Die Zellzählung ist ein Standardverfahren, das routinemäßig in (Zellkultur-)Laboren verwendet wird, z.B. um die Vitalität von Zellkulturen zu erhalten oder zur Bestimmung der Zelldichte vor dem Einfrieren der Zellen.
Für viele Experimente ist die genaue Zellzahl essenziell um z.B., die Chemikalienmenge anzupassen, oder die Konsistenz und Reproduzierbarkeit von Experimenten gewährleisten zu können. Zudem wird die Zellzahl/-konzentration für Protokolle zu Transfektion, Zellproliferationsstudien oder qPCR (quantitative PCR) benötigt. Gleichzeitig kann damit die Vitalität bestimmt werden.
Ursprünglich für die Bestimmung des Blutbildes entwickelt, werden Zählkammern aus Glas (Hämozytometer) verwendet, um die Anzahl von Blutzellen in einer Probe zu bestimmen. Mittlerweile stehen aber auch andere Zählkammern aus Glas oder Kunststoff zur Verfügung, um Bakterien, Viren oder andere Krankheitserreger (im Blut) zu zählen.

Methoden zur Zellenzählung

Die Zellzählung kann entweder durch manuelles Zählen der Zellen in einer Zählkammer wie dem herkömmlichen Hämozytometer erfolgen, oder automatisiert mithilfe von einem Durchflusszytometer, Spektrophotometer, Coulter-Zähler oder Zellzähler, welcher eine Bildanalysesoftware verwendet.

A. Manuelle Zellzählung
B. Automatisierte Zellzählung

A. Manuelle Zellzählung

1) Zählkammer: Zur manuellen Zählung wird eine Zellsuspension in eine spezielle Zählkammer (z. B. das Hämozytometer) überführt. Eine Zählkammer ist ein Objektträger aus Glas/Kunststoff, in den ein Gitter definierter Größe eingeätzt ist. Anschließend werden die Zellen in mehreren Bereichen des Rasters unter dem Lichtmikroskop ausgezählt und die Zellzahl durch Extrapolation auf das Gesamtvolumen bestimmt. Werden spezielle Farbstoffe (z. B. Trypanblau, zur Anfärbung toter Zellen) zugesetzt, kann auch die Vitalität der Zellen, über das Verhältnis von lebenden Zellen zur Gesamtzellzahl, bestimmt werden. Glaskammern können unbegrenzt wiederverwendet werden, es können jedoch nur eine oder zwei Proben gleichzeitig gezählt werden. Zählkammern aus Kunststoff sind Einwegartikel (interessant z. B. für infektiöses Material) und haben zwei oder 4 Probenzählbereiche in einem Objektträger.
Anwendung: routinemäßige Zellzählung.

2) Plaque-Assay/CFU (Colony Forming Unit)-Zählung auf Nährmedium: Durch die Wahl der Wachstumsbedingungen (Medienzusammensetzung, Sauerstoffgehalt, etc...) kann festgelegt werden, welche Zelltypen eine bestimmte Behandlung überleben (z. B. Antibiotikum-Resistenz von Bakterien). Dazu wird eine hochverdünnte Zellsuspension in einer Petrischale gleichmäßig auf festem Wachstumsmedium verteilt. Die nach ca. 12-14 Stunden entstehenden Zellkolonien werden dann manuell gezählt. Da nur die überlebenden Zellen eine Kolonie bilden, gibt dieser Test keine Aussage über die Vitalität der Starterzellen.
Anwendung: Drogenscreening

B. Automatisierte Zellzählung

1) Coulter-Zähler (Volumenmessung von Zellen): Ein Coulter-Zähler misst die Änderung des elektrischen Widerstands in einer Lösung durch die darin enthaltenen Zellen. Neben der Zählung von Partikeln (nicht nur von Zellen) kann ein Coulter-Zähler auch deren Größe messen. Darüber hinaus ist diese Methode preiswerter als die Durchflusszytometrie, was sie insgesamt zur Methode der Wahl für Zellzyklusexperimente macht.
Anwendung: Zellzyklusexperimente

2) Spektrophotometrie: Ein Spektrophotometer misst die Lichtabsorption/optische Dichte (OD) in einer Zellsuspension. Je höher die Zellkonzentration, desto trüber ist die Zellsuspension, in der die Zellen wachsen. Dieses Verfahren wird angewandt, z.B. zur Wachstumskontrolle von Bakterienkulturen.
Anwendung: Wachstumskontrolle von Bakterienkulturen.

3) Durchflusszytometrie: In einem Durchflusszytometer fließen Zellen in einer Lösung einzeln durch einen Laserstrahl, der eine Lichtstreuung verursacht (oder falls fluoreszenzmarkierte Zellen verwendet werden, ein Fluoreszenzsignal). Ein Lichtdetektor sammelt und analysiert das rückgestreute Licht/die Fluoreszenz und erfasst dabei nicht nur die Zellzahl, sondern auch Unterschiede in Form, Struktur und Farbe der Zellen.
Anwendung: Anspruchsvolle Methode für Zellanalysen.

4) Bildanalyse: Die Zellzählung erfolgt immer häufiger durch Geräte mittels Bildanalysesoftware. Viele verfügen auch über zusätzliche Funktionen, die es ermöglichen, Zellen mithilfe der Analyse von Vitalität, Zellgröße, Zellzyklus, Fluoreszenzexpression und Apoptose zu charakterisieren.

Viele Mikroskope sind mittlerweile auch mit einer KI-gesteuerten Bildgebungssoftware ausgestattet, die die Zellzählung für den Anwender intuitiv, schnell und effektiv gestaltet (z. B. das KI-Zellzählmodul der Labscope-Software für die Zeiss-Mikroskope Axiovert, Primovert und Primo Star).
Anwendung: Schnelle, intuitive Methode für Zellzählung und weiterführende Zellanalysen.

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