DE19910955A1 - Determining sensitivity of cells to apoptotic agents, useful e.g. for selecting compounds for treating cancer, using externalization of phosphatidyl serine as apoptotic marker - Google Patents

Determining sensitivity of cells to apoptotic agents, useful e.g. for selecting compounds for treating cancer, using externalization of phosphatidyl serine as apoptotic marker

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Abstract

Determining the chemical sensitivity of cells towards at least one substance (I) comprising measuring (I)-induced apoptosis, is new. The cells are incubated, simultaneously, with at least one marker (II) that has a detectable interaction with phosphatidyl serine (PS), and (I), and the (II)-PS interaction is determined in a time-resolved manner. An Independent claim is also included for a kit containing at least one cytostatic agent and at least one (II), as a solid material, solution or in presence of a matrix substance.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Chemosensitivität von Zellen gegen mindestens eine Substanz durch Messung der durch die mindestens eine Substanz ausgelösten Apoptose.The invention relates to a method for determining the chemosensitivity of Cells against at least one substance by measuring the through the at least a substance triggered apoptosis.

ChemosensitivitätstestsChemosensitivity tests

Die Behandlungs- und Heilungserfolge von Tumorerkrankungen haben seit der Einführung der Chemotherapie stark zugenommen. Beispielsweise lag die Überle­ bensrate bei kindlicher akuter lymphatischer Leukämie (ALL) Mitte der 60er Jahre bei weniger als 10%. Heutzutage liegt die Heilungschance bei über 70%. Die Medi­ kamente, sog. Zytostatika, werden nach bestimmten Therapieplänen allein oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen verabreicht. Mittlerweile gibt es eine unüber­ schaubare Anzahl verschiedener Therapiepläne, die empirisch ermittelt und ständig weiterentwickelt werden. Das Hauptkriterium für einen verbesserten Therapieplan ist eine bessere Überlebensrate (clinical outcome). Dieses Kriterium trifft für die Mehrheit der Patienten zu. Jedes Individuum besitzt aber eine unterschiedliche Ausstattung an Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Dies trifft insbesondere auf die Eigenschaften von Tumorzellen zu. In einigen Studien konnte gezeigt wer­ den, daß die Therapie für eine Subpopulation extrem gut wirkt, während sie für andere Patienten aufgrund von medikamentresistenten Tumoren wenig oder über­ haupt nicht wirksam ist. (Lacombe et al., Blood, 84, 716-723 (1994), Smit et al. International Journal of Cancer 51, 72-78 (1992)). Dabei konnte gezeigt werden, daß nicht nur die Wirksamkeit verschiedener Medikamente, sondern auch die wirk­ same Dosis eines Medikamentes individuell unterschiedlich sein kann. Die Ermitt­ lung der individuellen Dosierung eines Medikamentes ist für den Patienten von Bedeutung, damit er einerseits soviel an Medikamenten bekommt, wie für seine Heilung notwendig ist, und damit andererseits die toxischen Auswirkungen der Therapie und das Risiko einer durch die Chemotherapie induzierten sekundären Krebserkrankung so gering wie möglich gehalten werden. So gut die aktuell ge­ bräuchlichen Therapiepläne auch sind, die Fortschritte der letzten Jahre stagnieren hinsichtlich der mittleren Überlebensrate. Eine weitere deutliche Verbesserung der Chemotherapie sollte durch die Erstellung individuell angepaßter Therapiepläne möglich sein.The treatment and healing success of tumor diseases have since Introduction of chemotherapy increased significantly. For example, the Überle Rate of childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) in the mid-1960s at less than 10%. Nowadays the chance of recovery is over 70%. The medi certain, so-called cytostatics, are administered alone or in accordance with certain therapy plans Combined with other active ingredients. In the meantime there is an unruly one manageable number of different therapy plans that are empirically determined and constant be further developed. The main criterion for an improved therapy plan is a better survival rate (clinical outcome). This criterion applies to the Majority of patients too. But each individual has a different one Equipment on cells with different properties. This is particularly true towards the properties of tumor cells. Some studies have shown who that the therapy works extremely well for a subpopulation while it works for  other patients little or over due to drug-resistant tumors is not effective at all. (Lacombe et al., Blood, 84, 716-723 (1994), Smit et al. International Journal of Cancer 51, 72-78 (1992)). It could be shown that not only the effectiveness of various drugs, but also the effectiveness same dose of a drug can be individually different. The investigators The individual dosage of a medication is for the patient of Significance so that on the one hand he receives as much medication as for his Healing is necessary and, on the other hand, the toxic effects of Therapy and the risk of secondary chemotherapy-induced Cancer can be kept as low as possible. As good as the current Common therapy plans are also stagnating, the progress of recent years in terms of mean survival. Another significant improvement in Chemotherapy should be done by creating customized therapy plans to be possible.

Um diese Problematik anzugehen haben einige Forscher versucht, die individuelle Sensitivität von Patiententumoren gegenüber Zytostatika in vitro zu messen. Die meisten Chemosensitivitätstests, die gegenwärtig verwendet werden, basieren we­ nigstens teilweise auf dem von Salmon (Salmon et al. Science, 197, 461-463 (1977)) entwickelten Agar-Tumorkultur-Test. Diese Tests messen die Zellprolifera­ tion.To address this problem, some researchers have tried the individual Measure the sensitivity of patient tumors to cytostatics in vitro. The Most chemosensitivity tests currently used are based at least partially based on that of Salmon (Salmon et al. Science, 197, 461-463 (1977)) developed an agar tumor culture test. These tests measure cell prolifera tion.

Ein zweiter Typ von Chemosensitivitätstests umfaßt den Ausschluß von (Fluoreszenz)-Farbstoffen oder die Freisetzung des radioaktiven Chromisotops 51Cr, mit dem die Zerstörung der Zellmembran durch direkte oder indirekte Zytosta­ tikawirkung gemessen wird. Eine Modifikation des früheren Farbstoffausschluß- Tests ist der sogenannte DiSC-Assay (Weisenthal, Kern Oncology 5: 92-103 (1991)), der durch einen zweiten Färbevorgang zusätzlich zwischen normalen und Tumor­ zellen differenziert.A second type of chemosensitivity test involves the exclusion of (fluorescence) dyes or the release of the radioactive chromium isotope 51 Cr, which measures the destruction of the cell membrane by direct or indirect cytostatic effects. A modification of the previous dye exclusion test is the so-called DiSC assay (Weisenthal, Kern Oncology 5: 92-103 (1991)), which additionally differentiates between normal and tumor cells through a second staining process.

