DE69734363T2 - Verfahren zu bestimmung der eigenschaften von zellen mittels infrarotspektroskopie - Google Patents

Verfahren zu bestimmung der eigenschaften von zellen mittels infrarotspektroskopie Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein spektroskopisches Verfahren zur Untersuchung von biologischem Material. Die Erfindung betrifft insbesondere in Anwendung von Infrarot(IR)-Spektroskopie (Spektrometrie) bei der Untersuchung von Blut oder anderen Körperflüssigkeiten oder einem oder mehreren Bestandteilen davon.
  • Ein Beispiel einer Untersuchung gemäß der Erfindung ist die Bestimmung der zellulären Immunität bei Patienten mit einer Immundefizienz, einer Autoimmunität, bei Kontakt mit Infektionserkrankungen, Allergien, Überempfindlichkeiten und Krebs. Die Untersuchung kann die Bestimmung der Gewebekompatibilität für Transplantate betreffen.
  • Gegenwärtig gibt es eine Anzahl von klinischen Laborverfahren zur Bestimmung der zellulären Immunität. Der Spätreaktions-Hauttest ist ein Werkzeug, welches gelegentlich dazu dient, in Gebieten wie beispielweise Allergieuntersuchungen eine Diagnose zu erstellen. Jedoch weisen Patienten, welche gegenüber verschiedenen Antigenen hoch sensibel sind, ausgeprägte Reaktionen gegenüber solchen Hauttests auf. In einigen Fällen können Hauttests gar nicht durchgeführt werden, damit eine Herausforderung des Patienten mit potenziell gefährlichen Antigen vermieden wird.
  • Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der zellulären Immunität ist eine Lymphozytenaktivierung. Die Lymphozytenaktivierung, auch als Lymphozytenstimulation bekannt, betrifft ein in vitro-Verfahren, welches einem in vivo-Verfahren entspricht, welches im Allgemeinen auftritt, wenn ein Antigen mit spezifisch sensibilisierten Lymphozyten in dem Wirt reagiert oder wechselwirkt. Die Lymphozytenaktivierung oder der Stimulationstest ist ein Test, bei welchem Lymphozyten aus Gesamtblut extrahiert und mit einem Antigen inkubiert werden. Dann wird mit Tritium markiertes Thymidin über einen 16-stündigen Zeitraum zugegeben, ehe die Zellen geerntet werden und deren Radioaktivität durch Verwendung eines Flüssigszintillationszählers gemessen wird. Dieses in vitro-Verfahren kann verwendet werden, um die zelluläre Immunität bei Patienten mit einer Immunschwäche, einer Autoimmunität, Infektionserkrankungen, Allergien oder Überempfindlichkeiten und Krebs zu bewerten, und auf dem Gebiet der Kompatibilität bei Transplantationen.
  • Die Nachteile von bestehenden in vitro-Verfahren, welche auf Lymphozyten und Monozyten basieren, sind, dass sie aufgrund der erforderlichen Reagenzien, der Ausrüstung und dem hochqualifizierten Personal zeitaufwändig, arbeitsintensiv, ungenau und teuer sind.
  • WO 93/16370 beschreibt ein Verfahren für die Analyse einer medizinischen Probe, insbesondere einer Körperflüssigkeit, mithilfe eines Analyseninstruments, bei welchem eine Testflüssigkeit, welche einen aliquoten Teil der Probe und Reagenzien enthält, sich in einer optischen Küvette befindet und die Temperatur der Testflüssigkeit in der Küvette bestimmt wird. Um die Temperatur der Testflüssigkeit direkt und ohne Kontakt zu bestimmen, wird in einem Temperaturkalibrierungsschritt die optische Absorption einer Kalibratorflüssigkeit bei verschiedenen Temperaturen bei mindestens zwei Wellenlängen innerhalb des NIR-Bereichs bestimmt, um einen Kalibrierungsdatensatz zu erhalten, welcher mit der Temperaturabhängigkeit der optischen Absorption in Beziehung steht. In einem Temperaturmessungsschritt wird die optische Absorption einer Testflüssigkeit mit einer unbekannten Temperatur bei den gleichen Wellenlängen gemessen und die Temperatur wird durch Vergleich der Absorptionsdaten bestimmt, welche in dem Messschritt mit dem Kalibrationsdatensatz erhalten wurden.
