4-Laser Spektral-Durchflusszytometer

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574395861

Jüngste technologische Fortschritte in den Lebenswissenschaften haben unser Verständnis komplexer zellulärer Prozesse erheblich vorangetrieben. Insbesondere ermöglichen multimodale Ansätze die Integration von Informationen, die auf molekularer Ebene gewonnen werden, beispielsweise durch Next-Generation-Sequencing oder proteomische Ansätze, sowie auf der Ebene einzelner Zellen durch verschiedene Einzelzellmethoden. Das beantragte Spektral-Durchflusszytometer ermöglicht eine schnelle Extraktion von Informationen über fluoreszierende Moleküle aus Einzelzellen und eignet sich daher besonders gut für Studien, welche die molekulare und zelluläre Ebene verbinden. Die an diesem Vorschlag beteiligten Forschungsgruppen haben bereits wertvolle Erkenntnisse über wichtige Prozesse auf molekularer und zellulärer Ebene gewonnen, insbesondere im Kontext der Zellteilung, DNA-Replikation und -Reparatur, Epigenetik, Signalgebung von Wachstumsfaktoren und Krebsentwicklung. Im Vergleich zu herkömmlichen Geräten implementiert das Spektral-Durchflusszytometer spektrale Detektoren, welche die Fähigkeit zur Unterscheidung verschiedener Fluorophore oder unterschiedliche Zustände von Fluorophoren in Einzelzellen mittels spektraler Entmischung erheblich verbessern. Dieser technologische Fortschritt eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung molekularer Prozesse im zellulären Kontext, indem hierdurch beispielsweise eine sensitive, fluoreszenzbasierte Detektion von Biomolekülen bei hohem Hintergrund (sog. Autofluoreszenz) ermöglicht wird. Eine solche Autofluoreszenz ist in den meisten Zellen vorhanden, insbesondere in dem wichtigen Modellzellsystem der Hefe Saccharomyces cerevisiae. Darüber hinaus ermöglicht die spektrale Durchflusszytometrie die parallele Detektion einer großen Anzahl von Fluorophoren, die sich nur geringfügig in ihren spektralen Eigenschaften unterscheiden. Dies ermöglicht insbesondere die empfindliche Erkennung molekularer Veränderungen innerhalb fluoreszierender Sonden, die mit zellulären Funktionen verknüpft sind, beispielsweise aufgrund von Förster-Resonanz-Energieübertragung in Aktivitätssensoren. Darüber hinaus können Einzelzellmessungen, die durch Spektralflusszytometrie durchgeführt werden, mit Omik-Technologien wie Next-Generation-Sequencing oder Proteomik kombiniert werden, um besonders komplexe biologische Prozesse wie die DNA-Reparatur oder die Proteostase des Genomintegritätsnetzwerks zu untersuchen. Sehr schnelle Prozesse, wie etwa die Weiterleitung von Wachstumsfaktorsignalen, können durch Kombination mit schnellen optogenetischen oder pharmakologischen Störungen direkt an der Probe innerhalb des Spektral-Durchflusszytometers untersucht werden. Zusammenfassend wird es durch die einzigartigen Fähigkeiten der spektralen Durchflusszytometrie möglich sein, mechanistische Einblicke in Biomoleküle im Kontext einzelner Zellen zu gewinnen und dadurch ein ganzheitlicheres Verständnis grundlegender zellbiologischer Prozesse aufzubauen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 4-Laser Spektral-Durchflusszytometer
• Gerätegruppe: 3500 Zellzähl- und Klassiergeräte (außer Blutanalyse), Koloniezähler
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr. Boris Pfander