Der dritte Typ von Chemosensitivitätstests bestimmt Parameter des zellulären Me­ tabolismus als Maß für die Schädigung durch Zytostatika. Dieser Testtyp umfaßt den radiometrischen BACTEC-Test (von Hoff D., Forseth B., Warfel L., in Salmon Trent(Eds.) Human tumor cloning, pp. 656-657, Grune & Stratton, Orlando (1984)), den MTT-Test (Freund A. et al. European Journal of Cancer 34: 895-901 (1998), Kaspers G.J.L. Blood 92: 259-266 (1998), Pieters R. et al. Leukemia 12, 1344-1348 (1998), Klumper E. et al. British Journal of Haematology 93: 903-910 (1996), Hwang W.S. et al. Leukemia Research 17: 685-688 (1993)) und seinen Variationen, den ATP-Test (Kangas L., Gronroos M., Nieminen A., Medical Biology 62: 338-­ 343 (1984)) und den sogenannten FCA-Test (Meitner P:, Oncology 5: 75-81, (1991), Rotman B, Teplitz C., Dickinson Kl., Cozzolino J., Cellular and Develop­ mental Biology 24: f1137-1146 (1988)).The third type of chemosensitivity test determines parameters of the cellular me Tabolism as a measure of the damage caused by cytostatics. This type of test includes the radiometric BACTEC test (from Hoff D., Forseth B., Warfel L., in Salmon Trent (Eds.) Human tumor cloning, pp. 656-657, Grune & Stratton, Orlando (1984)), the MTT test (Freund A. et al. European Journal of Cancer 34: 895-901 (1998), Kaspers G.J.L. Blood 92: 259-266 (1998), Pieters R. et al. Leukemia 12, 1344-1348 (1998), Klumper E. et al. British Journal of Haematology 93: 903-910 (1996), Hwang W.S. et al. Leukemia Research 17: 685-688 (1993)) and its variations, the ATP test (Kangas L., Gronroos M., Nieminen A., Medical Biology 62: 338- 343 (1984)) and the so-called FCA test (Meitner P :, Oncology 5: 75-81, (1991), Rotman B, Teplitz C., Dickinson Kl., Cozzolino J., Cellular and Develop mental Biology 24: f1137-1146 (1988)).

Agar-Kultur-Assays haben den großen Nachteil, daß bei weitem nicht alle Tumor­ zellen in den Agar-Kulturen wachsen. Dies gilt insbesondere für lymphatische Leu­ kämien und Lymphome (Veerman A.J.P., Pieters R. British Journal of Haematology 74: 381-384 (1990)). Beim bekanntesten Vertreter dieses Assay-Typs, dem Clono­ genen Assay, liegt der Prozentsatz von auswertbaren Zellpopulationen nur bei 30- 40%. Die Zellen müssen sehr lange (10-20 Tage) wachsen, bevor die Auswertung erfolgt. Außerdem ist der Arbeitsaufwand immens.Agar culture assays have the major disadvantage that far from all tumors cells grow in the agar cultures. This is especially true for lymphatic leu combs and lymphomas (Veerman A.J.P., Pieters R. British Journal of Haematology 74: 381-384 (1990)). The most famous representative of this type of assay, the clono gene assay, the percentage of evaluable cell populations is only 30- 40%. The cells must grow very long (10-20 days) before the evaluation he follows. The workload is also immense.

Die Farbstoff-Ausschluß-Tests wie auch der 51Cr-Freisetzungstest bestimmen den Anteil von Zellen mit defekter Zellmembran. Diese Tests beinhalten häufig eine Fixierung und anschließende mikroskopische Auswertung der Zellen bzw. die Mes­ sung der Radioaktivität im Überstand. Solche Tests sind aufgrund der Messung eines recht groben Parameters, der Zellmembranintegrität, unspezifisch und können nicht zwischen einer spezifischen Anti-Tumor-Wirkung einer Substanz oder einer physi­ kalischen oder z. B. durch eine starke Verätzung oder Oxidation verursachten Zell­ schädigung durch eine Substanz unterscheiden. Tests dieses Typs sind folglich auch bei Substanzen positiv, die generell alle Zellen schädigen und damit nicht als An­ titumor-Medikament geeignet sind. Der wohl aussagekräftigste Test des Farbstoff- Ausschluß-Typs ist der DiSC-Test. Durch zweifache Anfärbung kann er im Gegen­ satz zu anderen Farbstoff-Ausschlußtests zwischen der Zellschädigung von Tumor­ zellen und normalen Zellen unterscheiden. Die Zweifach-Färbung und die anschlie­ ßende mikroskopische Auswertung sind aber extrem zeitaufwendig. Außerdem variieren die Ergebnisse abhängig von der Person, die die Auswertung durchführt, und dem Bildausschnitt, der unter dem Mikroskop ausgewertet wird.The dye exclusion tests as well as the 51 Cr release test determine the proportion of cells with a defective cell membrane. These tests often include fixation and subsequent microscopic evaluation of the cells or measurement of the radioactivity in the supernatant. Such tests are non-specific due to the measurement of a rather rough parameter, the cell membrane integrity, and cannot distinguish between a specific anti-tumor effect of a substance or a physical or z. B. distinguish cell damage caused by a strong chemical burn or oxidation by a substance. Tests of this type are consequently also positive for substances that generally damage all cells and are therefore not suitable as antitumor drugs. Probably the most meaningful test of the dye exclusion type is the DiSC test. By staining twice, in contrast to other dye exclusion tests, he can differentiate between the cell damage of tumor cells and normal cells. The double staining and the subsequent microscopic evaluation are extremely time consuming. In addition, the results vary depending on the person who performs the evaluation and the image section that is evaluated under the microscope.

Für den radiometrische Tests wie z. B. den 51Cr-Freisetzungstest gelten ganz gene­ rell: Der Einsatz von radioaktiven Isotopen in diagnostischen Tests wird heutzutage wegen des Gefährdungspotentials und der Entsorgungsproblematik zunehmend vermieden. Hinzu kommt, daß inzwischen Fluoreszenz- und Luminiszenztechniken gleiche Sensitivitäten erreichen können bei häufig kürzerer Gesamttestdauer.For radiometric tests such as B. the 51 Cr release test applies very generally: The use of radioactive isotopes in diagnostic tests is increasingly being avoided these days because of the potential hazard and disposal problems. In addition, fluorescence and luminescence techniques can now achieve the same sensitivities with a frequently shorter overall test duration.

