Die Zellzyklusanalyse ist eine Technik, die in der biochemischen Forschung verwendet wird, um die Phase einer biologischen Zelle zu identifizieren und zu analysieren. Während ihres Lebens durchläuft eine Zelle eine Reihe von zyklischen Phasen, die zusammen als Zellzyklus bezeichnet werden. Die Menge an Desoxyribonukleinsäure (DNA) in der Zelle ändert sich phasenabhängig. Bei der Zellzyklusanalyse wird die DNA der Zelle mit einem fluoreszierenden Farbstoff angefärbt, sodass die Forscher feststellen können, wie viel DNA vorhanden ist und wo sich die Zelle in ihrem Zyklus befindet.
Der Zellzyklus besteht aus zwei großen Phasen: Interphase und Mitose. Die Interphase besteht aus der Vorbereitung der Zellteilung oder Mitose, die auch als M-Phase bezeichnet wird. Der größte Teil des Lebenszyklus der Zelle wird damit verbracht, sich auf die Mitose vorzubereiten, die im Vergleich dazu kurz ist, so dass die Interphase in drei Teile unterteilt ist: G1-Phase, S-Phase und G2-Phase.
In G1 ist die Zelle hauptsächlich mit Wachstum beschäftigt. Während der S-Phase wird die genetische Information der Zelle in Form von DNA repliziert, um ihre Teilung in zwei Tochterzellen vorzubereiten. In G2 bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor, die in die M-Phase führt. Nach der Mitose kehrt die Zelle zum G1-Abschnitt der Interphase zurück und der Zyklus beginnt von neuem. Zellen, die aus irgendeinem Grund aufhören, sich zu teilen, verlassen den Zyklus und existieren träge in der sogenannten G0-Phase.
Die Zelle repliziert ihre DNA während der S-Phase, sodass während G2 und M doppelt so viel DNA in der Zelle vorhanden ist wie in G1 oder G0. Forscher nutzen diese Informationen in der Zellzyklusanalyse, um die Zellphase zu bestimmen. Die Zellzyklusanalyse kann auch Anomalien in der zellulären DNA aufdecken.
Die bei der Zellzyklusanalyse verwendete Technik ist als Durchflusszytometrie bekannt. Zunächst wird ein Fluoreszenzfarbstoff in die Zelle eingebracht, der die DNA-Moleküle durch chemische Bindung an sie färbt. Die Forscher verwenden dann ein Instrument namens Zytometer, um die Intensität der Fluoreszenz der Zelle zu bestimmen. