Zellanalytik

Zellanalytik ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das sich mit der Charakterisierung, Quantifizierung und Interpretation von Eigenschaften einzelner Zellen oder Zellpopulationen befasst. Ziel ist es, zelluläre Phänotypen, Funktionen und Zustandsänderungen zu messen und zu vergleichen, oft in komplexen Proben wie Geweben oder Blut.

Zentrale Methoden sind die Durchflusszytometrie (Flow Cytometry) und die Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung (FACS), die hunderte Parameter pro Zelle simultan erfassen und Zellen nach Merkmalen sortieren. Bildgebende Techniken wie Fluoreszenz- und Konfokalmikroskopie sowie Imaging Flow Cytometry verbinden Morphologie mit Molekularmarkern. Zellbasierte Proteomik wird durch Massenspektrometrie im Rahmen von CyTOF (Mass Cytometry) ermöglicht, das hochdimensionale Proteinprofile erzeugt. Auf der DNA- und RNA-Ebene gewinnen Einzelzellsequenzierung (scRNA-seq) und verwandte Ansätze Einblicke in Transkriptionsprofile einzelner Zellen. Mikrofluidik- und Mikrofabrikationstechnologien unterstützen präzise Einzelzellmanipulation und -analyse.

Anwendungsfelder sind medizinische Diagnostik, Immunologie, Onkologie, Entwicklungsbiologie, Mikrobiologie, Zelltherapie und Wirkstoffentwicklung. Zellanalytische Daten helfen bei der Identifikation von Zelltypen, der Bestimmung von Zellzuständen wie Teilung oder Apoptose, sowie der Charakterisierung heterogener Zellpopulationen in Geweben.

Die Geschichte reicht von der Entwicklung der Mikroskopie bis zu modernen Hochdurchsatztechnologien. Die Durchflusszytometrie wurde in den 1960er-Jahren etabliert und seitdem kontinuierlich ausgebaut, während die Einzelzellsequenzierung seit den 2010er-Jahren zu einem zentralen Werkzeug geworden ist. Zukünftige Entwicklungen fokussieren auf höhere Auflösung, integrierte Multi-Omik-Ansätze und verbesserte Bioinformatik zur Interpretation komplexer Zelllandschaften.

---