Mass Cytometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Gerät wurde im Oktober 2014 in Betrieb genommen. Im ersten Halbjahr 2015 wurden vor allem Etablierungsarbeiten vorgenommen. Dazu gehörten auch die Entwicklung von sogenannten Core Panels zur umfassenden Charakterisierung von humanen Leukozyten oder Mauszellen aus experimentellen Systemen. Für die Entwicklung von Core Panels wurden von der Core Unit „Flow Cytometry and Mass Cytometry“ am BCRT unter der Leitung von Dr. Desiree Kunkel in Zusammenarbeit mit den Forschungsgruppen von Prof. Birgit Sawitzki und Prof. Andreas Thiel jeweils bis zu 20 Humane oder Maus Oberflächenmarker ausgewählt. Es wurden die jeweiligen Antikkörper bestellt und mit zuvor ausgewählten Metallen markiert. Die im Mass Cytometer erhaltenen Daten wurden mit Daten verglichen, die mit den gleichen Antikörpern mittels konventioneller Zytometrie erzielt wurden. Nur bei übereinstimmenden Resultaten wurden die jeweiligen Antikörper in das Panel übernommen. Mithilfe der CorePanels können Arbeitsgruppen ihre eigenen Antikörperpanels auf der Basis der CorePanels einfach etablieren. Es müssen dazu jeweils nur die Antikörper für die spezifischen Fragestellungen neu etabliert werden. Dieses Angebot der Core Facility „Flow Cytometry and Mass Cytometry“ am BCRT wird von vielen mit dem Mass Cytometer arbeitenden Arbeitsgruppen angenommen. Dass neue Arbeitsgruppen so auch ein kostengünstiger Zugang zu der neuen Technologie ermöglicht wird, ist ein weiterer Vorteil. Das Core Panel für die Analyse von Mauszellen aus experimentellen Systemen wurde dann im zweiten Halbjahr 2015 bis ins Frühjahr 2016 hinein für eine erste Anwendung in einem wissenschaftlichen Projekt genutzt. Ziel war es unter verschiedenen Reinheitsbedingungen gehaltene Mausstämme systematisch und detailliert bezüglich ihrer Leukozytenzusammensetzung zu untersuchen. Mittels konventioneller Zytometrie ist ein solches Projekt nur schwer zu etablieren, da aus jeder den gewonnenen Proben parallel mindestens 10 Proben analysiert hätten werden müssen. Mit einem ersten auf dem Maus Core Panel aufbauenden wurden 31 Parameter analysiert. Ferner wurde zu diesem Zweck ein weiteres Panel von 35 Antikörpern etabliert, mit dessen Hilfe die Zytokinproduktion und Aktivierungszustände von T-Zellen nach Stimulation ebenfalls systematisch und detailliert untersucht werden kann. In dem Projekt wurde vier unterschiedliche Gruppen eingeschlossen: SPF Mäuse vom Mausstamm Bl6 (diese repräsentieren die normalen im Allgemeinen sehr sauberen Bedingungen unter denen typische Labormäuse gehalten werden), Bl6 SPF Mäuse, die einen definierten Zeitraum unter weniger sterilen Bedingungen gehalten werden (non-SPF), BL6 Mausstämme, die aus anderen Laboren geliefert wurden und die zur Beobachtung in einen sogenannten Quarantäneraum untergebracht werden (bis sie über Embryotransfer in die sauberen Räume transferiert werden) und letztlich Mäuse aus Tierhandlungen (die im Allgemeinen normalen Umweltbedingungen ausgesetzt sind). Für alle Experimente lag eine Genehmigung seitens der örtlichen Behörden vor. Die Mass Zytometrie Technologie und die hierfür adaptierten bioinformatischen Auswertemethoden ermöglichte es, verschiedenste diverse Immunsignaturen zu identifizieren, die sich aus den zahlreicheren Pathogen Kontakten insbesondere in Mäusen aus Tierhandlungen im Vergleich zu den aus Quarantäne stammenden Mäusen, Non-SPF Mäusen und SPF Mäusen zeigten. Zusätzlich konnten in den Analysen spezifische Signaturen-Cluster identifiziert werden, die mit der Quantität der Pathogenkontakte sehr gut korrelierten. Unsere Studie repräsentiert damit die erste Studie, die klar und umfassend aufzeigt, dass unter SPF Bedingungen gehaltene Labormäuse etliche Immunsignaturen betreffend sich umfassend von Tieren unterscheiden, die unter Kontakt zur Außenwelt gehalten werden. Unserer Ergebnisse unterstreichen damit, dass experimentelle Studien an unter SPF Bedingungen gehaltenen Labormäusen unter Umständen nur sehr wenig geeignet sind, die humanen Situation wiederzugeben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Wild Immunology Assessed by Multidimensional Mass Cytometry. Cytometry A. 2017, 91(1):85-95
Alberto Sada Japp, Kerstin Hoffmann, Stephan Schlickeiser, Rainer Glauben, Christos Nikolaou, Holden T. Maecker, Julian Braun, Nadine Matzmohr, Birgit Sawitzki, Britta Siegmund, Andreas Radbruch, Hans- Dieter Volk, Marco Frentsch, Desiree Kunkel, Andreas Thiel