  • WO 96/00892 beschreibt ein Verfahren, bei welchem das Vorliegen von Anomalien in biologischem Gewebe und in Zellen in natürlicher oder kultivierter Form (z.B. Krebsgewebe oder -zellen) nachgewiesen wird durch Ausrichten eines Infrarotlichtstrahls auf eine mit Konservierungsmittel behandelte Probe, welche aus frischem biologischen Gewebe oder Zellen hergestellt wurde, ent weder im Transmissionsmodus oder im ATR(Attenuated Total Reflectance)-Modus. Die Anomalie wird dann bestimmt aufgrund dessen, ob aufgrund der Vibration von mindestens einer funktionellen Gruppe der Moleküle, welche in der Probe vorliegen, welche für die Anomalie charakteristisch sind, Veränderungen in der Infrarotabsorption aufgetreten sind.
  • WO 92/14134 offenbart ein Verfahren zum Nachweis des Vorliegens von Anomalien in abgestoßenen Zellen (z.B. in einem Zervixabstrich) unter Verwendung von Infrarotspektroskopie. Ein Infrarotlichtstrahl wird auf zellhaltige Proben gerichtet und die Anomalie wird bei mindestens einem Frequenzbereich nachgewiesen durch Bestimmen, ob eine Veränderung der Infrarotabsorption aufgetreten ist, welche auf einer Vibration einer funktionellen Gruppe beruht, beispielsweise von Phosphodiestergruppen von Nukleinsäuren, COH-Gruppen von Gewebeproteinen, Kohlenhydraten oder auf speziellen Anordnungen von Lipidmolekülen oder einer anomalen Lipidstruktur beruht, welche in den Proben vorliegt.
  • US 5,473,160 beschreibt ein Verfahren, bei welchem die Unterschiede der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Synovialflüssigkeit von gesunden und arthritischen Gelenken durch Infrarotspektroskopie nachgewiesen werden. Ein Infrarotlichtstrahl wird auf eine Probe von Synovialflüssigkeit gerichtet und die Veränderungen in den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Flüssigkeit, welche analysiert wird, werden bei einer oder mehreren Wellenlängen nachgewiesen, um zu bestimmen, ob Veränderungen in der Position, Breite, absoluten Intensität, relativen Intensität oder Form der Infrarotabsorption aufgetreten sind, welche für die arthritische Erkrankung charakteristisch sind.
  • Die Verwendung von IR-Spektroskopie besitzt die Vorteile, dass Ergebnisse im Vergleich zu der konventionellen Methodik relativ schnell mit wenig Arbeitsaufwand bereitgestellt werden. Außerdem kann die Verwendung von IR-Spektroskopie einen genaueren Hinweis auf eine charakteristische Eigenschaft eines Bestandteils von Blut oder einer Körperflüssigkeit bereitstellen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von IR-Spektroskopie ist der, dass die Identifizierung von dynamischen Prozessen durch Veränderungen im IR-Spektrum ermöglicht wird.
  • Der Begriff Körperflüssigkeitsbestandteile umfasst Schweiß, Speichel, Urin, Sperma und Tränensekrete.
  • Die IR-Spektroskopie wird von organischen Chemikern und Biochemikern und anderen routinemäßig als molekulare Untersuchung verwendet. Wenn Infrarotlicht durch eine Probe einer organischen Verbindung geleitet wird, werden einige der Frequenzen absorbiert, während andere Frequenzen durch die Probe durchgelassen werden, ohne dass sie absorbiert werden. Durch den Begriff IR-Spektroskopie umfassen wir auch Laser-Raman-Spektroskopie einschließlich einer konfokalen Raman-Laserspektroskopie oder ein beliebiges anderes IR-Spektroskopieverfahren.
  • Organische Anwendungen der IR-Spektroskopie betreffen fast vollständig Frequenzen im Bereich von 650 bis 4000 cm–1. Frequenzen, welche niedriger sind als 650 cm–1 werden fernes Infrarot genannt und diejenigen, welche größer sind als 4000 cm–1 werden nahes Infrarot genannt.
