DE3935974A1 - Verfahren zur bestimmung von metaboliten in gewebeproben, enzymcocktail und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zur bestimmung von metaboliten in gewebeproben, enzymcocktail und vorrichtung zu dessen durchfuehrungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der örtlichen
Verteilung von Metaboliten in Gewebeproben mittels Biolumines
zenz durch Behandlung der Gewebeprobe mit Luciferase-Lösung und
gegebenenfalls weiterer Enzymlösung und Auszählung der Photonen
pro Flächeneinheit der Gewebeprobe mit Hilfe eines Photonenzäh
lers und einer Videokamera.
Es ist bekannt, daß in Tumorgeweben Heterogenitäten von Produk
ten des Zellstoffwechsels auftreten. Derartige Heterogenitäten
wurden beispielsweise für Glucose, Lactat und Adenosintriphos
phat (ATP) festgestellt. Sie können zur Diagnose von Tumorgewe
ben verwendet werden, wenn zuverlässige Methoden zur Ermittlung
der örtlichen Verteilung der Metaboliten in Geweben vorhanden
sind.
Weiterhin ist es bekannt, wie beispielsweise aus "Journal of the
National Cancer Institute", Band 80 (1988), Seiten 843 bis 848,
die örtliche Verteilung von Metaboliten in Gewebeproben mittels
Biolumineszenz zu ermitteln.
Bei früher bekannten Vorrichtungen diente zum Nachweis der
Biolumineszenz ein photographischer Film, auf den bei Raumtempe
ratur im Dunkeln ein Deckgläschen mit einem Sandwich aus einem
Gewebeschnitt und einer gefrorenen Schicht einer Luciferase
enthaltenden Enzymlösung unmittelbar aufgebracht wurde. Der
photographische Film nimmt das Licht der Biolumineszenz dabei so
lange auf, wie dieser Kontakt besteht. Da aber die Biolumines
zenz nur dann auftritt, wenn die Temperatur des Sandwichs
oberhalb des Taupunktes liegt, dann aber sofort Querdiffusion
und häufig auch Querströmung der zu messenden Stoffe einsetzt,
entstehen bei dieser Methode stark gestörte Bilder.
Ein weiterer wesentlicher Störeffekt bei der bekannten Methode
beruhte auf der Verwendung von gefrorenen Enzymschichten, die in
der Form von Cryostatschnitten aus gefrorenen Blöcken des
Enzymcocktails hergestellt wurden. Solchermaßen hergestellte
Cryostatschnitte enthielten unvermeidlich Einschlüsse feiner
Gasblasen, die zur Lichtstreuung und zu einer ungleichmäßigen
Verteilung der Enzyme in der Grenzfläche zum Gewebeschnitt
führten. Diese bekannte Methode erlaubte daher allenfalls
relative Messungen mit sehr geringer Ortsauflösung.
Eine Verbesserung ergab die Verwendung einer Videokamera mit
Photonenzähler anstelle des photographischen Filmes, weil
hierbei gleichzeitig die Biolumineszenz und die Gestalt des
Gewebeschnittes beobachtet werden können. Dadurch kann festge
stellt werden, ab welchem Zeitpunkt nach dem Auftauen des
Cryostatschnittes die Querdiffusion der zu beobachtenden
Substanzen quantitativ zum Tragen kommt. Die eigentliche
Aufnahmezeit bleibt aber bei dieser Methode häufig zu kurz, um
eine statistisch ausreichende Zählrate bei der Photonenzählung
zu erzielen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin,
ein Verfahren zur Bestimmung der örtlichen Verteilung von
Metaboliten in Gewebeproben mittels Biolumineszenz zu bekommen,
das eine brauchbare örtliche Auflösung gewährleistet. Insbeson
dere soll durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Querdiffusi
on bzw. ein Auseinanderfließen von Enzymen und zu bestimmenden
Stoffen eingeschränkt werden. Vorzugsweise soll außerdem die
Lichtstreuung durch Gasblasen im Enzymschnitt vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der örtlichen
Verteilung von Metaboliten in Gewebeproben mittels Biolumines
zenz durch Behandlung der Gewebeprobe mit Luciferase-Lösung und
gegebenenfalls weiterer Enzymlösung und Auszählung der Photonen
pro Flächeneinheit der Gewebeprobe mit Hilfe eines Photonenzäh
lers und einer Videokamera ist dadurch gekennzeichnet, daß man
Enzymlösung mit einer hohen Luciferasekonzentration und mit
einer hohen Viskosität verwendet.
Die im Vergleich zum Stand der Technik hohe Luciferasekonzentra
tion der Enzymlösung bzw. des Enzymcocktails führt dazu, daß die
Photonen emittierenden chemischen Reaktionen in der Gewebeprobe
sehr viel schneller als nach dem Stand der Technik ablaufen, so
daß eine für die Ermittlung der Verteilung der Metaboliten
erforderliche Photonenzahl relativ schnell gebildet wird, bevor
eine wesentliche Querdiffusion und Querströmung der zu bestim
menden Stoffe und Enzyme erfolgt. Weiterhin werden die Querdif
fusion und Querströmung der Enzyme und zu bestimmenden Stoffe
dadurch eingeschränkt, daß die Enzymlösung eine hohe Viskosität
besitzt, die Querströmungen behindert. Mit der Kombination
beider Merkmale führt das Verfahren zu einer weitgehenden
Vermeidung von Querdiffusionen und Querströmungen während einer
Reaktionszeit, die ausreicht, genügend Photonen zu bilden, um
ein Signal/Rauschverhältnis zu erhalten, das eine zuverlässige
Identifizierung der örtlichen Verteilung der Metaboliten in der
Gewebeprobe gestattet.
Aufgrund der erfindungswesentlichen Verfahrensmerkmale ist das
Biolumineszenzverfahren erstmals geeignet, schnelle Gewebeanaly
sen in zuverlässiger Weise durchzuführen, um beispielsweise
während einer Operation schnell festzustellen, ob ein Gewebe ein
Tumorgewebe ist oder nicht.
Wenn hier von einer hohen Luciferasekonzentration die Rede ist,
so liegt diese zweckmäßig im Bereich von 0,1 bis 20,0, vorzugs
weise im Bereich von 8 bis 12 mU/ml des Enzymcocktails oder der
Enzymlösung, wobei eine Konzentration von etwa 10 mU/ml optimal
ist.
Hohe Viskosität bedeutet eine Viskosität, bei der die Enzymlö
sung während der Vorbereitungsphase noch gießfähig ist, während
der Meßphase jedoch so fest ist, daß eine Querdiffusion oder
Querströmung weitgehend verhindert und gleichzeitig ein ausrei
chender Kontakt zum Gewebeschnitt hergestellt wird.
Die hohe Viskosität der Enzymlösung bzw. der Matrix der Enzymlö
sung kann man durch an sich bekannte Verdickungsmittel erhalten,
die in Wasser löslich sind. Beispielsweise können solche
Verdickungsmittel verwendet werden, die in wäßriger Lösung zu
einer gelartigen Matrix führen. Bevorzugte Beispiele solcher
Substanzen, die zu erfindungsgemäß brauchbaren hochviskosen
Enzymlösungen führen, sind Gelatine und/oder Polyvinylpyrroli
don. Thixotrop machende Stoffe sind bekannt und können hier
verwendet werden.
Die durch Luciferase katalysierten, Photonen emittierenden und
damit Biolumineszenz ergebenden chemischen Reaktionen benötigen
eine bestimmte Temperatur und treten im wesentlichen erst
oberhalb des Taupunktes der Enzymlösung auf. Wie erwähnt,
verstärken sich aber Querdiffusion und Querströmung bei erhöhten
Temperaturen schnell, so daß es ein bevorzugtes Merkmal des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist, die Temperatur so einzustel
len, daß die Tautemperatur des Sandwiches aus Gewebeschnitt und
gefrorener Enzymlösung gerade überschritten wird und die
Temperatur auf dieser Höhe gehalten wird. Auf diese Weise
bekommt man im wesentlichen eine konstante Reaktionstemperatur,
bei der die Photonen emittierenden Reaktionen ausreichend
schnell ablaufen, ohne daß Querdiffusion und Querströmungen
begünstigt werden. Man geht dabei so vor, daß man die Enzymlö
sung in der Form einer gefrorenen Schicht in Berührung mit dem
Gewebeschnitt bringt und die Temperatur anschließend so erhöht,
daß die Tautemperatur des gebildeten Sandwiches gerade über
schritten wird, wobei man gleichzeitig die Photonenabgabe mißt.
Da trotz der hohen Luciferasekonzentration in der Enzymlösung
und trotz der Temperatureinstellung die Reaktion eine gewisse
Zeit zum Anlaufen benötigt und nach einer gewissen Zeit doch zu
einer Querdiffusion und Querströmung führt, ist es zweckmäßig,
aus dem zeitabhängigen Verlauf der Photonenauszählung einen
bestimmten Zeitabschnitt herauszunehmen, bei dem eine optimale
Reaktionsgeschwindigkeit und gleichzeitig möglichst geringe
Querdiffusion und Querströmung auftritt. Dies kann man mit Hilfe
eines Bildprozessors mit einer Integrationseinrichtung für die
Punkte der Bildfläche, deren Zeitkonstante variabel wählbar ist,
erreichen, indem man mit Hilfe dieser Integrationseinrichtung
den Zeitabschnitt der Gesamtdauer der Photonenauszählung
herausschneidet und für die Bestimmung der Verteilung der
Metaboliten in der Gewebeprobe verwendet, in welchem die
Photonenemission bereits groß ist, Querdiffusion und Querströ
mung aber noch klein sind.
Wie eingangs dargelegt wurde, besteht eine bevorzugte weitere
Zielsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, die Störung
der Optik durch Einschlüsse kleiner Gasblasen in den gefrorenen
Enzymschichten zu vermeiden. Dies kann man vorzugsweise dadurch
erreichen, daß man die Enzymschichten nicht von gefrorenen
Blöcken der Enzymlösung abschneidet, sondern in der erwünschten
Schichtdicke gießt. Obwohl dies grundsätzlich auf einer gekühl
ten ebenen Platte geschehen kann, ist es insbesondere für
quantitative Bestimmungen zweckmäßig, die Enzymlösungsschicht in
einer Gießform herzustellen, in der eine definierte Menge der
Enzymlösung eingefüllt und eingefroren wird. Günstigerweise
besteht die Gießform aus einem kleinen tassenförmigen Behälter,
in den die definierte Menge des Enzymcocktails einpipettiert
wird, worauf die Gießform in einem Kühlfach eingefroren wird. Im
eingefrorenen Zustand können die Gießformen mit der eingefrore
nen Enzymlösung als Vorrat vorbehalten werden und bei Bedarf
dem Kühlfach entnommen werden. Zur Durchführung des Verfahrens
wird nun die Gießform mit der gefrorenen Enzymlösung darin auf
die beheizbare Trägerfläche eines Lichtmikroskops gestellt.
Sodann wird ein Deckgläschen mit dem darauf befestigten Gewebe
schnitt nach unten unter Bildung eines Sandwichs auf die
gefrorene Enzymlösungsschicht aufgelegt, worauf durch Erwärmung
der Trägerfläche des Lichtmikroskops die Enzymlösung aufgetaut
wird. Gleichzeitig beginnt die Photonenauszählung und die
Speicherung der Auszählungsergebnisse über die Reaktionszeit.
Überraschenderweise wird durch das Gefrieren der Enzymlösung in
dünner Schicht die Bildung von Gasblasen und der damit verbunde
ne Nachteil von Lichtstreuung und ungleicher Verteilung der
Enzyme an der Grenzfläche zum Gewebeschnitt vermieden. Außerdem
erleichtert die Verwendung von Gießformen für die Enzymlösung
eine beschleunigte Durchführung des Verfahrens, wie sie etwa zur
Tumorbestimmung während operativer Eingriffe erforderlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Bestim
mung der örtlichen Verteilung von Glucose, Lactat oder ATP in
Gewebeschnitten brauchbar, doch ist die Anwendbarkeit nicht
hierauf beschränkt. Grundsätzlich können mit diesem Verfahren
alle Metaboliten bestimmt werden, die an das Redoxsystem
NAD(P)/NAD(P)H gekoppelt sind. Je nach den zu bestimmenden
Metaboliten verwendet man in bekannter Weise ATP-abhängige oder
ATP-unabhängige Luciferase.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet
man einen Enzymcocktail mit einem Gehalt an Luciferase und
gegebenenfalls wenigstens eines weiteren Enzyms, der dadurch
gekennzeichnet ist, daß er eine hochviskose Matrix und eine hohe
Luciferasekonzentration enthält. Die bevorzugten Luciferasekon
zentrationen sowie die bevorzugten Stoffe, um die Matrix
hochviskos zu machen, wurden oben genannt. Drei besonders
bevorzugte Enzymcocktails zur Bestimmung von Glucose, Lactat
bzw. ATP werden folgendermaßen hergestellt:
A. Eine Grundlösung wird durch Auflösen von
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmung (ca. 70°C) im 2,5 ml 0,3 M Phosphatpuffer (pH = 7,0) erhalten.
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmung (ca. 70°C) im 2,5 ml 0,3 M Phosphatpuffer (pH = 7,0) erhalten.
B. Sodann nach Abkühlen auf 30°C werden
300 mg ATP in 1 ml Phosphatpuffer gelöst
240 mg NADP in 1 ml Phosphatpuffer gelöst
40 µl 1 M MgCl2-Lösung
40 µl 65 mM Dithiothreitlösung
400 µl 4 mM FMN-Lösung und
60 µl 640 mM Decanal-Lösung in Methanol
zugefügt, worauf der pH auf 7,0 eingestellt wird.
300 mg ATP in 1 ml Phosphatpuffer gelöst
240 mg NADP in 1 ml Phosphatpuffer gelöst
40 µl 1 M MgCl2-Lösung
40 µl 65 mM Dithiothreitlösung
400 µl 4 mM FMN-Lösung und
60 µl 640 mM Decanal-Lösung in Methanol
zugefügt, worauf der pH auf 7,0 eingestellt wird.
C. Sodann werden
150 µl Hexokinase- (EC 2.7.1.1., 1400 U/ml, 25C) und
150 µl Glucose-6-phosphatdehydrogenase-Suspension (EC 1.1.1.49, 1750 U/ml, 25°C) abzentrifugiert, das Pellet in 0,5 ml Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugegeben.
150 µl Hexokinase- (EC 2.7.1.1., 1400 U/ml, 25C) und
150 µl Glucose-6-phosphatdehydrogenase-Suspension (EC 1.1.1.49, 1750 U/ml, 25°C) abzentrifugiert, das Pellet in 0,5 ml Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugegeben.
Luciferase- (EC 1.14.14.3., ca. 48 mU) und FMN-Oxidoredukta
se-Lyophilisat (EC 1.6.8.1., ca. 40 U) werden in 250 µl
Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugegeben.
D. Die fertige Lösung wird in Reaktionsgefäßen portioniert und
durch Lagerung bei -80°C eingefroren.
A. Eine Grundlösung wird durch Auflösen von
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmung (ca. 70°C) in 2,5 ml 0,1 M Phosphatpuffer mit 50 mM Glutamat (pH = 7,0) hergestellt.
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmung (ca. 70°C) in 2,5 ml 0,1 M Phosphatpuffer mit 50 mM Glutamat (pH = 7,0) hergestellt.
B. Sodann werden nach Abkühlen auf 30°C
500 mg NAD in 2 ml Phosphatpuffer gelöst
40 µl 65 mM Dithiothreitlösung und
40 µl 640 mM Decanal-Lösung in Methanol
400 µl 4 mM FMN-Lösung
zugefügt, der pH wird auf 7,0 eingestellt.
500 mg NAD in 2 ml Phosphatpuffer gelöst
40 µl 65 mM Dithiothreitlösung und
40 µl 640 mM Decanal-Lösung in Methanol
400 µl 4 mM FMN-Lösung
zugefügt, der pH wird auf 7,0 eingestellt.
C. Sodann werden
400 µl Lactatdihydrogenase- (EC 1.1.1.27, 5500 U/ml, 25°C)
und 400 µl Glutamat-Pyruvat-Transaminase-Suspension (EC 2.6.1.2, 800 U/ml, 25°C) abzentrifugiert, das Pellet wird in 0,5 ml Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugefügt.
400 µl Lactatdihydrogenase- (EC 1.1.1.27, 5500 U/ml, 25°C)
und 400 µl Glutamat-Pyruvat-Transaminase-Suspension (EC 2.6.1.2, 800 U/ml, 25°C) abzentrifugiert, das Pellet wird in 0,5 ml Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugefügt.
Luciferase- (EC 1.14.14.3, ca. 48 mU) und FMN-Oxidoredukta
se-Lyophilisat (EC 1.6.8.1, ca. 40 U) werden in 250 µl
Phosphatpuffer aufgenommen und der Grundlösung zugefügt.
Die Stufe D wird wie oben ausgeführt.
A. Eine Grundlösung wird durch Lösen von
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmen (ca. 70°C) in 2,5 ml 50 mM HEPES-Puffer hergestellt.
300 mg Gelatine
150 mg Glycerin und
150 mg Polyvinylpyrrolidon
unter Erwärmen (ca. 70°C) in 2,5 ml 50 mM HEPES-Puffer hergestellt.
B. Sodann werden
40 µl 0,5 M EDTA-Lösung
20 µl 100 mM DDT-Lösung
100 µl M MgCl2-Lösung
50 µl Luciferase-Lösung (aus Photinus pyralis, EC 1.13.12. 7., ca. 0,4 mU) in 0,5 M Tris-Acetat-Puffer (pH = 7,5) und
50 µl D(-)-Luciferin-Lösung (aus Photinus pyralis, 10 mg/ml) in 0,1 M Tris-Acetat-Puffer (pH = 7,5) zugefügt.
40 µl 0,5 M EDTA-Lösung
20 µl 100 mM DDT-Lösung
100 µl M MgCl2-Lösung
50 µl Luciferase-Lösung (aus Photinus pyralis, EC 1.13.12. 7., ca. 0,4 mU) in 0,5 M Tris-Acetat-Puffer (pH = 7,5) und
50 µl D(-)-Luciferin-Lösung (aus Photinus pyralis, 10 mg/ml) in 0,1 M Tris-Acetat-Puffer (pH = 7,5) zugefügt.
Die Stufe C erfolgt wie oben die Stufe D.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah
rens besitzt ein Lichtmikroskop mit einer Trägerfläche für die
Auflage der Gewebeprobe, einen Photonenzähler und eine Videoka
mera mit Bildprozessor. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Tempera
tur der Trägerfläche und eine auf der Trägerfläche anzuordnende
einseitig offene Gießform für das Einfrieren von Enzymlösung,
wobei die Gießform derart dimensioniert ist, daß auf ihrer
offenen Seite ein Trägerplättchen mit der Gewebeprobe angeordnet
werden kann.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung in
schematischer Weise dargestellt. Zur Verdeutlichung ist links
von dieser Zeichnung eingekreist die Trägerplatte des Lichmikro
skops mit den darauf befindlichen Einrichtungen vergrößert
dargestellt.
Das Lichtmikroskop 1 besitzt eine bezüglich der Temperatur
regelbare Trägerplatte 2, auf welcher eine Gießform 3 gelagert
ist. Diese enthält in ihrer mittigen becherförmigen Höhlung
schwarz dargestellt einen Enzymcocktail 4, in den ein Gewebe
schnitt 6 eintaucht, welcher an dem Deckgläschen 5 befestigt
ist. In der Zeichnung ist der Enzymcocktail in geschmolzener
Form dargestellt.
