Die magnetaktivierte Zellsortierung (MACS) ist eine schnelle, skalierbare Methode zur Reinigung von Zellen basierend auf der Expression von Oberflächenmarkern. Sie wird häufig für die T-Zell-Isolierung, Stammzellanreicherung und Probenvorbereitung vor nachgeschalteten Analysen eingesetzt.

Prinzip

Zellen werden mit superparamagnetischen Nanopartikeln (typischerweise 50–100 nm) markiert, die an Antikörper gegen ein spezifisches Oberflächenantigen konjugiert sind. Die markierte Suspension wird durch eine Säule geleitet, die mit ferromagnetischer Stahlwolle in einem starken Magnetfeld gepackt ist. Markierte Zellen (die das Zielantigen exprimieren) werden in der Säule zurückgehalten, während unmarkierte Zellen durchlaufen. Nach Entfernen der Säule aus dem Magneten werden die zurückgehaltenen Zellen als positive Fraktion eluiert.

Magnetische Kügelchen

• MicroBeads (Miltenyi): 50 nm superparamagnetische Partikel. Sie aktivieren keine Zellen oder verändern ihre Funktion und können während der Kultur oder Injektion auf den Zellen verbleiben. Der Kügelchen-Antikörper-Komplex ist typischerweise nicht quervernetzt, sodass die Kügelchen im Laufe der Zeit von der Zelloberfläche dissoziieren oder durch ein Ablösereagenz entfernt werden können.
• EasySep (STEMCELL): 200 nm dextranbeschichtete magnetische Partikel, die mit der Zellsuspension inkubiert und dann in einem Röhrchen in einem Magneten getrennt werden (die positive Fraktion haftet an der Röhrchenwand).

Positive vs. negative Selektion

Positive Selektion: Zielzellen werden direkt mit magnetischen Kügelchen gegen einen Marker von Interesse markiert (z. B. CD4⁺ T-Zellen mit Anti-CD4-Kügelchen). Die positive Fraktion enthält die Zielzellen, die kügelchengebunden sind (aber die Kügelchen sind klein und nicht aktivierend).

Negative Selektion (Depletion): unerwünschte Zellen werden mit einem Cocktail von Antikörpern gegen mehrere Marker markiert, und die gewünschten Zellen bleiben im Durchfluss unberührt. Beispielsweise können CD4⁺ T-Zellen durch Depletion von CD8⁺, CD19⁺, CD14⁺, CD16⁺ und CD56⁺ Zellen isoliert werden. Die negative Selektion vermeidet jede Antikörperbindung an die Zielzellen und bewahrt ihren nativen Zustand.

Protokoll

1. Bereiten Sie eine Einzelzellsuspension vor. Entfernen Sie Klumpen durch Passieren durch einen 30–70 µm Sieb.
2. Zählen Sie die Zellen und zentrifugieren Sie bei 300 × g für 10 Minuten.
3. Resuspendieren Sie in entgastem Puffer (PBS mit 0,5 % BSA und 2 mM EDTA). EDTA chelatisiert Ca²⁺ und verhindert Integrin-vermittelte Klumpenbildung.
4. Inkubieren Sie mit magnetischen Kügelchen (typischerweise 10–20 µL pro 10⁷ Zellen) bei 4 °C für 15–30 Minuten.
5. Waschen Sie, um überschüssige Kügelchen zu entfernen.
6. Geben Sie die Zellsuspension auf eine Magnetsäule (LS-Säule für bis zu 10⁸ Zellen, MS für bis zu 10⁷, oder autoMACS für automatisierte Verarbeitung).
7. Waschen Sie die Säule 3 Mal mit Puffer, während sie sich im Magnetfeld befindet.
8. Entfernen Sie die Säule aus dem Magneten und eluieren Sie die zurückgehaltenen Zellen, indem Sie Puffer durch die Säule drücken.

Reinheit und Ausbeute

Die Reinheit hängt von der Spezifität des Antikörpers, der Stringenz der Waschschritte und der Flussrate ab. Die typische Reinheit für positive Selektion beträgt 90–99 %. Die Ausbeute beträgt 50–90 %, mit einigen Verlusten in der Säule und den Waschschritten. Mehrere Durchläufe über eine frische Säule können die Reinheit verbessern, allerdings auf Kosten der Ausbeute.

Vergleich mit FACS

MACS ist schneller (30 Minuten vs. Stunden für FACS), schonender (niedrigere Scherkräfte) und skalierbar (bis zu 10¹¹ Zellen). Es erfordert keinen spezialisierten Bediener oder ein spezialisiertes Instrument. FACS bietet höhere Reinheit (99 %+), kann basierend auf mehreren Parametern gleichzeitig sortieren und kann seltene Untergruppen mit hoher Präzision isolieren. MACS und FACS werden oft kombiniert: MACS für die Bulk-Anreicherung, FACS für die Feinsortierung.