Gewebekultur

Gewebekultur ist das Züchten von Zellen höherer Organismen in vitro. Die Zellen werden routinemäßig in Suspension gehalten, haften am Gefäßboden oder entwickeln sich zu 3D-Gewebekultursystemen (z. B. Sphäroide und Organoide). Die Verwendung von Zellkulturen als Modellsysteme ist ein wesentlicher Bestandteil in der biowissenschaftlichen Forschung und erfordert den regelmäßigen Einsatz von Lichtmikroskopen zur Bewertung der Konfluenz (Prozentsatz der von adhärenten Zellen besiedelten Gefäßfläche), zur Zellzählung, zur Überwachung des Befalls mit Keimen und zur Beurteilung der allgemeinen Morphologie.

Produkte für die Gewebekultur

Die mehrfach preisgekrönten inversen Mikroskope Nikon ECLIPSE Ts2 und Ts2-FL sind für Routinearbeiten im Zellkulturlabor entwickelt. Das Ts2-FL verfügt über alle Funktionen des Ts2, bietet aber zusätzlich eine integrierte LED-basierte Fluoreszenzeinrichtung.

●: enthalten, ⚬: option

ECLIPSE Ts2
Inverses Mikroskop		 ECLIPSE Ts2-FL
Inverses Mikroskop
Nutzung von Kameras Frei auswählbare Optionen Frei auswählbare Optionen
Für Multiwell-Platten, Kulturschalen und -flaschen yes yes
Kann mit H2O2-Dampf dekontaminiert werden no no
Tauglich für Einrichtungen zur Herstellung von Zellen („Zellfabriken“) no no
Geeignet für genormte Auswertungen no no
MikroskopiertechnikenECLIPSE Ts2 ECLIPSE Ts2-FL
Weitfeld-Fluoreszenz no yes
Nikon Emboss Contrast yes yes
Phasenkontrast yes yes
Apodisierter Phasenkontrast yes yes

Diskussion: Gewebekultur

Adhärente Zellen, aufgenommen mit Standard-Phasenkontrast

Dieselbe Zellgruppe aufgenommen mit apodisiertem Phasenkontrast

Mikroskopiertechniken für die Gewebekultur

Die in vitro-Kultivierung umfasst eine große Vielfalt von Zelltypen, darunter primäre Zellen, die aus frischem Gewebe gewonnen wurden, immortalisierte Zelllinien und Stammzellen. Diese unterschiedlichen Zelltypen stellen relativ ähnliche Anforderungen an die Mikroskopie.

Die normale Durchlicht-Hellfeld-Mikroskopie ist für das Darstellen von Zellen nicht sehr hilfreich, da diese in den meisten Fällen blass und transparent sind. Aus diesem Grund sind Gewebekulturmikroskope meistens für die Phasenkontrast-Mikroskopie ausgestattet. Mit dieser Kontrastierungstechnik werden Unterschiede in der optischen Weglänge (Phasenverschiebungen), hervorgerufen durch unterschiedliche Dicken, bzw. Dichten im Präparat per Interferenz in Kontrast umwandelt. Wichtig ist, dass der Phasenkontrast im Gegensatz zu Techniken, die im polarisierten Licht wirken, wie dem differentiellen Interferenzkontrast (DIC) mit Kulturgefäßen aus Kunststoff sehr gut funktioniert.

Mit dem Phasenkontrast lassen sich einzelne Zellen im Vergleich zum reinen Hellfeld vergleichsweise einfach darstellen, selbst bei relativ geringer Vergrößerung (am häufigsten werden Objektive mit einer Vergrößerung zwischen 4 – 20X für die Routine in der Gewebekultur verwendet). Der Phasenkontrast erfordert jedoch spezielle Objektive und eine entsprechende ringförmige Beleuchtungsblende im Lichtweg. Darüber hinaus stehen verschiedene Arten von Phasenkontrastobjektiven zur Auswahl.

Der Vorteil von Nikons Objektiv-Reihe CFI Achromat für apodisierten Phasenkontrast liegt bei der Mikroskopie von Zellkulturen darin, dass die Halo-Effekte, die artifiziell besonders in Probenbereichen mit relativ großen Dichteunterschieden und entsprechend großen Phasenverschiebungen auftreten durch die Apodisation sehr stark unterdrückt werden. Dadurch werden im Vergleich zu Standard-Phasenkontrastobjektiven die Identifizierung der Zellrandbereiche und -grenzen sowie eine detailliertere Darstellung dickerer Modellsysteme wie Gewebe und ganzer Organismen erleichtert.

Der optionale „Kontrast-Schild“ blockiert das Raumlicht und bietet eine einfache und kostengünstige Methode, um Fluoreszenzmikroskopie mit gutem Signal-Rausch-Verhältnis auch in hell erleuchteten Zell- und Gewebelabors durchzuführen

Fluoreszenzmikroskopie in der Gewebekultur

Die Fluoreszenzmikroskopie wird im Gewebekulturlabor immer mehr zur Routine. Eine häufige Aufgabe ist beispielsweise die Überprüfung der Expression fluoreszierender Proteine per Fusion mit transfizierten Zellen – wichtig für die Bewertung der Transfektionseffizienz, der korrekten Lokalisierung und des Expressionsgrades. Fluoreszierende Farbstoffe werden auch häufig zur Visualisierung wichtiger subzellulärer Komponenten verwendet (z. B. Hoechst-Farbstoffe zum Färben von Zellkernen in lebenden Zellen).

