Durchflusszytometrische Pulsformanalyse und Sortierung für die Mikrobiota-Zytometrie

• Antragsteller: Professor Dr. Hyun-Dong Chang; Toralf Kaiser
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491069896

Die Durchflusszytometrie ermöglicht die präzise fluoreszenzbasierte multi-parametrische Analyse und Sortierung von einzelnen Zellen im Hochdurchsatzverfahren und ist daher Standardtechnologie u.a. in der biomedizinischen Forschung. Jedoch ist die Durchflusszytometrie optimiert für die Analyse von eukaryotische Zellen. In diesem Forschungsvorhaben soll ein neues Gerät entwickelt werden, das Pulsform des zellintrinsischen Streulichtes örtlich und zeitlich erfasst und so die Größe und Form von kleinen Partikel bzw. Zellen präzise bestimmen kann. Zur Entwicklung des Gerätes soll 1) der optische Aufbau zur winkel- und zeitaufgelöste Detektion des Streulichtes realisiert werden; 2) Algorithmen für die Daten- und Signalverarbeitung entwickelt werden; 3) eine Zellsortiereinheit implementiert werden; und 4) ein Laboraufbau des Gerätes anhand biologischer Proben validiert werden. Dieses Gerät wird erstmals die quantitative und qualitative Einzelzellanalyse und die Zellsortierung auf Grundlage zellintrinsischer Streulichteigenschaften im Hochdurchsatzverfahren in der Mikrobiotaforschung ermöglichen. Durch die Möglichkeit der marker-freien und direkten Sortierung von nicht-kultivierbaren Bakterien und Detektion und Anreicherung von seltenen Bakterien werden die zur Zeit hauptsächlich auf molekularbiologische Methoden beschränkten Mikrobiomanalysen durch dieses Gerät deutlich erweitert. Darüber hinaus birgt ein solches Gerät das Potential die Anwendung der Durchflusszytometrie auch in anderen Wissenschaftsbereichen deutlich zu erweitern, z.B. bei markerfreier Zellanalytik, Analyse von morphologisch heterogenen Zellgemischen, Mikro- und Nano-Partikeln, extra-zellulären Vesikel und der Analytik von Organoiden.

• DFG-Verfahren: Neue Geräte für die Forschung