In der Praxis wird eine definierte Menge an Enzymlösung in die
Gießform aus Kunststoff oder anderem Material einpipettiert und
als gleichmäßig dicke Schicht auf dem Boden der Gießform
gefroren. Sodann wird die Gießform mit der eingefrorenen
Enzymcocktailschicht auf die Trägerplatte des Lichtmikroskops
gelegt. Anschließend wird auf die gefrorene Enzymcocktailschicht
ein Deckgläschen mit dem Gewebeschnitt nach unten gelegt, so daß
eine Kontaktfläche zwischen dem Gewebeschnitt und der Enzym
schicht entsteht.
Nunmehr wird die Temperatur der Trägerplatte 2 erhöht und auf
einem Wert konstant gehalten, der geringfügig über dem Taupunkt
des Sandwiches 4/6 liegt. Bei Auftauen der Enzymcocktailschicht
sinkt der Gewebeschnitt in der in der Zeichnung dargestellten
Form in den flüssigen Enzymcocktail ein.
Über die Mikroskopoptik einen Photonenzähler 7 und eine
Videokamera 8 wird der Sandwich betrachtet bzw. auf einem
Bildschirm 9 abgebildet. Die Bildinformation wird dabei über
einen Bildprozessor 11 mit einer variablen Integrationseinrich
tung geführt und kann von dort aus in einem externen Rechner
oder Massenspeicher weitergeleitet werden. Mit dem Bezugszei
chen 10 ist die Tastatur der Vorrichtung bezeichnet.
Selbstverständlich müssen in bekannter Weise für jede zu
untersuchende Substanz spezifische Enzymreaktionen vorhanden
sein, die den betreffenden Stoff chemisch an die Lichtemission
der Luciferase koppeln. Die erwähnt, kann mit dem erfindungsge
mäßen Verfahren die Verteilung all derjenigen Metaboliten
bestimmt werden, für die es eine solche Kopplung gibt.
Zur Verhinderung einer Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf dem
gekühlten Objekt kann zweckmäßig kühle trockene Luft durch eine
Haube geleitet werden, die den Objekttisch und die Mikroskopop
tik umgibt.
Die Kalibrierung der Biolumineszenz kann folgendermaßen durchge
führt werden:
Die entstehende Lichtmenge der Biolumineszenzreaktion ist direkt von der in der zu untersuchenden Probe vorhandenen Substratmenge abhängig. Durch geeignete Standardproben mit bekannten Substrat konzentrationen kann daher eine Kalibrierung der Biolumineszenz durchgeführt werden. Hierdurch ist es möglich, von einer in einem zu untersuchenden Gewebeschnitt gemessenen Lichtintensität auf die aktuelle Substratkonzentration zu schließen.
Die entstehende Lichtmenge der Biolumineszenzreaktion ist direkt von der in der zu untersuchenden Probe vorhandenen Substratmenge abhängig. Durch geeignete Standardproben mit bekannten Substrat konzentrationen kann daher eine Kalibrierung der Biolumineszenz durchgeführt werden. Hierdurch ist es möglich, von einer in einem zu untersuchenden Gewebeschnitt gemessenen Lichtintensität auf die aktuelle Substratkonzentration zu schließen.
Als Grundsubstanz für die Standardproben dient Lebergewebe
von jungen Schweinen. Die frisch gewonnene Leber wird dazu
in ca. 0,5×0,5×0,5 cm3 große Stücke geschnitten, mehrfach
in 0,1 M Phosphatpuffer (pH = 7,5) gewaschen und anschlie
ßend für 30 min bei 80°C hitzeinaktiviert. Die Fertigstel
lung der Standardproben kann auf zwei verschiedenen Wegen
erfolgen:
Die Gewebestücke werden für ca. 10 Tage in auf pH = 7,5
gepufferten Substratlösungen mit bekannten Konzentra
tionen inkubiert. Danach erfolgt das rasche Einfrieren
des Gewebes in flüssigem Stickstoff. Die tatsächlich in
den Gewebestückchen vorhandene Substratkonzentration
ist mit herkömmlichen enzymatischen Verfahren zu
bestimmen.
