Zellsterben nachverfolgen mit den Apoptose-Assays von Elabscience®

Ein durchschnittlicher Erwachsener verliert täglich etwa 50 bis 70 Milliarden Zellen durch programmierten Zelltod [1]. Das klingt zunächst nach einer enormen Menge. Berücksichtigt man jedoch, dass der menschliche Körper im Durchschnitt mehr als 13 Billionen Zellen (1,3 x 10¹³) enthält, entspricht dies lediglich rund 0,5 % aller Körperzellen [2]. Dennoch ist der Zelltod in sich selbst erneuernden Geweben wie Haut, Darm und Knochenmark essenziell, um Platz für die Milliarden neuer Zellen zu schaffen, die täglich gebildet werden. Das morphologische „Ritual“, das Zellen während dieses Prozesses durchlaufen, wird als Apoptose bezeichnet und von einer Familie intrazellulärer Proteasen, den sogenannten Caspasen, gesteuert. Im Gegensatz zur Nekrose, dem zufälligen und meist „chaotischen“ Zellsterben infolge von Trauma, verläuft die Apoptose streng reguliert. Dabei zerfällt die Zelle in kleine, membranumhüllte Fragmente (apoptotische Körperchen), die rasch von Phagozyten aufgenommen und entfernt werden. Auf diese Weise entstehen weder Entzündungsreaktionen noch Gewebevernarbungen – gewissermaßen ein „sauberes Aufräumen“ im Gewebe [1]. 

Versagt die Apoptose, können Krebszellen überleben und sich unkontrolliert vermehren. Umgekehrt kann eine übermäßige Apoptose zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer beitragen [3]. Es ist daher kaum überraschend, dass dieser zentrale biologische Prozess in der Forschung große Aufmerksamkeit erhält. Unser Partner Elabscience® unterstützt Wissenschaftler*innen in der Apoptoseforschung mit einer breiten Palette an Produkten zur Untersuchung und zum Nachweis apoptotischer Prozesse [4]. Das Portfolio reicht von Annexin V- und Caspase-Assays über TUNEL-Assays bis hin zu JC-1-Assays – so finden Sie für jede Fragestellung das passende Kit für Ihre Apoptoseforschung.  

1) Annexin V – Ein sensitiver Marker für frühe Apoptose

2) Caspasen – Die molekularen Scheren der Apoptose

3) TUNEL-Assays – Etablierte in situ-Technik zum Apoptose-Nachweis

4) JC-1 – Der Farbindikator für die mitochondriale Gesundheit

Annexin V – Ein sensitiver Marker für frühe Apoptose

In der frühen Phase der Apoptose transloziert das essenzielle Phospholipid Phosphatidylserin (PS) von der zytoplasmatischen Innenseite der Plasmamembran auf die äußere Membranseite der sterbenden Zelle (Abb. 1). Annexin V ist ein calciumabhängiges Protein mit einer Größe von etwa 35-36 kDa, das mit hoher Affinität an PS bindet und daher zum Nachweis von früh-apoptotischen Zellen eingesetzt werden kann [5]. Elabscience® hat Annexin V-Apoptose-Kits entwickelt, die 15 Fluorochrome und drei Nukleinsäurefarbstoffe kombinieren, um unterschiedlichen Forschungsanforderungen gerecht zu werden. Die Assays verwenden ein Konjugat aus Annexin V und einem fluoreszierenden Marker, kombiniert mit einer DNA-Färbung im Zellkern, beispielsweise mittels Propidiumiodid (PI), 7-Aminoactinomycin D (7-AAD) oder 4’,6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI). Auf diese Weise können lebensfähige, apoptotische und nekrotische Zellen zuverlässig voneinander unterschieden werden. Die Detektion erfolgt in der Regel mittels Durchflusszytometrie.

Abbildung 1:  Funktionsweise der Annexin V-Apoptose-Kits. Während der Apoptose transloziert Phosphatidylserin (PS) von der Innenseite der Plasmamembran auf die Außenseite. Das Ca²⁺-abhängige Annexin V, das an einen fluoreszenten Marker (hier APC) gekoppelt ist, kann anschließend an PS binden und so apoptotische Zellen mittels Durchflusszytometrie nachweisen [5].

