Carboxyfluorescein - Succinimidylester ( CFSE ) ist ein fluoreszierender Zellfarbstoff . CFSE ist zellgängig und bindet über seine Succinimidylgruppe kovalent an intrazelluläre Moleküle [ 1 ] , insbesondere an intrazelluläre Lysinreste und andere Aminquellen. Aufgrund dieser kovalenten Bindungsreaktion kann fluoreszierendes CFSE über extrem lange Zeiträume in den Zellen verbleiben. Durch diese stabile Bindung wird der Farbstoff nach der Aufnahme in die Zellen nicht auf benachbarte Zellen übertragen.

CFSE wird häufig mit Carboxyfluorescein-Diacetat-Succinimidylester (CFDA-SE) verwechselt, obwohl es sich nicht um dasselbe Molekül handelt. CFDA-SE ist aufgrund seiner Acetatgruppen sehr zellgängig, während CFSE deutlich weniger zellgängig ist. Sobald das nicht-fluoreszierende CFDA-SE in das Zytoplasma der Zellen gelangt , spalten intrazelluläre Esterasen die Acetatgruppen ab und wandeln das Molekül in den fluoreszierenden Ester um.

CFSE wurde ursprünglich als Fluoreszenzfarbstoff entwickelt, der zur stabilen Markierung von Lymphozyten und zur Verfolgung ihrer Migration in Tieren über viele Monate eingesetzt werden kann. [ 2 ] Nachfolgende Studien zeigten, dass der Farbstoff aufgrund der progressiven Halbierung der CFSE-Fluoreszenz in den Tochterzellen nach jeder Zellteilung zur Überwachung der Lymphozytenproliferation sowohl in vitro als auch in vivo verwendet werden kann . [ 3 ] Die einzige Einschränkung besteht darin, dass CFSE in hohen Konzentrationen zelltoxisch wirken kann. Bei optimaler CFSE-Markierung lassen sich jedoch etwa 7–8 Zellteilungen identifizieren, bevor die CFSE-Fluoreszenz zu gering ist, um sich vom Autofluoreszenz-Hintergrund abzuheben. Somit stellt CFSE einen äußerst wertvollen Fluoreszenzfarbstoff für immunologische Studien dar, der die gleichzeitige Beobachtung von Lymphozytenproliferation, -migration und -positionierung ermöglicht. Mithilfe fluoreszierender Antikörper gegen verschiedene Lymphozyten-Oberflächenmarker kann zudem das Proliferationsverhalten verschiedener Lymphozyten-Subpopulationen verfolgt werden. [ 4 ] Im Gegensatz zu anderen Methoden können CFSE-markierte, lebensfähige Zellen für weitere Analysen gewonnen werden.

Seit der Erstbeschreibung von CFSE wurde es in Tausenden von immunologischen Studien eingesetzt. Ein Beispiel für eine frühe Proliferationsstudie an Tieren wurde von Kurts et al. [ 5 ] beschrieben. Die wohl wichtigsten Untersuchungen mit CFSE zeigten jedoch, dass viele Effektorfunktionen von Lymphozyten, wie die Zytokinproduktion durch T-Lymphozyten [ 6 , 7 ] und der Antikörperklassenwechsel durch B-Zellen [ 8 ] , von der Zellteilung abhängen. Zudem wurden komplexe mathematische Modelle entwickelt , um CFSE - Daten zu analysieren und verschiedene Aspekte von Immunreaktionen zu untersuchen [ 9–13 ] . Darüber hinaus findet CFSE auch außerhalb des Immunsystems Anwendung. Der Farbstoff wird eingesetzt , um die Proliferation vieler anderer Zelltypen zu beobachten, beispielsweise von glatten Muskelzellen [ 14 ] , Fibroblasten [ 15 ] , hämatopoetischen Stammzellen [ 16 ] und sogar Bakterien . [ 17 ] Eine weitere neuartige Anwendung von CFSE ist seine Verwendung zur In-vitro- und In-vivo- Bestimmung zytotoxischer Lymphozyten . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

Es stehen mittlerweile detaillierte Protokolle zur Verfügung, mit denen Lymphozyten (und andere Zelltypen) mit hoher Zuverlässigkeit und Präzision markiert werden können. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Einer der wichtigsten Parameter ist jedoch, sicherzustellen, dass die untersuchte Zellpopulation nicht zu stark mit CFSE markiert wurde, da solche Zellen zwar lebensfähig bleiben, sich aber suboptimal vermehren.

Referenzen

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