Die gewaschenen und hitzeinaktivierten Gewebestücke
werden in einem Mixer zerkleinert und anschließend in
einem Homogenisator fein zermahlen. Der pH-Wert des so
erhaltenen Gewebebreis wird mit NaOH auf 7,5 einge
stellt. Aliqots des Breis werden mit Substratlösungen
bekannter Konzentration versetzt, in aus Aluminiumfolie
geformte Töpfchen überführt und in flüssigem Stickstoff
rasch tiefgefroren. Die tatsächlich im Homogenat
vorhandene Substratkonzentration ist mit herkömmlichen
enzymatischen Verfahren zu bestimmen.
Die Anordnung und das Verfahren nach Anspruch 1 werden
angewandt auf Cryostatschnitte aus den Gewebestückchen nach
6.A.1. bzw. aus den Homogenatblöcken nach 6.A.2. Dabei sind
die unterschiedlichen Substratkonzentrationen der verschie
denen Standards der jeweiligen über den Gewebe- bzw.
Homogenatschnitt gemittelten Biolumineszenz-Intensität
direkt zuordenbar. Das wichtigste Kriterium zur Beurteilung
der Standardgüte ist eine möglichst homogene Substratvertei
lung in den betreffenden Proben.
Claims (14)
1. Verfahren zur Bestimmung der örtlichen Verteilung von
Metaboliten in Gewebeproben mittels Biolumineszenz durch
Behandlung der Gewebeprobe mit Luciferase-Lösung und
gegebenenfalls weiterer Enzymlösung und Auszählung der
Photonen pro Flächeneinheit der Gewebeprobe mit Hilfe eines
Photonenzählers und einer Videokamera, dadurch gekennzeich
net, daß man Enzymlösung mit einer hohen Luciferasekonzen
tration und mit einer hohen Viskosität verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine Enzymlösung mit einer Luciferasekonzentration von 0,1
bis 20,0, vorzugsweise von 8 bis 12 mU/ml verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Enzymlösung mit einer gelartigen Matrix
verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man eine Enzymlösung verwendet, die als
hochviskos machenden Stoff Gelatine und/oder Polyvinylpyrro
lidon enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Enzymlösung in gefrorener Form mit der
Gewebeprobe in Berührung bringt und die Temperatur anschlie
ßend so erhöht, daß die Tautemperatur des so gebildeten
Sandwiches gerade überschritten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Enzymlösung in Form eines in dünner
Schicht gefrorenen Plättchens mit der Gewebeprobe in
Berührung bringt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Enzymlösung in einer Gießform als dünne Schicht gefroren
mit der Gewebeprobe in Berührung bringt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß man mit Hilfe einer Bildprozessor-Integrati
onseinrichtung für die Punkte der Bildfläche mit variabler
Zeitkonstante für die Photonenauszählung einen bestimmten
Zeitabschnitt während des gesamten Reaktionsablaufes
herausgreift.
9. Enzymcocktail für die Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Gehalt an Luciferase und
wenigstens eines weiteren Enzyms, dadurch gekennzeichnet,
daß er eine hochviskose Matrix und eine hohe Luciferasekon
zentration enthält.
10. Enzymcocktail nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
er eine Luciferasekonzentration von 0,1 bis 20,0, vorzugs
weise von 8 bis 12 mU/ml enthält.
11. Enzymcocktail nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich
net, daß er eine gelartige Matrix enthält.
