Cell Painting

Zellkern
Farbstoff: Hoechst 33342

Mitochondrien
Farbstoff: MitoTracker Deep Red

Endoplasmatisches Retikulum
Farbstoff: Concanavalin A/Alexa Fluor 488-Konjugat

Nukleoli, zytoplasmatische RNA Farbstoff
Farbstoff: SYT0 14 Green Fluorescent Nucleic Acid Stain

F-Aktin-Zytoskelett, Golgi, Plasmamembran
Farbstoff: Phalloidin/Alexa Fluor 568-Konjugat, Wheatgerm Agglutinin/Alexa Fluor 555-Konjugat
 

Bildkomposition bestehend aus Aktin, ER (Endoplasmisches Retikulum) und den Zellkernen.

Cell Painting für phänotypisches Profiling

Das phänotypische Profil einer Zelle zeigt den spezifischen biologischen Zustand einer Zelle an. Genauer gesagt kann es dazu genutzt werden, biologische Störungen abzufragen, da die Zellmorphologie durch Faktoren wie den Stoffwechsel, den genetischen und epigenetischen Status und Umweltindikatoren beeinflusst wird. Zudem kann es genutzt werden, um gesunde Zellen im Vergleich zu kranken Zellen zu beschreiben. Da das phänotypische Profil einen Zusammenschluss einer ganzen Anzahl von Messwerten darstellt, die in Cell-Painting-Assays erhoben werden, ist es gegenüber Abweichungen oder Veränderungen dieser Eigenschaften empfindlicher. Mit anderen Worten, ein phänotypisches Profil kann bestimmte Eigenschaften der Zelle erfassen, die für das bloße Auge nicht offensichtlich sind.

In einem Interview mit dem Science Explorer erklärte Angeline Lim, Ph.D.: „Ich stelle mir das Cell Painting oder das Phänotyp-Profiling gerne als analog zur Gesichtserkennung vor. Es ist ein bisschen so, wie wenn Facebook oder iPhoto die Gesichter von Personen markiert. Sobald Sie ein Foto haben und es markieren, extrahiert die Software im Hintergrund Informationen aus dem Foto und berechnet ein Profil. Wenn ein anderes Foto auftaucht, vergleicht die Software dessen Profil mit dem des vorausgegangenen Fotos, um festzustellen, ob dies die gleichen oder unterschiedliche Fotos sind. So funktioniert das Cell Painting im Grunde. Beim Cell Painting erwarten wir vom Bildanalyse-Schritt, dass ähnliche Zellen und unähnliche Zellen, oder auch kranke Zellen und gesunde Zellen, in unterschiedlichen Clustern zusammengefasst werden. Dies findet potenziell vielerlei Anwendungen, insbesondere in der Wirkstoffforschung.“

Beispiele behandelter Zellen und phänotypischer Veränderungen

Hier ist ein Beispiel, in dem behandelte Zellen offensichtliche Veränderungen ihres Phänotyps zeigen – nur drei der fünf Wellenlängen sind in dieser Bildkomposition gezeigt: Zellkerne in Blau, Endoplasmatisches Retikulum in Grün, Aktin und Golgi in Rot.

 

Kontrolle, unbehandelte Zellen.

Mit Rotenon, ein in Insektiziden häufig verwendetes Toxin, behandelte Zellen. Von Rotenon ist ebenfalls bekannt, dass es die mitochondriale ATP-Produktion hemmt und von dem gezeigt wurde, dass es in verschiedenen Krebszellen eine anticancerogene Aktivität aufweist.

Mit Chloroquin behandelte Zellen. Chloroquin wurde ursprünglich für die Behandlung von Malaria entwickelt.

Allgemeiner Arbeitsablauf eines Cell-Painting-Assays

Erfahren Sie mehr über das Cell Painting

Cell Painting entwickelt sich aufgrund seiner vielen wichtigen potenziellen Anwendungen zu einem wertvollen Werkzeug, insbesondere in der Wirkstoffforschung. Erfahren Sie, wie Sie die Fähigkeiten des High-Content-Imaging optimieren und führen Sie Multiplex-Assays durch, indem Sie die vorkonfigurierten oder benutzerdefinierten Module der MetaXpress Software nutzen, um ein datenreiches Phänotyp-Profil zu erzielen.