Von den Chemosensitivitäts-Tests, die den Metabolismus einer Zelle als Maß für die Proliferation verwenden, wird am häufigsten der MTT-Test und seine Variatio­ nen verwendet. Der MTT-Test hat nach einer 4-tägigen Inkubation der Zellen mit diversen Zytostatika eine relativ kurze Testdauer von etwa 4 Stunden. Außerdem können 96 Proben parallel in einer Mikrotiterplatte mittels eines ELISA- Auslesegerätes ausgewertet werden. Dadurch wird ein passabler Durchsatz bei rela­ tiv geringem Personalaufwand gewährleistet. Der MTT-Test basiert auf der Umset­ zung von 3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromid in ein blau­ es Formazan-Produkt. Die Umsetzung wird durch Dehydrogenasen katalysiert, die nur in lebenden Zellen aktiv sind. Der MTT-Test ist abhängig von einer konstituti­ ven Basisaktivität der untersuchten Zellen. Es hat sich aber herausgestellt, daß eini­ ge Zelltypen, z. B. besonders häufig einige FAB-Subtypen von akuter myeloischer Leukämie, eine stark verringerte Dehydrogenaseaktivität besitzen (Santini V. et al. Hematological Oncology 7: 287-293 (1989)). Die Chemosensitivität dieser Tumor­ zellen kann daher nicht mit einem MTT-Test bewertet werden. Ein weiteres Pro­ blem sind die entstehenden wasserunlöslichen Formazankristalle. Diese müssen durch Zusatz von organischen Lösungsmitteln z. B. Dimethylsulfoxid oder Isopro­ panol in Lösung gebracht werden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß dadurch Probleme bei der Reproduzierbarkeit des Tests auftreten.From chemosensitivity tests that measure a cell's metabolism as a measure of The most common use of proliferation is the MTT test and its variation used. The MTT test has after a 4-day incubation of the cells various cytostatics a relatively short test duration of about 4 hours. Moreover 96 samples can be processed in parallel in a microtiter plate using an ELISA Readout device can be evaluated. This ensures a reasonable throughput at rela Guaranteed low personnel costs. The MTT test is based on the implementation of 3- [4,5-dimethylthiazol-2-yl] -2,5-diphenyl-tetrazolium bromide in a blue it formazan product. The reaction is catalyzed by dehydrogenases that  are only active in living cells. The MTT test depends on a constitution ven basic activity of the cells examined. However, it has been found that some ge cell types, e.g. For example, some FAB subtypes of acute myeloid are particularly common Leukemia, have a greatly reduced dehydrogenase activity (Santini V. et al. Hematological Oncology 7: 287-293 (1989)). The chemosensitivity of this tumor cells cannot therefore be assessed using an MTT test. Another pro The resulting water-insoluble formazan crystals are a problem. These must by adding organic solvents e.g. B. dimethyl sulfoxide or isopro panol are brought into solution. Experience has shown that this creates problems occur in the reproducibility of the test.

ApoptoseApoptosis

Durch Arbeiten diverser Forschergruppen (z. B. Sen, S. et al. FEBS Lett. 307: 122-­ 127, Darzynkiewicz et al. Cytometry 13: 795-808 (1992), Fulda S., Los M., Friesen C., Debatin K.M. Int. J. Cancer 76: 105-114 (1998)) erscheint es wahrscheinlich, daß durch Zytostatika verursachter Zelltod generell über den Mechanismus der Apopto­ se verläuft. Die Apoptose stellt einen von der Zelle selbst programmierten Zelltod dar, der durch physiologische Faktoren im Organismus induziert werden kann oder durch Chemikalien wie Zytostatika ausgelöst werden kann. Der programmierte Zelltod spielt eine außerordentlich große Rolle bei der Zytostase z. B. des Immunsy­ stems. So werden beispielsweise T-Zellen, die gegen körpereigene Strukturen ge­ richtet sind, durch die Apoptose aus dem Organismus entfernt. Ansonsten kann es zu Symptomen einer Autoimmunerkrankung kommen, z. B. Lupus Erythematodes, arthritische Erkrankungen oder der Erkrankung durch einen T-Zell Tumor. Substan­ zen wie der von Makrophagen synthetisierte Tumornekrosefaktor alpha sind natürli­ che Induktoren der Apoptose. Through the work of various research groups (e.g. Sen, S. et al. FEBS Lett. 307: 122- 127, Darzynkiewicz et al. Cytometry 13: 795-808 (1992), Fulda S., Los M., Friesen C., Debatin K.M. Int. J. Cancer 76: 105-114 (1998)) it appears likely that Cell death caused by cytostatics generally via the mechanism of apoptosis se runs. Apoptosis is a cell death programmed by the cell itself represents that can be induced in the organism by physiological factors or can be triggered by chemicals such as cytostatics. The programmed Cell death plays an extremely important role in cytostasis e.g. B. the Immunsy stems. For example, T cells that act against the body's own structures are removed by apoptosis from the organism. Otherwise it can symptoms of an autoimmune disease occur, e.g. B. lupus erythematosus, arthritic diseases or the disease caused by a T cell tumor. Substan Zen like the tumor necrosis factor alpha synthesized by macrophages are natural che inducers of apoptosis.  

Apoptose verläuft nach einem programmierten, einheitlichen Schema, bei dem in einer sehr frühen Phase Phosphatidylserin, das sich normalerweise ausschließlich auf der Innenseite der Zellmembran befindet, auf der Außenseite präsentiert wird (Inversion). Dieses Ereignis tritt deutlich früher auf, als die Stunden später erfol­ gende Fragmentierung der DNA und Auflösung der Zellmembran in der späten Phase der Apoptose.Apoptosis follows a programmed, uniform scheme, in which in a very early phase of phosphatidylserine, which is normally exclusive located on the inside of the cell membrane, is presented on the outside (Inversion). This event occurs much earlier than the hours later fragmentation of the DNA and dissolution of the cell membrane in the late Phase of apoptosis.

Neben dem Zelltod durch Apoptose existiert eine andere Form von Zelltod, die z. B. physikalisch, durch osmotischen Schock, Verätzung oder Oxidation ausgelöste Nekrose. Diese äußert sich durch stark degenerative Schäden an der Zelle.In addition to cell death from apoptosis, there is another form of cell death that z. B. physically triggered by osmotic shock, chemical burns or oxidation Necrosis. This manifests itself in severely degenerative damage to the cell.

Medenica (US 5736129) bestimmt das Ausmaß der Zellschädigung durch Zytostati­ ka, indem er die Zellen mit Propidiumiodid anfärbt und anschließend die angefärb­ ten Zellen im FACS (fluorescence activated cell sorter) auszählt. Dieser Ansatz hat aber den großen Nachteil, nicht genau zwischen Apoptose und Nekrose zu unter­ scheiden, und kann demzufolge den spezifischen Wirkmechanismus von Zytostatika nicht erfassen. Außerdem ist der Zellbedarf für eine aussagekräftige Analyse sehr hoch.Medenica (US 5736129) determines the extent of cell damage by cytostats ka by staining the cells with propidium iodide and then staining the cells counted cells in the FACS (fluorescence activated cell sorter). This approach has but the big disadvantage of not being exactly between apoptosis and necrosis divorce, and therefore the specific mechanism of action of cytostatics do not record. In addition, the cell requirement for a meaningful analysis is very high high.