12. Enzymcocktail nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß er als hochviskos machenden Stoff
Gelatine und/oder Polyvinylpyrrolidon enthält.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 mit einem Lichtmikroskop mit einer
Trägerfläche für das Auflegen der Gewebeprobe, mit einem
Photonenzähler und mit einer Videokamera mit Bildprozessor,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der
Temperatur der Trägerfläche und eine auf der Trägerfläche
anzuordnende einseitig offene Gießform für das Einfrieren
von Enzymlösung, wobei die Gießform derart dimensioniert
ist, daß auf ihrer offenen Seite ein Trägerplättchen mit der
Gewebeprobe angeordnet werden kann.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine
wenigstens die Trägerfläche und die Mikroskopoptik umgebende
Haube sowie eine Vorrichtung zur Einführung kühler trockener
Luft in diese Haube.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893935974 DE3935974A1 (de) | 1989-10-28 | 1989-10-28 | Verfahren zur bestimmung von metaboliten in gewebeproben, enzymcocktail und vorrichtung zu dessen durchfuehrung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893935974 DE3935974A1 (de) | 1989-10-28 | 1989-10-28 | Verfahren zur bestimmung von metaboliten in gewebeproben, enzymcocktail und vorrichtung zu dessen durchfuehrung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3935974A1 true DE3935974A1 (de) | 1991-05-02 |
Family
ID=6392442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893935974 Withdrawn DE3935974A1 (de) | 1989-10-28 | 1989-10-28 | Verfahren zur bestimmung von metaboliten in gewebeproben, enzymcocktail und vorrichtung zu dessen durchfuehrung |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4308520A1 (de) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Popp Fritz Albert Dr | Verfahren zum Unterscheiden von homozygoten, heterozygoten und normalen Zellen eines Organismus |
DE4439451A1 (de) * | 1994-11-04 | 1996-05-09 | Popp Fritz Albert Dr | Verfahren zur Prüfung von Änderungen des Zustands menschlicher, tierischer oder pflanzlicher Gewebe mittels Messung der ultraschwachen Photonenemission |
DE19538768A1 (de) * | 1995-10-18 | 1997-04-24 | Popp Fritz Albert Prof Dr | Verfahren zum Nachweis mikrobieller Infektion |
WO1997029319A2 (en) * | 1996-02-06 | 1997-08-14 | Bryan Bruce J | Bioluminescent novelty items |
US6232107B1 (en) | 1998-03-27 | 2001-05-15 | Bruce J. Bryan | Luciferases, fluorescent proteins, nucleic acids encoding the luciferases and fluorescent proteins and the use thereof in diagnostics, high throughput screening and novelty items |
US6247995B1 (en) | 1996-02-06 | 2001-06-19 | Bruce Bryan | Bioluminescent novelty items |
DE102014223539A1 (de) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren, Kit und Biosensor zur Bestimmung von Laktat |
-
1989
- 1989-10-28 DE DE19893935974 patent/DE3935974A1/de not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4308520A1 (de) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Popp Fritz Albert Dr | Verfahren zum Unterscheiden von homozygoten, heterozygoten und normalen Zellen eines Organismus |
DE4439451A1 (de) * | 1994-11-04 | 1996-05-09 | Popp Fritz Albert Dr | Verfahren zur Prüfung von Änderungen des Zustands menschlicher, tierischer oder pflanzlicher Gewebe mittels Messung der ultraschwachen Photonenemission |
DE19538768A1 (de) * | 1995-10-18 | 1997-04-24 | Popp Fritz Albert Prof Dr | Verfahren zum Nachweis mikrobieller Infektion |
DE19538768C2 (de) * | 1995-10-18 | 2003-02-27 | Buehler Ag | Verfahren zum Nachweis einer mikrobiellen Infektion |
WO1997029319A2 (en) * | 1996-02-06 | 1997-08-14 | Bryan Bruce J | Bioluminescent novelty items |
WO1997029319A3 (en) * | 1996-02-06 | 1997-12-11 | Bruce J Bryan | Bioluminescent novelty items |
US6113886A (en) | 1996-02-06 | 2000-09-05 | Bruce Bryan | Bioluminescent novelty items |
US6152358A (en) | 1996-02-06 | 2000-11-28 | Bruce Bryan | Bioluminescent novelty items |
US6247995B1 (en) | 1996-02-06 | 2001-06-19 | Bruce Bryan | Bioluminescent novelty items |
US6232107B1 (en) | 1998-03-27 | 2001-05-15 | Bruce J. Bryan | Luciferases, fluorescent proteins, nucleic acids encoding the luciferases and fluorescent proteins and the use thereof in diagnostics, high throughput screening and novelty items |
DE102014223539A1 (de) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren, Kit und Biosensor zur Bestimmung von Laktat |
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