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Laser-Mikrodissektionssysteme CellCut/SmartCutA cut above the rest

Innovative Laser-Mikrodissektionstechnologie von Olympus
Laser-Mikrodissektionssysteme CellCut/SmartCut: A cut above the rest

Andrea Rackow, Hamburg

In der modernen biomedizinischen Forschung müssen Zellen in kürzester Zeit isoliert und auf molekularer Ebene analysiert werden können; eine Anforderung, die vor allem bei Genom- und Proteomanalysen sowie bei vielen pharmazeutischen Fragestellungen eine essentielle Rolle spielt. Darüber hinaus muss in diesen Anwendungen, ebenso wie in der Pathologie und der Forensik, die Kontaminationsfreiheit der Proben während des gesamten Prozesses gewährleistet werden können. Zudem muss die Auswahl und Isolierung der gewünschten Geweberegionen, der einzelnen Zellen, der subzellulären Strukturen oder einzelnen Chromosomen mit höchster Präzision durchführbar sein.

Die Laser-Mikrodissektion ist eine innovative Technologie, die all diesen Anforderungen gerecht wird. Schnitte von tiefgefrorenen oder in Paraffin eingebetteten Gewebeproben, von Abstrichen oder Zellkulturen sowie deren anschließende Mikromanipulation lassen sich schnell, zuverlässig und präzise durchführen. Bei diesem Verfahren wird ein direkter Kontakt mit den Proben vermieden, so dass die Kontaminationsgefahr minimiert wird. Selbst lebende Zellen aus Zellkulturen wie beispielsweise Stammzellen können isoliert und rekultiviert werden, ohne dabei verletzt oder im Wachstum beeinträchtigt zu werden.

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Die Olympus Laser-Mikrodissektionssysteme CellCut und SmartCut bieten dem Anwender noch weit mehr Vorteile. In Verbindung mit einem inversen Olympus-Mikroskop und ausgestattet mit einem UVa-Festkörperlaser können mit dem CellCut- und SmartCut-System Zellgruppen, einzelne Zellen oder selbst Zellkomponenten schnell und exakt aus den verschiedensten Probenmaterialien isoliert werden. Die zugrunde liegende, patentierte CapLift®-Technologie ermöglicht dabei eine vollständig kontaktfreie Gewinnung der gewünschten Probenregionen.

Wie funktionieren CellCut und SmartCut?

CellCut ist ein ausgesprochen vielseitiges Forschungssystem. Es beinhaltet ein inverses Olympus-Mikroskop der IX2-Serie und bietet somit auch eine überragende Bildqualität – die zu isolierenden Zellen lassen sich schnell und zielgenau lokalisieren. SmartCut ist als Komplettsystem mit integriertem Olympus CKX41-Mikroskop für anspruchsvolle Routineanwendungen und Ausbildungszwecke entwickelt worden. Beide Systeme enthalten dieselbe anwenderfreundliche Software und Benutzeroberfläche. Die gewünschten Probenregionen werden durch einfache Freihandzeichnung oder mittels vordefinierter geometrischer Formen ausgewählt. Dabei können so viele Zellgruppen, Zellen und Zellkomponenten wie erforderlich umrandet werden.

Der diodengepumpte UVa-Festkörperlaser (355 nm) bietet eine außergewöhnliche Schnittgenauigkeit – mittels Olympus UIS2-Objektiv wird der Laser auf einen Strahlenpunkt von weniger als 1 µm Größe fokussiert. Bei diesem hochpräzisen, ablativen Prozess wird keine Hitze erzeugt, so dass die angrenzenden Probenbereiche weder erwärmt noch beschädigt werden. Ein scharfer, klarer Schnitt trennt die gewünschte Probenregion vom angrenzenden Gewebe.

Für die Mikrodissektion mit dem CellCut- und SmartCut-System werden spezielle membranbespannte Trägerrahmen benötigt. Das Probenmaterial wird direkt auf die Membran platziert. Anschließend wird der Trägerrahmen umgedreht und auf einen Standard-Glasobjektträger gelegt. Dieser einzigartige Aufbau schützt die Probe effektiv vor Verunreinigung aus der Umgebungsluft, was z.B. für nachfolgende DNA- oder RNA-Analysen bedeutsam ist.

Die per Mikrodissektion ausgeschnittenen Probenbereiche werden mit der einzigartigen, patentierten CapLift-Technologie sauber und rückstandslos isoliert. Bei diesem Vorgang wird zunächst die adhäsive Deckelinnenseite des CapLift-Microtubes im Bereich der zu isolierenden Probenregion auf die Membran gedrückt und nach der Dissektion anschließend wieder angehoben. Dabei bleiben einzig die ausgeschnittenen Probenbereiche auf dem Deckel haften. Der Deckel des CapLift-Microtubes kommt hierbei nur mit der Membran des Probenträgers in Berührung, so dass die Probe berührungs- und kontaminationsfrei bleibt. Das CellCut-System erlaubt zusätzlich eine Automatisierung des Mikrodissektionsprozesses in folgende Teilschritte: Positionieren des Deckels über der Schnittzone, Platzieren des Deckels auf der Membran und Abrücken des Deckels, sobald die entsprechenden Probenbereiche ausgeschnitten worden sind. Der komplette Prozess wird anwenderfreundlich über die UV-Cut-Software gesteuert. Beim SmartCut-System werden diese Schritte hingegen alle manuell durchgeführt.