Die Erkennung von auf der Zelloberfläche präsentiertem Phosphatidylserin ist zur spezifischen Detektion von Apoptose bestens geeignet, da die Inversion von Phos­ phatidylserin ein sehr früher Schritt der Apoptose ist und die Anfärbung sowohl an fixierten, als auch an suspendierten Zellen schnell und leicht durchführbar ist. In bisher beschriebenen Tests wird als Phosphatidylserin bindender Marker stets An­ nexin V verwendet. Dieses zeichnet sich durch einen sehr niedrigen Kd von 5 × 10-10 M aus. Nachteilig ist die starke Kalzium-Kationen-Abhängigkeit der Bindung. Die­ se Tests bestehen alle aus einer Inkubationsphase ohne oder mit Substanzen (z. B. Zytostatika), Sedimentation und Waschen in PBS und anschließender Resuspension in Kalzium-haltigen Färbepuffer mit markiertem Annexin V. Die angefärbten Zellen können anschließend im FACS oder unter dem Fluoreszenzmikroskop gezählt wer­ den. Da alle bisherigen Testprotokolle Waschschritte enthalten und daher zu den heterogenen Assays zählen, sind diese Tests relativ arbeitsaufwendig und fehleran­ fällig. Diese Tests sind alle dadurch gekennzeichnet, daß die Apoptose zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Induktion durch Substanzen gemessen wird. Da die Apoptose ein dynamischer Prozeß ist, der ein Maximum durchläuft, das sowohl von der untersuchten Substanz, als auch vom Zelltyp abhängt, und dann in einer sekun­ dären Nekrose ausläuft, ist a priori nicht bekannt, zu welchem Zeitpunkt das Aus­ maß der Apoptose gemessen werden muß. Daraus folgt, daß im Prinzip für jeden Patienten mehrere Proben mit z. B. Tumorzellen nach unterschiedlichen Inkubati­ onszeiten hinsichtlich der Chemosensitivität bestimmt werden müssen.The detection of phosphatidylserine presented on the cell surface is ideally suited for the specific detection of apoptosis, since the inversion of phosphatidylserine is a very early step in apoptosis and the staining can be carried out quickly and easily on both fixed and suspended cells. In tests described so far, An nexin V is always used as the phosphatidylserine binding marker. This is characterized by a very low Kd of 5 × 10 -10 M. A disadvantage is the strong calcium-cation dependence of the bond. These tests all consist of an incubation phase with or without substances (e.g. cytostatics), sedimentation and washing in PBS and subsequent resuspension in calcium-containing staining buffer with labeled Annexin V. The stained cells can then be counted in the FACS or under the fluorescence microscope become. Since all previous test protocols contain washing steps and are therefore heterogeneous assays, these tests are relatively labor intensive and prone to errors. These tests are all characterized in that apoptosis is measured at a certain time after induction by substances. Since apoptosis is a dynamic process that goes through a maximum, which depends on both the substance being examined and the cell type, and then ends in a secondary necrosis, it is not known a priori at what point in time the extent of apoptosis is measured must become. It follows that, in principle, several samples with z. B. tumor cells after different incubation times with regard to chemosensitivity must be determined.

Die bisher beschriebenen Phosphatidylserin-Tests ermöglichten keine unmittelbare Messung des zeitlichen Verlaufs der Apoptose. Mit den bisherigen Testvorschriften mußte für eine bestimmte Kombination aus einem Zelltyp und einer Konzentration einer Substanz eine Serie von Experimenten durchgeführt werden, um den zeitli­ chen Verlauf der Apoptose zu erfassen. Der Zeit- und Personalaufwand, wie auch der Zellmaterialbedarf für einen derartigen Test wäre derart hoch, daß eine hoch­ parallele Testung von wenig Zellmaterial auf Chemosensitivität gegenüber ver­ schiedenen Konzentrationen von vielen Substanzen unmöglich war.The phosphatidylserine tests described so far did not allow immediate Measurement of the course of apoptosis over time. With the previous test regulations needed for a certain combination of a cell type and a concentration a series of experiments can be carried out on a substance in order to chen course of apoptosis. The time and manpower, as well the cell material requirement for such a test would be so high that one would be high parallel testing of little cell material for chemosensitivity to ver different concentrations of many substances was impossible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art overcoming technology.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Chemosensitivi­ tät von Zellen gegen mindestens eine Substanz durch Messung der durch die minde­ stens eine Substanz ausgelösten Apoptose, wobei die Zellen in Gegenwart minde­ stens eines Markers, dessen Wechselwirkung mit Phosphatidylserin detektierbar ist, mit der mindestens einen Substanz inkubiert werden und die Wechselwirkung zeit­ lich aufgelöst detektiert wird.The problem is solved by a method for determining the chemosensitivity cells against at least one substance by measuring the Mostly a substance triggered apoptosis, whereby the cells in the presence  at least one marker whose interaction with phosphatidylserine is detectable, are incubated with the at least one substance and the interaction time Lich resolved is detected.

Die hinsichtlich ihrer Chemosensitivität zu untersuchenden Zellen werden in Ge­ genwart der Substanzen, d. h. gleichzeitig oder mit vorgelegten Markermolekülen, inkubiert. Dadurch wird aus den bisher eingesetzten heterogenen Testprotokollen ein homogener Test "Mix and Measure", der die unmittelbare Messung der Kinetik des apoptotischen Vorganges ermöglicht. Wenn Annexin V als Marker eingesetzt wird, muß sichergestellt werden, daß die Kalziumionenkonzentration während der gesamten Meßzeit konstant und in der optimalen Konzentration bleibt. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, indem die Kalziumionenkonzentration abgepuffert wird. Die Kalziumionen-Abhängigkeit kann gänzlich umgangen werden, wenn anstelle von Annexin V als Marker andere Annexine, Annexinderivate, Annexin­ muteine, Antikörper, Fab-Fragmente, single-chain Antikörper, Aptamere und/oder sonstige Proteine mit Bindungsstellen für Phosphatidylserin verwendet werden.The cells to be examined with regard to their chemosensitivity are described in Ge presence of the substances, d. H. simultaneously or with submitted marker molecules, incubated. This turns the heterogeneous test protocols used so far a homogeneous test "Mix and Measure", which measures the immediate kinetics of the apoptotic process. When Annexin V is used as a marker , it must be ensured that the calcium ion concentration during the entire measuring time remains constant and in the optimal concentration. This can e.g. B. can be achieved by buffering the calcium ion concentration becomes. The calcium ion dependency can be avoided entirely, if instead of Annexin V as a marker, other Annexins, Annexin derivatives, Annexin muteins, antibodies, Fab fragments, single-chain antibodies, aptamers and / or other proteins with binding sites for phosphatidylserine can be used.

Um den Materialverbrauch weiter zu senken, ist eine Miniaturisierung möglich. Es konnte gezeigt werden, daß Zellen in weniger als 10 µl Medium einige Tage in Kultur gehalten werden können. Durch die Senkung der Zellzahl pro Probenkammer auf ≦ 1000 pro Test werden hochparallele Analysen von Proben mit äußerst wenig Patientenzellen, wie z. B. aus Feinnadelbiopsien, ermöglicht. Der geringe Zellbedarf ermöglicht auch die Hochdurchsatztestung (High Throughput Screening /HTS) von unbekannten Substanzen auf anti-Tumorwirkung.Miniaturization is possible to further reduce material consumption. It could be shown that cells in less than 10 µl medium in a few days Culture can be kept. By reducing the number of cells per sample chamber to ≦ 1000 per test are highly parallel analyzes of samples with extremely little Patient cells, such as B. from fine needle biopsies. The low cell requirement also enables high throughput screening (HTS) from unknown substances on anti-tumor effects.

Wenn die Apoptose von Zellen pathologischer Gewebe über die Phophatidylseri­ ninversion getestet wird, ist es von Vorteil, als Referenz gesunde Zellen des Gewe­ bes sowie dieselben Zellen ohne Substanzzusatz mitzutesten. Insbesondere, ist es sinnvoll als Kontrolle eine permanente Zell-Linie, deren Chemosensitivität bekannt ist, mitzutesten, um die Funktionalität des Tests zu dokumentieren und Fehler bei der Testdurchführung zu erkennen.If the apoptosis of cells of pathological tissue via the Phophatidylseri ninversion is tested, it is advantageous to reference healthy cells of the tissue bes as well as the same cells with no added substance. In particular, it is  useful as a control a permanent cell line, whose chemosensitivity is known is to be tested in order to document the functionality of the test and errors recognizing the test execution.