  • Konventionelle IR-Spektrometer leiden unter Nachteilen bei der Sensitivität, Schnelligkeit und der Genauigkeit der Wellenlänge. Die meisten Spektrometer scannen über den Wellenlängenbereich und streuen das Infrarotlicht unter Verwendung eines Gitters oder Prismas. Die streuenden Infrarotspektrometer leiden unter Ungenauigkeiten der Wellenlänge, welche mit einem Rütteln bei der mechanischen Bewegung, wie etwa der Rotation von Spiegeln und Gittern, verbunden ist.
  • Ein völlig unterschiedliches Prinzip ist bei der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) betroffen, welche sich auf ein Michelson-Interferometer konzentriert. Das FTIR-Spektrometer besitzt den Vorteil von Schnelligkeit und Sensitivität, wobei Pikogrammmengen einer Probe ein gutes Spektrum ergeben können.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von FTIR-Spektroskopie durchgeführt, es können jedoch andere IR-Spektroskopieverfahren verwendet werden.
  • Die bestimmten Absorptionscharakteristika können diejenigen in der Region von symmetrischen und antisymmetrischen Strechting-Modi von Phosphodiestergruppen, dem C-O-Stretching-Modus, dem CH2-Biegemodus und den Amid I- und Amid II-Banden sein. Die analysierten Absorptionscharakteristika können diejenigen sein, welche auf einer Vibration einer funktionellen Gruppe in charakteristischen Molekülen oder Gruppen beruhen, beispielsweise der Phosphodiestergruppe von Nukleinsäuren, COH-Gruppen, C-O-Gruppen, beispielsweise Fettacylgruppen oder Glykogenbanden, Kohlenhydrate, oder auf Lipidmolekülen beruhen, welche in der Probe vorliegen.
  • Der Bezug auf Blut und Körperflüssigkeitsbestandteile kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf einzelne oder gemischte Populationen, einen einzelnen einfachen biochemischen Bestandteil oder komplexe Gemische von biochemischen Bestandteilen, welche von Blut oder Körperflüssigkeiten stammen oder aus Blut oder Körperflüssigkeiten hergestellt werden.
  • Die Untersuchung kann mit Gesamtblut oder mit Körperflüssigkeit oder einem Extrakt oder Bestandteil davon durchgeführt werden. Der Bestandteil kann beispielsweise Lymphozyten, Erythrozyten oder Blutplättchen sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt eine Anwendungsmöglichkeit bei der Bestimmung einer Zellfunktion oder einer Veränderung der Zellfunktion.
  • Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Zellfunktion oder einer Veränderung einer Zellfunktion bereit, wobei das Verfahren umfasst:
    Inkontaktbringen einer Probe aus Zellen oder einer Zellkomponente mit einem Aktivierungsmittel;
    Ausrichten eines Infrarotlichtstrahls auf die Probe aus Zellen oder der Zellkomponente;
    Analysieren des Infrarotspektrums der Probe in wenigstens einem Frequenzbereich; und
    Feststellen, ob wenigstens eine Änderung der Spektralcharakteristik aufgrund einer Aktivierung der Zellen oder einer Veränderung der Zellkomponente aufgetreten ist, die mit der Zellfunktion oder der Veränderung der Zellfunktion durch das Aktivierungsmittel korreliert werden kann, und Bestimmen der Zellfunktion daraus.
  • Die bestimmte Zellfunktion kann eine beliebige Funktion sein, welche ein Anzeichen ist für die Lebensfähigkeit, Integrität oder den funktionellen Status der Zellen. Der funktionelle Status kann die Immunkompetenz sein.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Zellen können ausgewählt sein aus Lymphozyten oder Erythrozyten. Bevorzugt sind die Zellen Lymphozyten.
  • Lymphozyten können isoliert werden durch Reinigen von antikoaguliertem peripheren Blut durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, beispielsweise eine Dichtegradientenzentrifugation oder die Verwendung von Magnetbeads.
  • Das Aktivierungsmittel kann ein oder können mehrere biologische oder nicht biologische Mittel sein. Diese Mittel können natürlichen Ursprungs oder synthetisch sein. Beispiele für diese biologischen oder nicht biologischen Mittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:
    • a) Mitogene, welche nicht spezifische Mittel sind, welche große Zahlen von Lymphozyten stimulieren oder aktivieren und keinen sensibilisierten Wirt erfordern. Mitogene verursachen unzählige biologische Ereignisse und schließlich eine Teilung von Lymphozyten. Beispiele für Mitogene umfassen Concanavilin A, Phytohämagglutinin, Staphylococcus Protein A, Mitogen aus Kermesbeere, Phorbolmyristatacetat und Streptolysin S.
    • b) Potentielle Antigene oder zuvor bekannt gewordene Antigene, welche einen sensibilisierten Wirt besitzen und spezifische Zellen simulieren, in den meisten Fällen T- oder B-Lymphozyten oder andere immunkompetente Zellen, welche gegenüber den fraglichen Antigenen spezifisch sensibilisiert sind oder werden. Antigene können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:
    • i) lebende, attenuierte oder tote Mikroorganismen oder Bestandteile oder Produkte von Mikroorganismen, entweder natürlich auftretend, synthetisch oder genetisch verändert wie etwa Zelloberflächen-Lipopolysaccharide oder Toxine, beispielsweise Candida-Antigen, Streptokinase, Tetanus-Toxoid, Vaccinia-Virus und Herpes simplex-Virus;
    • ii) Zellen oder Zellbestandteile oder Produkte, welche von Pflanzen, Tieren stammen, entweder natürlich vorkommend, synthetisch induziert, genetisch verändert, einschließlich Zelloberflächenbestandteile. Umfasst von dieser Kategorie sind Antigene, entweder auf Zellen präsentiert oder von Zellen isoliert, wie etwa Histokompatibilitäts-Antigene, ABO-Blutgruppen-Antigene, viral induzierte Zellbestandteile oder Oberflächenmarker, Zellentwicklungs- oder -differenzierungsmarker, tumorinduzierte oder tumorspezifische Bestandteile und Haptene oder Anteile, deren Bindung an eine Zelle anschließend bewirkt, dass die Zellen stimuliert oder aktiviert werden, oder deren Bindung an isolierte Zellbestandteile eine Veränderung verursacht, welche mit der Zellstimulation oder Aktivierung korreliert werden kann.
    • c) Monoklonale oder polyklonale Antikörper gegen Lymphozytenzellen-Oberflächenmoleküle, welche zu einer Aktivierung oder zum Zelltod führen können.
  • Es wurde gefunden, dass die dynamischen zellulären Prozesse, welche bekanntermaßen bei der Lymphozytenaktivierung/Stimulation auftreten, im Vergleich zu nicht aktivierten Lymphozyten als Veränderungen über die Zeit im Infrarotspektralprofil der aktivierten Lymphozyten offenbar werden. Die erfindungsgemäße Bestimmung kann durchgeführt werden durch Messen des IR-Spektralprofils der Probe und Vergleichen mit dem "normalen" Profil, oder alternativ durch Untersuchen der Veränderung des Spektralprofils über die Zeit.
  • Das IR-Spektralprofil kann zwei oder mehrere Male über einen Zeitraum bestimmt und die Spektralprofile können verglichen werden, um zu bestimmen, ob zumindest eine Veränderung in einem Absorptionscharakteristikum in einer oder mehreren Regionen der Profile stattgefunden hat. Es wurde gefunden, dass in einigen Fällen Veränderungen im Spektralprofil innerhalb von 30 Minuten stattfinden.
  • Alternativ kann die Bestimmung durchgeführt werden durch Aufnehmen eines Infrarotspektrums einer Probe und Vergleichen des Spektrums mit einem Standardspektrum und Feststellen, ob mindestens ein Unterschied in einem Absorptionscharakteristikum in einer oder mehreren Regionen der Profile vorliegt.
  • Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden zum Bestimmen der Immunkompetenz und/oder dem Erkrankungsstatus eines menschlichen oder tierischen Patienten. Dies wird erreicht durch Entnehmen einer Blutprobe oder einer anderen Körperflüssigkeitsprobe aus dem Patienten und nachdem die Probe mit einem Stimulationsmittel in Kontakt gebracht wurde Unterziehen der Probe oder eines Extrakts davon einer Infrarotbestrahlung, um ein IR-Spektralprofil der Probe bereitzustellen und die Lymphozytenfunktion und/oder Aktivierung als ein Maß der Immunkompetenz und/oder des Krankheitsstatus des Patienten zu bestimmen.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden, um die Lebensfähigkeit und funktionelle Intaktheit von Blut oder einem Blutbestandteil wie etwa Erythrozyten oder Blutplättchen über die Zeit und bei Lagerungsbedingungen zu untersuchen. Dies kann erreicht werden durch Vergleichen des IR-Spektralprofils mit dem Profil von "frischem" Material und Bestimmen, ob irgendwelche Unterschiede in den Spektren vorliegen. Dies besitzt eine besondere Anwendung bei Blutbanken und dergleichen, wobei die vorliegende Erfindung ein relativ schnelles Verfahren bereitstellt zum Bestimmen der Lebensfähigkeit und funktionelle Intaktheit von gelagertem Blut.
  • Die Figur zeigt die Veränderung eines IR-Spektrums von Lymphozyten über die Zeit.
  • Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, werden die folgenden nicht beschreibenden Beispiele bereitgestellt.
  • Beispiel 1
  • FTIR-Monitoring der Lymphozytenaktivierung
  • Mononukleäre Zellen von peripherem Blut (PBMC, „peripheral blood mononuclear cells") von zwei Freiwilligen, isoliert unter Verwendung von Gradientenmischungen, wurden zweimal in 0,9% Saline gewaschen und zentrifugiert. Die resultierenden Pellets wurden in 1 ml Saline resuspendiert. Eine Hälfte jeder Probe wurde mit Phorbolmyristatacetat (PMA) aktiviert und die andere Hälfte wurde als eine Kontrolle verwendet. Nach 15 Minuten wurden die vier Portionen getrocknet und in eine Infrarotzelle für eine FTIR-Mikroanalyse übertragen. Für jede Portion wurden sechs Spektren aufgezeichnet.
  • Von beiden Freiwilligen ergab sich ein qualitativ hochwertiges, hoch reproduzierbares Spektrum der aktivierten und nicht aktivierten Lymphozyten. Die Spektren der aktivierten Lymphozyten wiesen merkliche Unterschiede auf zu denjenigen der nicht aktivierten Lymphozyten. Die Spektren der aktivierten Lymphozyten sind charakterisiert durch eine Verringerung des α-helikalen Amid I-Bands und einer Zunahme des Bands, welches mit dem Amid Iβ-Faltblattbestandteil bei 1634 cm–1 verbunden ist. Das Amid II-Band weist mehrere Schulterpeaks auf, welche β-Windungen anzeigen, welche mit den Proteinkonformationsveränderungen verbunden sind. Die C-O-Strecke der Fettacylgruppen (1400 cm–1) und die C-O-Strecken der Glycogenbanden bei 1058 cm–1 und 1038 cm–1 sind bei aktivierten Lymphozyten viel intensiver. Es scheint, dass die Bande bei 1295 cm–1 in den nicht aktivierten Zellen von 1286 cm–1 verlagert ist.
  • Die Ergebnisse dieser PMA-Experimente zeigen das Potenzial der FTIR-Spektroskopie, nicht nur zum Nachweisen der anfänglichen allogenen Aktivierung von Lymphozyten sondern auch zum Bereitstellen einer Fülle von molekularen Informationen im Zusammenhang mit dem Triggern der Immunreaktion.