Umfassende Software mit anwenderfreundlicher Benutzeroberfläche

Die anspruchsvolle, aber dennoch anwenderfreundliche UV-Cut-Software ist einer der Hauptvorzüge der beiden Laser-Mikrodissektionssysteme von Olympus. Eine eingängige grafische Benutzeroberfläche ermöglicht die Steuerung spezifischer Laser-Mikrodissektionsfunktionen sowie die Auswahl leicht zu bedienender Prozess- und Scanningprogramme.

Der hochpräzise, motorisierte XY-Objekttisch kann wahlweise entweder über Computer-Maus, Tastatur oder Touchdown-Monitor angesteuert werden. Ein Übersichtsbild des kompletten Objektträgers erlaubt eine schnelle und einfache Navigation am Objekt. Außerdem können mit dem CellCut-System spezielle Tischpositionen gespeichert werden, die das Auffinden interessanter Probenbereiche besonders einfach gestalten.

Zeichenwerkzeuge

Um den Schnittweg des Lasers vorzugeben, stehen dem Anwender ein Freihand-Zeichenwerkzeug sowie eine Vorauswahl an geometrischen Figuren wie Kreise, Quadrate und Ellipsen zur Verfügung. Mit Hilfe der MultiGroup-Funktion des CellCut-Systems können auf dem gesamten Objektträger auch verschiedene Gruppen von Probenbereichen definiert und in einem einzigen Mikrodissektionsprozess ausgeschnitten werden. Die Multi-Cap-Funktion ermöglicht hierbei das automatische Wechseln zwischen den in einem CapHalter befindlichen CapLift-Microtubes. Ein CapHalter kann bis zu acht CapLift-Microtubes aufnehmen. Zusätzlich bietet die Multi-Slide-Option die Möglichkeit, bis zu drei probenbeladene Objektträger aufzunehmen und ebenfalls in einem einzigen Mikrodissektionsvorgang zu bearbeiten.

Dokumentation

Für jeden neuen Isolationsprozess erstellt die Software jeweils eine Bild- und eine Textdatei. Vor und nach dem Schneideprozess wird automatisch ein Bild der Probe aufgenommen und in der Bilddatei gespeichert. Zur genaueren Dokumentation können jederzeit auch weitere Momentaufnahmen festgehalten werden. In der angehängten Textdatei werden u.a. Details zur Anzahl und Größe der ausgeschnittenen Probenbereiche, zum Versuchsaufbau und den Schnittparametern gespeichert. Zusätzlich können über die Software auch spezifische Laser-Konfigurationen und Kameraeinstellungen für spezielle Applikationen definiert und für den wiederholten Gebrauch gespeichert werden.

Weitere Softwarefunktionen

In Verbindung mit dem CellCut-System beinhaltet die UV-Cut-Software weitere neue Funktionen, um die Probenaufbereitung noch einfacher und effizienter zu gestalten.

Automatic full slide CapLift: Auf dem gesamten Objektträger können in einem einzigen Mikrodissektionsvorgang beliebig viele Probenbereiche ausgewählt und isoliert werden. Das CapLift-System fährt dabei automatisch über den gesamten Objektträger und nimmt alle ausgeschnittenen Probenbereiche auf. Diese Funktion bietet dem Anwender eine signifikante Zeitersparnis.
Inspection mode: Die Software steuert das CapLift-System automatisch zu einem leeren Bereich auf dem Objektträger. Der Anwender kann sofort überprüfen, ob der ausgeschnittene Probenbereich von der adhäsiven Deckelinnenseite des CapLift-Microtubes aufgenommen wurde.
Modularität: Die modulare Struktur der Software erlaubt jederzeit eine einfache Erweiterung des Systems mit zusätzlichen Software-Paketen oder anderen MMI-Produkten. Das CellCut-System kann zum Beispiel mit der CellExplorer-Bilderkennungssoftware erweitert werden, um bestimmte Probenbereiche wie fluoreszenzmarkierte Zellen automatisch erkennen und ausschneiden zu können. Zudem kann ein IR-Laser als optische Pinzette installiert und integriert werden. Diese kann bis zu zehn verschiedene Objekte berührungsfrei festhalten, verschieben und manipulieren.

Laser-Mikro- dissektion in höchster Perfektion

CellCut und SmartCut kombinieren Mikrodissektion und kontaktfreie Probenpräparation auf einzigartige Weise und haben sich dadurch als essentielles Werkzeug für viele molekularbiologischen Applikationen bewährt. Ganz gleich, ob einzelne Neuronen, Spermazellen, Stammzellen, fusionierte Protoplasten oder gar Metaphase-Chromosomen – die Mikrodissektionssysteme von Olympus sind die optimale Lösung zur Gewinnung kontaminationsfreier Proben für jede Art nachfolgender Analyse.

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