Als Substanzen kommen z. B. folgende Substanzen in Frage:
A) Zytostatika
Abrin, Amethopterin, Acivin, Aclacinomycin A; Alanin-Mustard, Altretamin, Ami­ noglutethimid, Aminopterin, Amsacrin (mAMSA), div. anabolische Steroide, An­ thrapyrazol, L-Asparaginase, 5-Axacytidin, Bazillus Calmette-Guerin, Bisantren, Buserelin, Busulfan, Butyryloxyethylglyoxal-dithiosemicarbazon, Camptothecin, Carbamat-ester, Carzinophyllin, CCNU, Chlorambucil, Chlorethylmethylcyclohe­ xyl-nitrosohamstoff, Chlorethylcyclohexylnitrosoharnstoff, Chlorodeoxyadenosin, Corticotropin, Cyproteronacetat, Chlorotrianisen, Chlorozotozin, Chromomycin-A, Cytosinarabinosid (Ara-C), BCNU, Bleomycin, Cis-Platin, Carbo-Platin, Cladribi­ ne, Cyclophosphamid, Dactinomycin, Daunomycin, Daunorubicin, Decarbacin, Doxorubicin, DTIC, Dehydroemitin, 4-Demethoxydaunorubicin, Demothydoxoru­ bicin, Deoxydoxorubicin, Dexamethason, Dibromodulcitol, Dichloromethotrexat, Diethylstilbestrol, Bis-(2-chloropropyl)-DL-Serin, Doxifluridin, Elliptiniumacetat, 4'-Epidoxorubicin, Epirubicin, Epoetin alpha, Erythropoeitin, Esorubicin, Estradiol, Etoposid, Fluoxymesteron, Flutamid, Folsäure, Fotemustin, Ftorafur, 4-FU, Flu­ darabine-Phosphat, 5-FU, Floxuridin, Galactitol, Galliumnitrat, Goserelin, G-CSF, GM-CSF, Hydrea, Hexamethylmelamin (HMM), Hydrocortison, Hydroxyproge­ steron, 4-Hydroperoxycyclophosphamid, ICRf 159, Idamycin, Ifosfamid, Immung­ lobulin IGIV, Interferon, Kobalt-Proporphyrinkomplex, Leucovorin Calcium, Leu­ prolid, Levadopa, Levothyroxin, Lindan, Liothyronin, Liotrix, Lomustin, Levamisole, Masoprocol, Maytansin, Menogaril, 6-Mercaptopurin, Methosalen, Methylesteron, Methyl-lomustin, Mithracin, Mithramycin, Mitotan, Mitoxantron, Methotrexat (MTX), 6 MP, Mechlorethamin-Hydrochlorid, Medroxyprogesteron, Megestrolacetat, Melphalan, Mesna, Mitomycin-C, Nandrolon, Natriumphosphat P32, Navelbin, Neocarzinostatin, Nitroffirurazon, nHuIFNa, nHuIFNb, nHuIFNp, Octreofidacetat, Ondansetrone Hydrochlorid, Dinatrium-Pamidronat, Pentamethyl­ melamin (PMM), Pentostatin, Peptiochemio, Plicamycin, Prednimustin, Probroman, Procarbazin, Profiromycin, Paraplatin, Prednisolon, Prednison, RazoxanrIFNa-2a, Rubidazon, rIFNa-2b, rIFNb-1b, rIFNt-1b, rIL-2, rTNF, Semustin, SPG 827 (Podophyllinderivat), Spirogermanium, Streptonigrin, Somatostatin, Streptozocin, Tamoxifen, Taxol, Thio-TEPA, 6-Thioguanin, Tenoposid, Testolacton, Testosteron, 3-TGDR, rTNF, Thyroglobuliri, Thyrotropin, Trilostan, Uracil-Mustard, VP-16, Vincristin (VCR), Vinblastin (VIBL), Verapamil, Vindesin, Vinzelidin, Vitamin A- Säure, Vitamin A-Analoga, Zinostatin.
B) Peptide und Peptoide
C) Nukleinsäuren und -Derivate
D) Peptidnukleinsäuren (PNA's)
E) Hybride aus RNA's, DNA's, PNA's u. Derivate
As substances such. B. the following substances in question:
A) Cytostatics
Abrin, amethopterin, acivin, aclacinomycin A; Alanine mustard, altretamine, aminoglutethimide, aminopterin, amsacrine (mAMSA), various anabolic steroids, an thrapyrazole, L-asparaginase, 5-axacytidine, Bacillus Calmette-Guerin, bisantrene, buserelin, busulfan, butyryloxyiosglytamamatazalamatezamatezamatezalamatez esters, Carzinophyllin, CCNU, chlorambucil, Chlorethylmethylcyclohe xyl nitrosohamstoff, Chlorethylcyclohexylnitrosoharnstoff, chlorodeoxyadenosine, corticotropin, cyproterone acetate, chlorotrianisene, Chlorozotozin, chromomycin A, cytosine arabinoside (Ara-C), BCNU, bleomycin, cis-platinum, carbo-platinum, Cladribi ne, cyclophosphamide, dactinomycin, daunomycin, daunorubicin, Decarbacin, doxorubicin, DTIC, Dehydroemitin, 4-demethoxydaunorubicin, Demothydoxoru bicine, deoxydoxorubicin, dexamethasone, Dibromodulcitol, Dichloromethotrexat, diethylstilbestrol, bis- (2-chloropropyl) -DL-serine, doxifluridine, elliptinium , 4'-epidoxorubicin, epirubicin, epoetin alpha, erythropoeitin, esorubicin, estradiol, etoposide, fluoxymesterone, F lutamide, folic acid, Fotemustin, Ftorafur, 4-FU, flu darabine phosphate, 5-FU, floxuridine, galactitol, gallium nitrate, goserelin, G-CSF, GM-CSF, hydrea, hexamethylmelamine (HMM), hydrocortisone, hydroxyproge sterone, 4 -Hydroperoxycyclophosphamide, ICRf 159, Idamycin, Ifosfamide, Immune lobulin IGIV, Interferon, Cobalt-Proporphyrincomplex, Leucovorin Calcium, Leu prolid, Levadopa, Levothyroxine, Lindane, Liothyronine, Liotrix, Lomustin, Levamaristol, Masopinolinole, Masoprocolinole, Masoprocolinophenol Methosalen, methyl esterone, methyl lomustine, mithracin, mithramycin, mitotane, mitoxantrone, methotrexate (MTX), 6 MP, mechlorethamine hydrochloride, medroxyprogesterone, megestrol acetate, melphalan, mesna, mitomycin-C, nandroloc, navphosphinate, P32 , nHuIFNa, nHuIFNb, nHuIFNp, octreofide acetate, ondansetrone hydrochloride, disodium pamidronate, pentamethyl melamine (PMM), pentostatin, peptiochemio, plicamycin, prednimustine, probroman, procarbazine, profiromycin, paraplat in, prednisolone, prednisone, razoxan rIFNa-2a, rubidazone, rIFNa-2b, rIFNb-1b, rIFNt-1b, rIL-2, rTNF, Semustin, SPG 827 (podophyllin derivative), spirogermanium, streptonigrin, somatostatin, tamoxinatin, streptozoz Thio-TEPA, 6-thioguanine, tenoposide, testolactone, testosterone, 3-TGDR, rTNF, thyroglobuliri, thyrotropin, trilostane, uracil-mustard, VP-16, vincristine (VCR), vinblastine (VIBL), verapamil, vindesin, vinzesin Vitamin A acid, vitamin A analogues, zinostatin.
B) peptides and peptoids
C) Nucleic acids and derivatives
D) Peptide Nucleic Acids (PNA's)
E) Hybrid from RNA's, DNA's, PNA's and the like Derivatives