  • Beispiel 2
  • Blut von zwei Freiwilligen mit ungleichem HLA (L und P) wurde in 0,9% Saline verdünnt. Dann wurde vorsichtig 10 ml LymphoprepTM unter das verdünnte Blut geschichtet und die Röhrchen bei 2300 g für 15 min zentrifugiert. Die resultierenden Lymphozytenschichten wurden separat übertragen, zweimal gewaschen und zentrifugiert und schließlich in 1 ml isotonischer Saline resuspendiert. Aliquots wurden von jedem Röhrchen gesammelt und in 9 Eppendorf-Röhrchen gemischt und weitere 9 Aliquots von P und 9 Aliquots von L wurden in separaten Eppendorf-Röhrchen platziert, um als Kontrollen zu dienen. Die Lymphozyten wurden bei 2600 g für 5 min zentrifugiert und in einem 37°C-Inkubator platziert. Zu Zeitpunkten zwischen 0 und 180 min wurden 100 μl Volumina von den gemischten, den L- und P-Röhrchen in die Wells einer Infrarotzelle übertragen und dann schnell getrocknet. Die resultierenden dünnen Pellets wurden mit dem FTIR-Mikroskop analysiert. Blut von den zwei Zwillingen mit identischem HLA wurde verwendet, um IR-Spektren zu erhalten, wobei genau die gleiche Methodik befolgt wurde. Blut von zwei Individuen mit einer HLA-Ungleichheit von 50% wurde auf die gleiche Art und Weise aufgearbeitet, wobei jedoch Gewebekulturwachstumsmedium anstelle der isotonischen Saline als das Inkubationsmedium verwendet wurde.
  • Nach 5 min (siehe 1) waren in den Spektralprofilen keine sichtbaren Veränderungen offenkundig. Nach 15 min schien ein Anstieg der Phosphatbanden bei 1238 cm–1 und 1086 cm–1 aufzutreten und nach 30 min wurden drastische Spektralveränderungen beobachtet. Das Amid II-Band wird verringert, und Schulterpeaks sind deutlicher hervorgetreten, welche β-Windungen anzeigen, welche mit den Konformationsänderungen des Proteins verbunden sind. Die Bande bei 1393 cm–1 von der C-O-Strecke der Fettacylgruppen ist dramatisch angestiegen, und es ist eine scharfe Bande bei 1286 cm–1 aufgetreten. Die mit PMA aktivierten Lymphozyten erzeugten Spektren mit einer ähnlichen Bande bei 1295 cm–1. Die am meisten auffallenden Merkmale werden in der Kohlehydrat/Phosphodiesterregion (1200–1000 cm–1) beobachtet, mit einer dramatischen Steigerung bei den Banden, welche mit den C-O-Strecken der Kohlenhydrate bei 1004 cm–1 und 1058 cm–1 verbunden sind. Dieses Merkmal wurde auch bei den Spektren von Lymphozyten beobachtet, welche mit PMA aktiviert wurden, und können einen Anstieg der Oberflächenglykoproteine widerspiegeln. Nach 60 Minuten gleicht das Spektralprofil noch immer dem 30 Minuten-Profil, jedoch bei den späteren Proben bleiben diese Veränderungen auf dramatische Art und Weise, was eine Ruheperiode anzeigt.
  • Bei den Individuen mit einer HLA-Ungleichheit von 50% sind die Spektralveränderungen fast identisch mit den Veränderungen, welche oben auftraten, jedoch nach einer viel längeren Zeitverzögerung (55 min). Diese Veränderungen blieben ähnlich lang wie diejenigen bei den Spektren der Individuen mit unterschiedlichem HLA. Dieses Ergebnis impliziert, dass die Spektren der allogenen Stimulation von Individuen, welche einige HLA-Allele teilen, Spektralveränderungen aufweisen, welche eine Aktivierung bei längeren Zeiträumen andeuten. Diese Folgerung wird auch gestützt durch die Verwendung von Gewebekulturmedium anstelle von Saline für das Inkubationsmedium, was in der Theorie die Lymphozytenaktivierungszeiten verstärken sollte.
