Zelluläre Selbstzerstörung – Apoptose sichtbar machen mit TUNEL-Assays von AAT Bioquest

Programmierter Zelltod, Selbstmordprogramm der Zelle, geplanter Zelluntergang – all diese Begriffe umschreiben die Apoptose. Dahinter verbirgt sich ein streng regulierter physiologischer Prozess, der für Entwicklung, Erhalt und Alterung vielzelliger Organismen entscheidend ist und bei dem einzelne Zellen gezielt entfernt werden [1]. Bereits 1842 beschrieb der deutsch-schweizerische Naturforscher Carl Vogt diesen Vorgang erstmals beim Studium der Metamorphose von Kaulquappen der Gemeinen Geburtshelferkröte [2]. Der Begriff „Apoptose“ wurde jedoch erst mehr als ein Jahrhundert später eingeführt – von John F. R. Kerr, Andrew Wyllie und Alastair R. Currie, die den Prozess mithilfe von Histologie und Mikroskopie detailliert charakterisierten [3].

Heute steht die Apoptose besonders im Fokus der Forschung zu Krebsentstehung und Autoimmunerkrankungen. Dafür kommen unterschiedliche Nachweismethoden zum Einsatz – ein bewährter Klassiker ist die „TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling“-Methode, kurz TUNEL. Diese Technik wurde 1992 erstmals beschrieben und nutzt das Enzym TdT (terminale Desoxyribonukleotidyltransferase), um DNA-Fragmentierungen während der Apoptose sichtbar zu machen [4]. Unser Partner AAT Bioquest bietet mit den Cell Meter™ TUNEL Apoptosis Assay-Kits eine besonders sensitive, fluoreszenzbasierte Darstellung apoptotischer Zellkerne – optimiert sowohl für lebende als auch für fixierte Zellen und Gewebeproben.

Diese Themen warten auf Sie:

1) Apoptose – der kontrollierte Selbstmord der Zelle

2) Mit dem TUNEL-Assay Apoptose sichtbar machen

3) Die Vorteile der Cell Meter™ TUNEL Assays von AAT

Apoptose – der kontrollierte Selbstmord der Zelle

Der programmierte Zelltod ist für die normale Entwicklung und Funktion eines Organismus unverzichtbar und übernimmt vielfältige Aufgaben: Er entfernt entartete oder potenziell gefährliche Zellen, reguliert die Zellzahl und damit die Größe von Geweben und sorgt für die Selektion genetisch intakter Keimzellen [5]. Im Unterschied zur Nekrose, einem pathologischen Vorgang, der durch äußere Schädigungen ausgelöst wird, wird die Apoptose von der Zelle selbst aktiv eingeleitet und ist somit ein regulärer Bestandteil des Stoffwechsels. Während nekrotische Zellen anschwellen und Entzündungsreaktionen hervorrufen, beginnt die Apoptose mit einem Schrumpfen der Zelle. Gleichzeitig wird die DNA durch aktivierte Endonukleasen in charakteristische Fragmente mit einer Länge von etwa 180 bis 200 Basenpaaren zerlegt [3]. Diese internukleosomale DNA-Fragmentierung gilt als biochemisches Hauptmerkmal der Apoptose – und Zellen mit genau solchen DNA-Strangbrüchen lassen sich im Labor mithilfe des TUNEL-Assays zuverlässig nachweisen [6].

Mit dem TUNEL-Assay Apoptose sichtbar machen

Um apoptotische Zellen in situ nachzuweisen und zu quantifizieren, markiert der TUNEL-Assay die exponierten 3´-OH-Enden von DNA-Brüchen mit modifiziertem Desoxyuridintriphosphat (dUTP) (Abb. 1). Dies geschieht entweder direkt mit farbstoffgekoppelten dUTPs oder indirekt über 5-Bromo-2´-Desoxyuridin-5´-Triphosphat (BrdUTP) in Kombination mit spezifischen Antikörperkonjugaten. In beiden Fällen ist die terminale Desoxynukleotidyltransferase (TdT) erforderlich, die den Einbau der modifizierten dUTPs an die freien 3´-Hydroxyl-Enden fragmentierter DNA katalysiert [6]. Damit die Reagenzien in den Zellkern gelangen, müssen die Proben zuvor fixiert und permeabilisiert werden (Abb. 1). Für den Start der TUNEL-Reaktion wird zudem Kobalt als Cofaktor in der Pufferlösung benötigt [5]. Je nach Art des eingesetzten dUTP können apoptotische Zellen anschließend mit verschiedenen Methoden nachgewiesen und quantifiziert werden – etwa mittels Fluoreszenzmikroskopie, Durchflusszytometrie oder fluoreszenzbasierten Mikrotiterplatten-Analysen [6].