Zur Erkennung von extrazellulärem Phosphatidylserin müssen Zellen in Gegenwart eines Markers mit den zu untersuchenden Substanzen inkubiert werden. Diese Marker können Antikörper, Fab-Fragmente, single-chain Antikörper, Aptamere und/oder sonstige Proteine mit Bindungsstellen für Phosphatidylserin wie Annexine eingesetzt werden. Diese Marker können einen Farbstoffanteil, kolloidales Edelme­ tall, ein radioaktives Isotop und/oder Seltenerdenmetallchelate aufweisen.To detect extracellular phosphatidylserine, cells must be present of a marker are incubated with the substances to be examined. This Markers can be antibodies, Fab fragments, single-chain antibodies, aptamers and / or other proteins with binding sites for phosphatidylserine such as annexins be used. These markers can contain a dye, colloidal Edelme tall, have a radioactive isotope and / or rare earth metal chelates.

Die Detektion erfolgt bevorzugt mit Fluoreszenznachweisverfahren, insbesondere auf Basis von konfokaler oder konventioneller Mikroskopie. Die intakten fluores­ zenzmarkierten Phosphatidylserin-präsentierenden Zellen werden z. B. mit einer CCD-Kamera aufgenommen und anschließend mit Hilfe eines Bildverarbeitungs­ programms gezählt. Zellen, die sich durch einen DNA-Farbstoff, wie z. B. Propidi­ umiodid anfärben lassen, werden als nekrotisch angesehen und von der Zahl der über Phosphatidylserin fluoreszenzmarkierten Zellen abgezogen, so daß die Zahl der apoptotischen Zellen ermittelt wird. Diese wird dann in Bezug zur Gesamtzellmen­ ge gesetzt, die durch automatische Bildauswertung im Phasenkontrast-Mikroskop ermittelt wird. Geeignet wäre aber auch Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) und konfokale Fluorimetrie, wobei z. B. die Konzentration der fluoreszenten Markermoleküle im Überstand und/oder auf der Zelloberfläche gemessen wird. Bei Mehrfachanfärbungen z. B. durch einen zweiten Marker oder denselben Marker mit einem anderem Fluoreszenzfarbstoff können im Überstand wie auch auf der Zelloberfläche Kreuzkorrelations- oder Zweifarbenkoinzidenzfluorimetrische Mes­ sungen durchgeführt werden. Dabei werden bei beiden Verfahren simultan zwei verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe detektiert. Bei der Kreuzkorrelation werden die zeitabhängigen Fluoreszenzfluktuationssignale der beiden Meßkanäle kreuzkorre­ liert. Bei der Zweifarbenkoinzidenzfluorimetrie gibt es genau dann ein positives Signal, wenn am selben Ort zeitgleich beide Fluoreszenzsignale auftreten. Durch solche Zweifarbenanalysen kann die Spezifität des Nachweises für die Phosphati­ dylserininvertierung noch gesteigert werden. Von besonderem Nutzen ist die An­ wendung von FIDA und PIDA wie in der WO 98/16814 und PCT/EP 98/06165 beschrieben. Dadurch kann die mehrfache Bindung von fluoreszenten Markermole­ külen an apoptotische Zellen aufgrund der gesteigerten Fluoreszenzemission leicht gemessen werden. Durch den Einsatz von 2D-FIDA kann die Spezifität noch weiter gesteigert werden. Als sehr leistungsstark hat sich eine Kombination der erwähnten Fluoreszenzmeßtechniken mit einer relativen Bewegung von Proben- und Meßvo­ lumen gegeneinander gezeigt. Da auf diese Weise sehr viel mehr Zellen pro Zeiteinheit beobachtet werden können, verbessert sich die Signalstatistik und damit das Signal/Rausch-Verhältnis drastisch. Insbesondere ist dann auch eine Quantifle­ rung der Bindung von fluoreszenten Markermolekülen an Zellen möglich.The detection is preferably carried out using fluorescence detection methods, in particular based on confocal or conventional microscopy. The intact fluores  cells labeled with zenate phosphatidylserine are e.g. B. with a CCD camera recorded and then using an image processing system programs counted. Cells that are characterized by a DNA dye, such as. B. Propidi Umiodid staining are considered necrotic and the number of subtracted fluorescence-labeled cells over phosphatidylserine, so that the number of apoptotic cells is determined. This is then related to the total cell ge set by automatic image evaluation in the phase contrast microscope is determined. Fluorescence correlation spectroscopy would also be suitable (FCS) and confocal fluorimetry, e.g. B. the concentration of fluorescent Marker molecules in the supernatant and / or on the cell surface is measured. At Multiple staining e.g. B. with a second marker or the same marker another fluorescent dye can be found in the supernatant as well as on the Cell surface cross-correlation or two-color coincidence fluorimetric measurements solutions are carried out. In this case, two methods are used simultaneously different fluorescent dyes detected. In the cross-correlation, the cross-time-dependent fluorescence fluctuation signals of the two measuring channels liert. With two-color coincidence fluorimetry there is a positive one Signal when both fluorescence signals appear at the same place at the same time. By Such two-color analyzes can determine the specificity of the detection for the phosphate dylserine inversion can be increased. The An is of particular use Use of FIDA and PIDA as in WO 98/16814 and PCT / EP 98/06165 described. This allows multiple binding of fluorescent marker moles cool easily on apoptotic cells due to the increased fluorescence emission be measured. The specificity can go even further by using 2D-FIDA be increased. A combination of the mentioned has proven to be very powerful Fluorescence measurement techniques with a relative movement of sample and measurement vo lumens shown against each other. Because this way a lot more cells per Unit of time can be observed, the signal statistics improve and thus  the signal-to-noise ratio drastically. In particular, there is also a quantifle Binding of fluorescent marker molecules to cells is possible.

