedene zytotoxische Verbindungen zu untersuchen. Mit Geräten zur Echtzeit-Zellanalyse auf Impedanzbasis, wie dem Gerät RTCA SP und der E Plate 96, kann durch die kontinuierliche Messung der Impedanz sowohl der Beginn der zytotoxischen Wirkung als auch der Zeitpunkt der größten Wirkung genau bestimmt werden. Der vom Gerät ermittelte Zellindex CI konnte auch genutzt werden, um den besten Zeitpunkt für funktionelle Endpunktassays zu bestimmen, die detaillierter über das Zellschicksal (zum Beispiel Apoptose oder neuer Zellzyklus) Auskunft geben. Das xCELLigence System erwies sich auch als nützlich, um zu Beginn des Tests Wells der Zellkulturplatte zu identifizieren, die nicht die korrekte Zellmenge enthielten. Unregelmäßigkeiten beim Aussäen der Zellen und Artefakte am Rand der Zellkulturplatte konnten so weitgehend ausgeschlossen werden.

Zelltod tritt in verschiedenen biochemisch und morphologisch voneinander zu unterscheidenden Formen auf, die als Apoptose, Nekrose und Autophagie bezeichnet werden. Es ist wichtig, die verschiedenen Arten des Zelltods, die durch zytotoxische Stoffe ausgelöst werden können, zu verstehen, um den Wirkmechanismus der Stoffe aufzuklären und relevante Nebenwirkungen erkennen zu können. Die direkte Wirkung eines Stoffes auf den Zelltod ist oft nur vorübergehend und mit herkömmlichen Endpunkt-Assays nicht leicht zu erfassen. Die Apoptose tritt beispielsweise in einem kurzen Zeitfenster von oft nur wenigen Stunden auf und wird häufig von einer sekundären Nekrose gefolgt. Daher ist es entscheidend, die jeweiligen Assays, die entweder die Zellviabilität oder den Zelltod messen, zu den optimalen Zeitpunkten durchzuführen. Da der Verlauf des Zelltodes bei verschiedenen Stoffen in der Regel unterschiedlich sein wird, ist es wichtig, die Zellviabilität und den Zelltod kontinuierlich zu messen, um die optimalen Zeitpunkte für die Durchführung der Endpunktassays zu finden und die notwendigen kinetischen Daten zu sammeln.

Das xCELLigence System erlaubt die markierungsfreie, kontinuierliche Überwachung von Änderungen des zellulären Phänotyps in Echtzeit durch Messung der Impedanz. Das System misst die Impedanz über ineinander verschränkte Mikroelektroden, die in den Boden jedes Wells der Zellkulturplatten E-Plate 96 eingelassen sind. Die Impedanzmessungen werden als "Cell Index"-Einheiten (CI) ausgegeben und liefern quantitative Informationen über den biologischen Status der Zellen, einschließlich Zellzahl, Zellviabilität und Zellmorphologie. Die Messung der Zellviabilität über die Impedanz korreliert mit der Zellzahl und den Ergebnissen von MTT-Assays. Der kinetische Aspekt der Zellviabilitätsmessungen auf Impedanzbasis liefert die benötigten Verlaufsdaten, wenn beispielsweise die untersuchten Verbindungen zur Auslösung zytotoxischer Effekte verwendet werden. Das xCELLigence System ist besonders gut geeignet zur genauen Bestimmung optimaler Untersuchungszeitpunkte für Zytotoxizitäts- und Zelltod-Assays, also der Zeitpunkte, an denen zytotoxische Verbindungen ihre maximale Wirkung entfalten und damit der CI-Wert am geringsten ist.

(1) Focus Application Note "Compoundinduced Cytotoxicity", Roche Applied Science, 2010.

Roche Diagnostics Deutschland GmbH

Roche, mit Hauptsitz in Basel in der Schweiz, ist ein führendes, forschungsorientiertes Healthcare-Unternehmen mit kombinierten Stärken in den Bereichen Pharma und Diagnostika. Roche ist das weltgrößte Biotech-Unternehmen mit differenzierten Medikamenten für die Onkologie, Virologie, Entzündungs- und Stoffwechselkrankheiten und Erkrankungen des zentralen Nervensystems. Roche ist außerdem der weltweit bedeutendste Anbieter von Invitro-Diagnostika und gewebebasierten Krebstests sowie ein Pionier im Diabetes-Management. Die Strategie von Roche für eine individualisierte Medizin zielt auf die Lieferung von Medikamenten und Diagnostika, welche die Gesundheit, die Lebensqualität und die Überlebenschancen von Patienten spürbar verbessern. 2009 beschäftigte Roche weltweit über 80000 Mitarbeitende und investierte fast 10 Milliarden Franken in die Forschung und Entwicklung. Der Konzern erzielte einen Umsatz von 49,1 Milliarden Franken. Genentech (USA) gehört vollständig zur Roche-Gruppe. An Chugai Pharmaceutical (Japan) hält Roche die Mehrheitsbeteiligung. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.roche.com.

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