Die Vorteile der Annexin V-Apoptose-Kits auf einen Blick: 

• Vielfältige Optionen: 15 Fluorochrome in Kombination mit 3 Nukleinsäurefarbstoffen 
• Hohe Genauigkeit: Ideal für den Nachweis früher Apoptose ohne fixierungsbedingte falsch-positive Ergebnisse
• Schnelle und einfache Anwendung: Nur 15-20 Minuten Hands-on-Zeit
• Strenge Qualitätskontrolle: Eigenentwickelt, mit rückverfolgbarer und zuverlässiger Qualität
  
  

Caspasen – Die molekularen Scheren der Apoptose

Caspasen sind eine Familie von Cysteinproteasen, die als zentrale Enzyme den programmierten Zelltod sowie bestimmte Entzündungsprozesse regulieren. Sie spalten Zielproteine spezifisch hinter Aspartatresten, was zur geordneten Fragmentierung der Zelle oder zur Reifung entzündlicher Zytokine führt [6]. Mit den Caspase-Assays von Elabscience® lässt sich die Aktivität verschiedener Caspasen mittels kolorimetrischer oder fluoreszenzbasierter Methoden hochspezifisch bestimmen.

Die kolorimetrische Methode nutzt Caspase-spezifische Peptidsubstrate, die mit dem gelben Chromophor p-Nitroanilid (pNA) gekoppelt sind (Abb. 2). Nach Aktivierung der Caspase spaltet das Enzym das Substrat und setzt dabei den gelben Chromophor frei. Die Absorption des freigesetzten pNA kann anschließend mit einem Spektralphotometer oder einem Mikroplatten-Reader bei Wellenlängen um 400-405 nm gemessen werden [6]. 

Abbildung 2:  Prinzip der kolorimetrischen Methode der Caspase-Assays. Die aktivierte Caspase spaltet das acetylierte (Ac) Peptidsubstrat und setzt dabei den gelben Chromophor p-Nitroanilid (pNA) frei. Dessen Absorption kann anschließend mit einem Spektralphotometer oder einem Mikroplatten-Reader gemessen werden [6].  

Die Fluoreszenzmethode nutzt hingegen Caspase-spezifische Peptidsubstrate, die mit einem hochaffinen DNA-Fluorochrom konjugiert sind (Abb. 3). Diese Substrate können die Zellmembran durchdringen und in das Zytoplasma gelangen. In intakter Form sind sie nicht fluoreszent und binden aufgrund elektrostatischer Abstoßung nicht an die DNA. Nach Aktivierung der Caspase wird das Substrat gespalten und das hochaffine DNA-Fluorochrom freigesetzt. Dieses kann nun an die DNA binden und eine starke Fluoreszenz erzeugen. Die Methode ermöglicht damit sowohl den Nachweis der Caspase-Aktivität als auch die Beobachtung morphologischer Veränderungen des Zellkerns während der Apoptose [6].

Abbildung 3: Prinzip der Fluoreszenzmethode der Caspase-Assays. Die an ein DNA-Fluorochrom gekoppelten Peptidsubstrate gelangen in das Zytoplasma, wo sie von aktivierten Caspasen gespalten werden. Das freigesetzte DNA-Fluorochrom kann anschließend in den Zellkern eindringen, an die DNA binden und eine starke Fluoreszenz erzeugen [6].

Die Vorteile der Caspase-Apoptose-Kits auf einen Blick: 

• Einfache Anwendung:  Einstufige Färbung, spart Zeit und Aufwand
• Sicher und ungiftig: Geringe Zytotoxizität und keine Beeinflussung des Apoptoseprozesses
• Kosteneffizient: Schlüsselkomponenten werden intern entwickelt, gewährleisten stabile Qualität und einen kostengünstigeren Preis
• Breite Anwendung: Geeignet für verschiedene Zelltypen und kombinierbar mit anderen Assay-Kits 
  
  

TUNEL-Assays – Etablierte in situ-Technik zum Apoptose-Nachweis

Ein wichtiges Merkmal des späten Stadiums der Apoptose ist die DNA-Fragmentierung. Im TUNEL-Assay können die freigelegten 3’-OH-Enden der fragmentierten DNA durch die terminale Desoxynukleotidyltransferase (TdT) katalytisch mit fluorochrommarkiertem Desoxyuridintriphosphat (dUTP) verknüpft werden. Diese Markierung lässt sich anschließend mittels Fluoreszenzmikroskopie oder Durchflusszytometrie nachweisen. Werden die 3’-OH-Gruppen unter TdT-Katalyse mit biotinmarkiertem dUTP versehen und anschließend mit HRP-markiertem Streptavidin gekoppelt, kann das Ergebnis durch DAB-Farbentwicklung unter HRP-Katalyse sichtbar gemacht werden. Apoptotische Zellen lassen sich in diesem Fall mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop detektieren [7].  