Durch die Markierung von Phosphatidylserin werden apoptotische Zellen, aber auch Zellen mit defekten Zellmembranen angefärbt, da dann auch die Phosphatidylserine auf der Innenseite der Zellmembranen zugänglich werden. Wenn man den zeitlichen Verlauf der Apoptose verfolgt, so werden zunächst vermehrt intakte, aptoptotische Zellen äußerlich angefärbt. Es schnüren sich kleinere ebenfalls angefärbte apopti­ sche Vesikel ab (apoptotic bodies). In der Endphase gehen apoptotische Zellen in die sekundäre Nekrose über und zerfallen. Nekrotische Zellen sind dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zellmembranen in Fragmente zerfallen. Apoptose muß von Nekro­ se unterschieden werden, damit die Wirkung von wirksamen Zytostatika, die alle über einen Apoptosemechanismus verlaufen, spezifisch detektiert wird. Um zwi­ schen apoptotischen und nekrotischen Zellen zu unterscheiden, können zusätzlich Marker zum Ausschluß von Nekrosen, zusammen mit dem phosphatidylserin bin­ dendem-Marker eingesetzt werden, beispielsweise Farbstoffe, die mit Nukleinsäu­ ren in Wechselwirkung treten, aber intakte Zellmembranen nicht durchdringen kön­ nen (z. B. Propidiumiodid, BOBO™ (Molecular Probes)).By labeling phosphatidylserine, apoptotic cells, as well Stained cells with defective cell membranes, because then the phosphatidylserines become accessible on the inside of the cell membranes. If you have the temporal The course of apoptosis is followed, so initially intact, aptoptotic Cells stained externally. Smaller also colored apopti are laced vesicles (apoptotic bodies). In the final phase, apoptotic cells go in the secondary necrosis over and decay. Necrotic cells are known records that the cell membranes disintegrate into fragments. Apoptosis must be from Nekro se are differentiated so the effect of effective cytostatics, all pass through an apoptosis mechanism, is specifically detected. At two Differentiating between apoptotic and necrotic cells can additionally Marker to rule out necrosis, together with the phosphatidylserine dendem markers are used, for example dyes containing nucleic acid interact with one another, but cannot penetrate intact cell membranes nen (e.g. propidium iodide, BOBO ™ (Molecular Probes)).

Der zeitliche Verlauf der Apoptose kann so mittels der Markierung von Phosphati­ dylserin "Online" verfolgt werden.The course of apoptosis over time can thus be marked by means of the labeling of phosphate dylserin "Online" will be followed.

Es ist von Bedeutung, das Ausmaß der Apoptose auf die Gesamtzahl der unter­ suchten Zellen zu normieren. Dies kann z. B. durch Messung der Lichtabsorption, Streulicht, Leitfähigkeitsmessung oder mikroskopische Auswertung geschehen. Die Normierung ist notwendig, um das Ausmaß der Zellschädigung durch verschiedene Zytostatika vergleichen zu können. It is important to determine the extent of apoptosis based on the total number of tried to normalize cells. This can e.g. B. by measuring light absorption, Scattered light, conductivity measurement or microscopic evaluation happen. The Standardization is necessary to determine the extent of cell damage caused by various To be able to compare cytostatics.  

Beispielexample

Ein stark wirkendes Zytostatikum, das das Wachstum der Zellen unmittelbar stoppt und alle Zellen in Apoptose überführt, kann aufgrund der geringen Zellzahl deutlich weniger Apoptose aufweisen, als im Falle eines schwächer wirkenden Zytostati­ kums, bei dem sich die Zellen zunächst noch vermehren können, um dann erst später zu einem geringen Teil in Apoptose zu gehen. Erst die Normierung berücksichtigt die Apoptose in Bezug auf die Gesamtzellzahl und bewertet das stärker wirkende Zytostatikum richtig.A powerful cytostatic that immediately stops cell growth and all cells converted to apoptosis can be clear due to the small number of cells have less apoptosis than in the case of a weaker acting cytostatic cum, in which the cells can still multiply at first, and only later to go into apoptosis to a small extent. Only standardization is taken into account the apoptosis in relation to the total cell number and evaluates the more effective Cytostatic correct.

Die Chemosensitivitätstestung von Zellen läßt sich besonders vorteilhaft mit einem Kit durchführen. Dieser Kit beinhaltet einen Probenträger mit mehreren Proben­ kammern, wobei eine Probenkammer mindestens eine Substanz und einen Marker zur Phosphatidylserindetektion und gegebenenfalls einen Marker zum Ausschluß von Nekrose enthält. Bei dem Probenträger kann es sich z. B. um eine handelsübli­ che Mikrotiterplatte handeln. Die zu testenden Substanzen und der Marker können dabei entweder als Trockensubstanz, in Lösung oder in Gegenwart von Matrixsub­ stanzen wie z. B. Salzen, Puffer, Kohlenhydraten, Carbonsäuren, Pyrimidinen, anor­ ganischen oder organischen Nanopartikeln bis 1 µm Durchmesser vorliegen. The chemosensitivity test of cells can be carried out particularly advantageously with a Perform kit. This kit includes a sample rack with multiple samples chambers, where a sample chamber at least one substance and a marker for phosphatidylserine detection and possibly a marker for exclusion of necrosis contains. In the sample holder it can be, for. B. a Handelselsübli act microtiter plate. The substances to be tested and the marker can either as a dry substance, in solution or in the presence of matrix sub punch like B. salts, buffers, carbohydrates, carboxylic acids, pyrimidines, anor ganic or organic nanoparticles up to 1 µm in diameter.  

Beispielexample Material für die Durchführung des ChemosensitivitätstestsMaterial for performing the chemosensitivity test

  • - Sterilbank (Holten, Antares)- Sterile bench (Holten, Antares)
  • - Fluoreszenzmikroskop (Carl Zeiss Jena)- fluorescence microscope (Carl Zeiss Jena)
  • - CO2-Inkubator (WTC Binder)- CO 2 incubator (WTC Binder)
  • - Vortex Mixer (Bender + Hobein AG)- Vortex mixer (Bender + Hobein AG)
  • - Kühlschrank (2-10°C) (Bosch)- refrigerator (2-10 ° C) (Bosch)
  • - Gefrierschrank (-20°C) (Liebherr)- Freezer (-20 ° C) (Liebherr)
  • - Autoklav (H+P Labortechnik GmbH)- autoclave (H + P Labortechnik GmbH)
  • - Zentrifuge (Eppendorf)- centrifuge (Eppendorf)
  • - Pipetten (Eppendorf)- Pipettes (Eppendorf)
  • - Pipettenspitzen (ratiolab)- Pipette tips (ratiolab)
  • - Mikrotiterplatten (96 Kammern) (Falcon)- Microtiter plates (96 chambers) (Falcon)
  • - 12,50 ml Röhrchen (Falcon, Greiner)- 12.50 ml tubes (Falcon, Greiner)
  • - RPMI 1640 Medium (Gibco)- RPMI 1640 medium (Gibco)
  • - Patientenblut oder -knochenmark- patient blood or bone marrow
  • - Annexin V-Alexa 568™ (Boehringer.Mannheim)- Annexin V-Alexa 568 ™ (Boehringer.Mannheim)
  • - BOBO™ (Molecular Probes)- BOBO ™ (Molecular Probes)
  • - Dulbecco's PBS (Gibco)- Dulbecco's PBS (Gibco)
TestdurchführungTest execution ZellzahlbestimmungCell count determination

10 µl einer Zellsuspension werden in eine Neubauerkammer eingefüllt. Unter einem Lichtmikroskop werden die Zellen in den 16 Kleinstquadraten gezählt. Durch Mul­ tiplikation der Zellzahl mit 10000 erhält man die Zellzahl pro ml.10 µl of a cell suspension are filled into a new building chamber. Under a Using a light microscope, the cells are counted in the 16 smallest squares. By Mul tlication of the cell number with 10000 gives the cell number per ml.