Das ECLIPSE Ts2-FL verfügt über bis zu drei verschiedene, vom Benutzer wählbare LED-Beleuchtungsmodule, die in das Mikroskop integriert werden. Das Mikroskop merkt sich automatisch, welche LED für welche Filterblockposition und mit der zuletzt verwendeten Helligkeitseinstellung verwendet werden soll. Nikon bietet weiterhin ein „Kontrast-Schild“ als optionales Zubehör an, um das Umgebungs- und Hintergrundlicht zu blockieren, welches in hell erleuchteten Zelllabors häufig ein Problem darstellt.

Die Bedeutung von Größe und Komfort des Mikroskops

Viele Arbeiten in einem Gewebekulturlabor – auch die Mikroskopie - sind oft repetitiv, wodurch der Anspruch an ergonomisch korrekte Arbeitsgeräte hoch ist, und Benutzerfreundlichkeit und Ökonomie beim Hantieren stark priorisiert werden. Die Bedienelemente am ECLIPSE Ts2 sind eingängig in Bereichen am Stativ gruppiert, je nachdem, ob sie für Durchlichtbeleuchtung (linke Seite des Mikroskops), Epifluoreszenz (rechts) oder beides (Mitte) betätigt werden.

Gewebekulturmikroskope werden oft in Biologische Sicherheitswerkbänke hineingestellt, um eine sterile Umgebung herzustellen und die Lebensfähigkeit der Zellen zu fördern. Daher sind besonders kompakte Mikroskope für solche Arbeiten von Vorteil. Darüber hinaus sollte der Objekttisch möglichst tief liegen, wodurch der wiederholte Probenwechsel im Sitzen viel ergonomischer bewerkstelligt werden kann, als bei Mikroskopen, wo der Probentisch hoch liegt.

Weitere Informationen zur Gewebekultur und Mikroskopie

Wenn Sie an Nikon-Mikroskop-Systemen für automatisierte Stammzellkultur-Assays interessiert sind, laden wir Sie ein, unsere Produktseite zum Zell-Screening zu besuchen. Wir laden Sie auch ein, mehr über die Nikon-Mikroskopie für die regenerative Medizin zu erfahren.

Glossar

Apodisierter Phasenkontrast
Der apodisierte Phasenkontrast ist eine Variation dieser Kontrastierungstechnik, und ist für die Darstellung von Präparatregionen mit besonders starken Dichteunterschieden optimiert, wie z. B. Chromosomen in einer mitotischen Zelle. Er ist auch nützlich, um Gewebeschnitte anzuschauen.
Für Multiwell-Platten, Kulturschalen und -flaschen
Das sind die üblicherweise verwendeten Gefäße für die Kultivierung von Zellen. Nikon hat für die gängigen Gefäßsorten und Standardgrößen entsprechende Tische bzw. Tischeinsätze verfügbar.
Geeignet für genormte Auswertungen
Dies bedeutet die Gewährleistung, dass die Kulturgefäße stets lückenlos durchgemustert werden und dass die Quantifizierung von Schlüsselparametern in solch einer Weise durchgeführt wird, dass ein Fehlerpotenzial durch subjektive Beurteilung der Bedienerin/des Bedieners, sowie durch unvollständiges Durchmustern minimiert wird.
Kann mit H2O2-Dampf dekontaminiert werden
Die Dekontamination mit Wasserstoffperoxid-Dampf ist ein Standard für Equipment in geschlossenen Sicherheitsräumen. Sie wird häufig in Krankenhäusern und anderen medizinischen Einrichtungen eingesetzt.
Nikon Emboss Contrast
Der Nikons Emboss Contrast ist eine vergleichsweise einfache Technik, um Zellen mit einem 3D-ähnlichem Relief-Kontrast darzustellen. Diese Technik ist besonders für dickere Zelltypen, wie beispielsweise Eizellen und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) von Vorteil.
Nutzung von Kameras
Nikon bietet eine Vielzahl von Kameras, darunter schnelle Farb- und Monochrom-CMOS-Optionen.
Phasenkontrast
Die Phasenkontrastmikroskopie ist der etablierte Laborstandard für die Darstellung von adhärenten Zellen mit fibroblastischer oder Epithel-ähnlicher Morphologie. Dazu gehören MDCK, HeLa, HEK und viele andere gängige Zelllinien.
Tauglich für Einrichtungen zur Herstellung von Zellen („Zellfabriken“)
Dies bezieht sich darauf, ob Systeme geeignet sind, gängige Assays durchzuführen, die bei der Herstellung von Zellen notwendig sind (z. B. Identifizierung von Stammzellkolonien).
Weitfeld-Fluoreszenz
Fluoreszenzmikroskopie wird eingesetzt, um spezifische Zellkomponenten darzustellen, die mit fluoreszierenden Proteinen oder fluoreszierenden Farbstoffen markiert sind.