  • Die Zeitreihen der Infrarotspektren der allogen stimulierten Lymphozyten von HLA-identischen Geschwistern weisen über die gesamte 150-minütige Zeitdauer keine der Veränderungen auf, welche eine Lymphozytenaktivierung andeuten, was die Hypothese stützt, dass die allogen stimulierten Infrarotspektren von Individuen mit vergleichbaren immunologischen Allelen eine länger Inkubationszeitdauer benötigen, um Spektralveränderungen aufzuweisen, welche eine Aktivierung andeuten. Im Fall der HLA-identischen Zwillinge erwarten wir nicht, solche Veränderungen zu beobachten, jedoch diese Hypothese wird nur durch eine längere Zeitreihenuntersuchung bestätigt werden. Diese vorläufigen Ergebnisse zeigen das Potenzial der IR-Spektroskopie, Abstimmungsprotokolle auf dem Gebiet der Gewebetransplantation zu revolutionieren. Die aus den Infrarotspektren verfügbare chemische Information sollte auch helfen, die Biochemie der Aktivierung zu klären.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Zellfunktion oder einer Veränderung einer Zellfunktion, wobei das Verfahren umfasst: Inkontaktbringen einer Probe aus Zellen oder einer Zellkomponente mit einem Aktivierungsmittel; Ausrichten eines Infrarotlichtstrahls auf die Probe aus Zellen oder der Zellkomponente; Analysieren des Infrarotspektrums der Probe in wenigstens einem Frequenzbereich; und Feststellen, ob wenigstens eine Änderung der Spektralcharakteristik aufgrund einer Aktivierung der Zellen oder einer Veränderung der Zellkomponente aufgetreten ist, die mit der Zellfunktion oder der Veränderung der Zellfunktion durch das Aktivierungsmittel korreliert werden kann, und Bestimmen der Zellfunktion daraus.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der Spektralcharakteristik die Analyse der Spektralcharakteristik bei wenigstens einem Frequenzbereich umfasst, um festzustellen, ob wenigstens eine Änderung der Infrarotspektralcharakteristik aufgrund der Schwingung wenigstens einer funktionellen Molekülgruppe und/oder Konfirmationsänderung daraus in der Probe aufgetreten ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Änderung der Infrarotspektralcharakteristik eine Änderung der Absorptionsintensität bei einer bestimmten Frequenz oder eine Änderung der Frequenz, bei der eine bestimmte Absorption auftritt, ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die wenigstens eine funktionelle Gruppe in wenigstens einem Molekül ausgewählt aus Kohlenhydraten, Nukleinsäuren, Lipidmolekülen, Proteinen, Glycoproteinen, Glycogen oder jeder anderen molekularen Komponente vorkommt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die wenigstens eine funktionelle Molekülgruppe ausgewählt ist aus einer Phosphodiestergruppe, einer C-OH-Gruppe, einer CH-Gruppe und CH3.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestimmung der Spektralcharakteristik der Probe zwei oder mehrere Male erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Probe eine Körperflüssigkeit ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Probe Blut oder eine Komponente davon ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Komponente eine Lymphzelle oder eine andere immunkompetente Zelle ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Infrarotlicht durch ein Fourier-Transformation-Infrarot-Spektrometer erzeugt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Infrarotlicht durch ein konfokales Raman-Spektrometer erzeugt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Aktivierungsmittel ein oder mehrere Mitogene sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Aktivierungsmittel ein oder mehrere Antigene sind.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Aktivierungsmittel ein monoklonaler oder polyklonaler Antikörper oder Ligand einer Zellkomponente ist.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Frequenzbereich im Bereich von 950 cm–1 bis 1650 cm–1 liegt.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Untersuchung diejenige der Brauchbarkeit und/oder funktionellen Intaktheit von Blut oder einer Komponente davon ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Komponente aus Erythrozyten und Thrombozyten ausgewählt ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Komponente in gelagertem Blut enthalten ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die bestimmte Zellfunktion oder Veränderung einer Zellfunktion zelluläre Immunkompetenz ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Probe von einem Patienten mit einer Immunschwäche, einer Autoimmunität, einem möglichen Kontakt mit einer Infektionserkrankung, Allergien, Überempfindlichkeiten oder Krebs entnommen wurde.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die bestimmte Zellfunktion oder Veränderung einer Zellfunktion Gewebekompatibilität ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Verfahren zur Bestimmung der Gewebekompatibilität für Gewebe oder Organtransplantate verwendet wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Verfahren zur Untersuchung der Brauchbarkeit und/oder funktionellen Intaktheit von Blutkomponenten verwendet wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Aktivierungsmittel ausgewählt ist aus einem oder mehreren der Gruppe aus Mitogenen, Antigenen, Mikroorganismen, Zellen und Zellkomponenten oder von Pflanzen oder Tieren abgeleiteten Produkten, monoklonalen oder polyklonalen Antikörpern.
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