Einzelzellniveau

Einzelzellniveau bezeichnet in der Biologie die Analyse, Messung oder Beobachtung auf der Ebene einzelner Zellen, im Gegensatz zu Bulk- oder Populationsebenen. Das Niveau betont die Heterogenität zwischen Zellen und ermöglicht, Merkmale wie Genexpression, Markerstatus oder metabolische Eigenschaften zellweise zu erfassen.

Zur Erfassung des Einzelzellniveaus werden spezialisierte Techniken eingesetzt, darunter Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq), Massenspektrometrie für einzelne Zellen (CyTOF), Einzelzell-ATAC-Seq sowie bildgebende Verfahren wie Fluoreszenz- oder konfokale Mikroskopie. Mikrofluidik-Plattformen ermöglichen die isolierte Handhabung einzelner Zellen und die parallele Analyse vieler Zellen.

Anwendungsfelder umfassen die Untersuchung der Zelldifferenzierung und Entwicklung, die Analyse intratumoraler Heterogenität in Krebs, Immunzelltypen und deren Aktivierungszustände, sowie Studien zur bakteriellen oder zellulären Heterogenität in mikrobiellen Gemeinschaften.

Herausforderungen sind technisches Rauschen, Dropout-Effekte in scRNA-seq-Daten, Bias durch Probenaufbereitung, hohe Kosten und der Bedarf an komplexer Bioinformatik sowie geeigneter Modelle zur Interpretation der Daten.

Das Einzelzellniveau hat die Lebenswissenschaften stark beeinflusst, indem es Erkenntnisse über individuelle Zellzustände ermöglicht und Muster der Zellkommunikation sowie der Entwicklung sichtbar macht.

Siehe auch: Einzelzellanalytik, Einzelzellsequenzierung, Heterogenität, Single-Cell-Technologien.