Präparationen einiger Zytostatika-Lösungen Preparations of some cytostatics solutions

Mischen und Inkubation mit ZytostatikaMix and incubate with cytostatics

Die Zellen werden gemeinsam mit 0.5 µg/ml BOBO ™ und 50 µM Annexin V- Alexa 568™ in Gegenwart einer konstant 3 mM Kalziumionenkonzentration mit den Zytostatika inkubiert.The cells are mixed with 0.5 µg / ml BOBO ™ and 50 µM Annexin V- Alexa 568 ™ in the presence of a constant 3 mM calcium ion concentration with the Incubated cytostatics.

Quantifizierung im FluoreszenzmikroskopQuantification in the fluorescence microscope

Im Stundentakt werden pro Probe mit dem in einer CCD-Kamera und Bildauswer­ tungssoftware ausgestatteten Fluoreszenzmikroskop zunächst die durch Annexin V rot fluoreszenzmarkierten Zellen, dann durch die durch BOBO grün markierten Zellen und abschließend die Gesamtheit der Zellen in Phasenkontrast-Modus ge­ zählt. Die durch BOBO angefärbten nekrotischen Zellen werden von der Zahl der Annexin V-positiven Zellen abgezogen und in Bezug zur Gesamtzahl der Zellen gesetzt. Dadurch erhält man den normierten Prozentsatz apoptotischer Zellen. Mit zunehmender Inkubationsdauer steigt der Anteil apoptotischer Zellen zunächst, um nach einigen Stunden wieder abzunehmen, wenn mehr und mehr Zellen in die End­ phase der Apoptose, der sekundären Nekrose, übergehen. Das maximale Ausmaß der Apoptose ist ein Maß für die Wirksamkeit eines Zytostatikum.Every hour, samples are taken with a CCD camera and image extractor fluorescence microscope equipped with the annexin V cells marked red by fluorescence, then by cells marked green by BOBO Cells and finally all of the cells in phase contrast mode counts. The necrotic cells stained by BOBO are determined by the number of Annexin V-positive cells subtracted and in relation to the total number of cells set. This gives the normalized percentage of apoptotic cells. With As the incubation period increases, the proportion of apoptotic cells initially increases by decrease again after a few hours when more and more cells in the end phase of apoptosis, the secondary necrosis. The maximum extent Apoptosis is a measure of the effectiveness of a cytostatic.

Claims (14)

1. Verfahren zur Bestimmung der Chemosensitivität von Zellen gegen mindestens eine Substanz durch Messung der durch die mindestens eine Substanz ausgelö­ sten Apoptose, wobei die Zellen in Gegenwart mindestens eines Markers, dessen Wechselwirkung mit Phosphatidylserin detektierbar ist, mit der mindestens ei­ nen Substanz inkubiert werden und die Wechselwirkung zeitlich aufgelöst de­ tektiert wird.1. Method for determining the chemosensitivity of cells against at least a substance by measuring the triggered by the at least one substance Most apoptosis, the cells being present in the presence of at least one marker Interaction with phosphatidylserine is detectable with which at least ei incubate a substance and the interaction is resolved in time is tect. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Marker vor und/oder während der Inkubation der Zellen mit der mindestens ei­ nen Substanz zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one Markers before and / or during the incubation of the cells with the at least one egg NEN substance is added. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen tierische oder humane Zellen sind, insbesondere Leukämiezellen, Zellen solider Tumore, Zellen pathologischer Organe und/oder Referenzzellen wie beispiels­ weise Zellen aus anderen als den pathologischen Organen oder Zellen aus ge­ sunden Bereichen pathologischer Organe.3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that the cells animal or human cells, especially leukemia cells, are more solid cells Tumors, cells of pathological organs and / or reference cells such as as cells from other than the pathological organs or cells from ge healthy areas of pathological organs. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Referenzmessung ohne Zusatz der mindestens einen Substanz durchgeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a Reference measurement carried out without adding the at least one substance becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanzen pharmazeutische Wirksubstanzen, Chemotherapeutika, Umwelt­ schadstoffe, Peptide, Nukleinsäuren oder Derivate hiervon, PNAs und/oder Nu­ kleinsäurehybride eingesetzt werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that as Substances active pharmaceutical substances, chemotherapeutic agents, environment pollutants, peptides, nucleic acids or derivatives thereof, PNAs and / or nu Small acid hybrids are used.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Marker Antikörper, Fab-Fragmente, single-chain Antikörper, Aptamere und/oder sonstige Proteine mit Bindungsstellen für Phosphatidylserin wie Annexine ein­ gesetzt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that as Marker antibodies, Fab fragments, single-chain antibodies, aptamers and / or other proteins with binding sites for phosphatidylserine such as annexins be set. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Marker einen Farbstoffanteil, ein kolloidales Edelmetall, ein radioaktives Isotop und/oder Seltenerdenmetallchelate aufweist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the Marker a dye component, a colloidal precious metal, a radioactive isotope and / or rare earth metal chelates. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß apoptotische Zellen von nekrotischen Zellen unterschieden werden, insbesondere durch Ko-Inkubation mit einem Marker für nekrotische Zellen, insbesondere mit einem mit Nukleinsäuren in Wechselwirkung tretenden Farbstoff, der intakte Zellmembranen nicht durchdringen kann.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that Apoptotic cells can be distinguished from necrotic cells, in particular by co-incubation with a marker for necrotic cells, in particular with a dye that interacts with nucleic acids and is intact Can not penetrate cell membranes. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion Fluoreszenznachweisverfahren, insbesondere Verfahren auf Basis von konfokaler oder konventioneller Mikroskopie eingesetzt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for Detection of fluorescence detection methods, in particular methods based on confocal or conventional microscopy. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zahl der als apoptotisch identifizierten Zellen auf die Gesamtzahl der Zellen normiert wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the the number of cells identified as apoptotic based on the total number of cells is standardized. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion mit einer zeitlichen Auflösung von Stunden oder in größeren Zeitab­ ständen erfolgt. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the Detection with a temporal resolution of hours or longer stands.   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Marker Annexin V in Gegenwart von Calcium im Konzentrationsbereich von 0.1 bis 30 mM, bevorzugt 1 bis 10 mM, verwendet wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that as Marker Annexin V in the presence of calcium in the concentration range of 0.1 to 30 mM, preferably 1 to 10 mM, is used. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Suche nach apoptotisch wir­ kenden Substanzen.13. The method according to any one of claims 1 to 12 for the search for apoptotic we substances. 14. Kit enthaltend mindestens ein Zytostatikum und mindestens einen Marker, des­ sen Wechselwirkung mit Phosphatidylserin detektierbar ist, wobei diese entwe­ der als Trockensubstanz, in Lösung oder in Gegenwart von Matrixsubstanzen vorliegen.14. Kit containing at least one cytostatic and at least one marker, the interaction with phosphatidylserine is detectable, whereby this escapes that as a dry substance, in solution or in the presence of matrix substances available.
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