@phdthesis{Leonhardt2017,
  author    = {Leonhardt, Helmar},
  title     = {Chemotaxis, shape and adhesion dynamics of amoeboid cells studied by impedance fluctuations in open and confined spaces},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-405016},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {98},
  year      = {2017},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit elektrischen Impedanzmessungen von ameoboiden Zellen auf Mikroelektroden. Der Modellorganismus Dictyostelium discoideum zeigt unter der Bedingung des Nahrungsentzugs einen {\"U}bergang zum kollektiven Verhalten, bei dem sich chemotaktische Zellen zu einem multizellul{\"a}ren Aggregat zusammenschliessen. Wir zeigen wie Impedanzaufnahmen {\"u}ber die Dynamik der Zell-substrat Adh{\"a}sion ein pr{\"a}zises Bild der Phasen der Aggregation liefern. Dar{\"u}berhinaus zeigen wir zum ersten mal systematische Einzelzellmessungen von Wildtyp-Zellen und vier Mutanten, die sich in der St{\"a}rke der Substratadh {\"a}sion unterscheiden. Wir zeichneten die projizierte Zellfl{\"a}che durch Zeitverlaufsmikroskopie auf und fanden eine Korrelation zwischen den quasi-periodischen Oszillationen in der Kinetik der projizierten Fl{\"a}che - der Zellform-Oszillation - und dem Langzeittrend des Impedanzsignals. Amoeboidale Motilit{\"a}t offenbart sich typischerweise durch einen Zyklus von Membranausst{\"u}lpung, Substratadh{\"a}sion, Vorw{\"a}rtsziehen des Zellk{\"o}rpers und Einziehen des hinteren Teils der Zelle. Dieser Motilit{\"a}tszyklus resultiert in quasi-periodischen Oszillationen der projizierten Zellfl{\"a}che und der Impedanz. In allen gemessenen Zelllinien wurden f{\"u}r diesen Zyklus {\"a}hnliche Periodendauern beobachtet trotz der Unterschiede in der Anhaftungsst{\"a}rke. Wir beobachteten, dass die St{\"a}rke der Zell-substrat Anhaftung die Impedanz stark beeinflusst, indem die Abweichungen vom Mittelwert (die Gr{\"o}sse der Fluktuationen) vergr{\"o}ssert sind bei Zellen, die die vom Zytoskelett generierten Kr{\"a}fte effektiv auf das Substrat {\"u}bertragen. Zum Beispiel sind bei talA- Zellen, in welchen das Actin verankernde Protein Talin fehlt, die Fluktuationen stark reduziert. Einzelzellkraft-Spektroskopie und Ergebnisse eines Abl{\"o}sungsassays, bei dem Adh{\"a}sionskraft gemessen wird indem Zellen einer Scherspannung ausgesetzt werden, best{\"a}tigen, dass die Gr{\"o}sse der Impedanz-fluktuationen ein korrektes Mass f{\"u}r die St{\"a}rke der Substratadh{\"a}sion ist. Schliesslich haben wir uns auch mit dem Einbau von Zell-substrat-Impedanz-Sensoren in mikro-fluidische Apparaturen befasst. Ein chip-basierter elektrischer Chemotaxis Assay wurde entwickelt, der die Geschwindigkeit chemotaktischer Zellen misst, welche entlang eines chemischen Konzentrationsgradienten {\"u}ber Mikroelektroden wandern.},
  language  = {en}
}