Abbildung 1: Ablauf der Cell Meter™ TUNEL-Assays von AAT Bioquest. Nach Fixierung und Permeabilisierung der Probe wird die TUNEL-Reaktion durch Zugabe des Reagenzes gestartet. Dabei markiert das Enzym TdT die freien Hydroxygruppen an den DNA-Bruchenden mit fluoreszenzgekoppelten Nukleotiden. Nach optionalen Gegenfärbungen lassen sich apoptotische Zellen anschließend durch Fluoreszenzmikroskopie sichtbar machen [6].

Die Vorteile der Cell Meter™ TUNEL Assays von AAT

Seit seiner Einführung hat sich der TUNEL-Assay als eine etablierte in situ-Technik zur Identifizierung apoptotischer Zellen bewährt. Im Vergleich zu früheren Methoden zeichnet er sich durch höhere Empfindlichkeit aus und ermöglicht eine zuverlässige Quantifizierung apoptotischer Zellen über einen breiten Messbereich. Die Cell Meter™ Apoptosis Assays von AAT Bioquest sind speziell für den fluorogenen Nachweis optimiert und in Varianten mit Fluoreszenzemission im grünen, roten oder blauen Spektrum erhältlich. Darüber hinaus bietet AAT flexible Assay-Formate für sowohl lebende als auch fixierte Zellen und Gewebe an.

Ein entscheidender Vorteil der Cell Meter™ TUNEL-Assays gegenüber anderen kommerziell erhältlichen Kits ist der Verzicht auf Natrium- oder Kaliumkakodylat im Reaktionspuffer. Kakodylat ist ein karzinogenes Arsen-Derivat, das aufgrund seiner Toxizität selbst Apoptose induzieren und dadurch zu Störsignalen und verfälschten Ergebnissen führen kann. Durch den Verzicht auf dieses toxische Reagenz wird der Assay also nicht nur sicherer in der Handhabung, sondern liefert auch zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse mit deutlich reduzierter Falsch-Positiv-Rate [7].

Egal, ob Sie die Toxizität und Sicherheit von Wirkstoffkandidaten untersuchen oder krankheitsbedingte zelluläre Veränderungen analysieren – die Cell Meter™ TUNEL-Assay-Kits von AAT Bioquest bieten eine einfache, sichere und hochsensitive Lösung zum Nachweis apoptotischer DNA-Fragmentierung. Werfen Sie außerdem einen Blick auf das gesamte Sortiment von AAT Bioquest und entdecken Sie weitere innovative Tools unseres Fluoreszenz- und Lumineszenz-Experten.

Alle Cell Meter™ TUNEL-Assays von AAT Bioquest

Quellen

[1] https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/apoptose/4488, 16.08.2025

[2] C. Vogt: Untersuchungen über die Entwicklungsgeschichte der Geburtshelferkröte (Alytes obstetricans). Jent & Gassmann, Solothurn, Schweiz 1842.

[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Apoptose, 16.08.2025

[4] Gavrieli Y, Sherman Y, Ben-Sasson SA. Identification of programmed cell death in situ via specific labeling of nuclear DNA fragmentation. J Cell Biol. 1992 Nov;119(3):493-501.

[5] https://flexikon.doccheck.com/de/Apoptose, 16.08.2025

[6] https://www.aatbio.com/products/tunel-assay, 16.08.2025

[7] https://www.aatbio.com/resources/assaywise/2018-7-1/a-superior-direct-method-for-the-quantitative-analysis-of-dna-fragments-in-late-stage-apoptosis, 16.08.2025

Preview-Bild: https://images.aatbio.com/universal/image-gallery/22.png, 22.08.2025