Elabscience® hat eine Serie von TUNEL-Apoptose-Kits entwickelt, darunter das One-step TUNEL In Situ Apoptosis Kit, das One-step TUNEL Flow Cytometry Apoptosis Kit sowie das TUNEL In Situ Apoptosis Kit (HRP-DAB-Methode). Diese Kits können zum Nachweis der Apoptose sowohl in Gewebeproben (paraffineingebettete und Gefrierschnitte) als auch in Zellproben (Zellabstriche, Zellkulturpräparate sowie Suspensions- und adhärente Zellen) eingesetzt werden [7].

Die Vorteile der  TUNEL-Apoptose-Kits auf einen Blick: 

• Vielfältige Optionen:  Kits mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen verfügbar (FITC / Elab Fluor® 488 / Elab Fluor® 594 / Elab Fluor® Violet 450 / Elab Fluor® 647 / Elab Fluor® 555)
• Einfache Anwendung: Einstufige Färbung, spart Zeit und Aufwand
• Breites Anwendungsspektrum: Geeignet für verschiedene Zell- und Gewebeproben
• Hohe Sensitivität: Apoptose kann auf Einzelzellebene nachgewiesen werden
• Methodische Flexibilität: Einsetzbar in Durchflusszytometrie und Fluoreszenzmikroskopie  
  
  

JC-1 – Der Farbindikator für die mitochondriale Gesundheit

Die Abnahme des mitochondrialen Membranpotenzials (ΔΨm) ist ein Markerereignis im frühen Stadium der Apoptose und setzt bereits vor dem Auftreten nukleärer apoptotischer Merkmale wie Chromatinkondensation und DNA-Fragmentierung ein. Sobald das mitochondriale Membranpotenzial zusammenbricht, ist die Apoptose irreversibel. JC-1 ist eine Fluoreszenzsonde, die häufig zur Bestimmung des mitochondrialen Membranpotenzials eingesetzt wird. In normalen Zellen ist das mitochondriale Membranpotenzial hoch; JC-1 lagert sich in der mitochondrialen Matrix an und bildet Aggregate (Polymere), die eine rote Fluoreszenz erzeugen. Im frühen Stadium der Apoptose sinkt das mitochondriale Membranpotenzial, sodass sich JC-1 nicht mehr in der mitochondrialen Matrix anreichern kann. In seiner monomeren Form erzeugt JC-1 eine grüne Fluoreszenz.

Die Abnahme des Membranpotenzials kann daher durch den Übergang der JC-1-Fluoreszenz von Rot zu Grün nachgewiesen werden; dieser Fluoreszenzfarbwechsel dient als früher Indikator für die Apoptose [8]. Das Elabscience® Mitochondrial Membrane Potential Assay Kit (with JC-1) ist einfach anzuwenden, und die Ergebnisse lassen sich leicht interpretieren, wodurch es sich effektiv zur Bestimmung des apoptotischen Status eignet [9].

Mit den Apoptose-Kits von Elabscience® sind Sie für Ihre Forschung optimal ausgestattet. Profitieren Sie jetzt von unserem exklusiven 10 % Rabatt auf alle Zellapoptose-Kits von Elabscience® und erweitern Sie Ihr Methodenportfolio für präzise Apoptose-Analysen.

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Quellen

[1] Reed JC. Dysregulation of apoptosis in cancer. J Clin Oncol. 1999 Sep;17(9):2941-53. doi: 10.1200/JCO.1999.17.9.2941. PMID: 10561374.

[2] Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2015). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science. p. 2. ISBN 978-0-8153-4432-2.

[3] Hug, H. (2000), Apoptose: die Selbstvernichtung der Zelle als Überlebensschutz. Biologie in unserer Zeit, 30: 128-135.

[4] https://www.elabscience.com/products/cell-function-assays?srsltid=AfmBOoq-4JeaxxFRo6azA0AxpQIWezlviWVqnP6DsbX0IeP6EkTdZK7A, 08.02.2026

[5] https://www.elabscience.com/products/annexin-assay-kits, 08.02.2026

[6] https://www.elabscience.com/products/caspase-assay-kits, 09.02.2026

[7] https://www.elabscience.com/products/tunel-assay-kits, 09.02.2026

[8] https://www.elabscience.com/p/mitochondrial-membrane-potential-assay-kit-with-jc-1--e-ck-a301, 09.02.2026

[9] https://www.elabscience.com/search?category=mitochondrial-assay-kits, 09.02.2026

Preview-Bild: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HeLa-IV.jpg, 08.02.2026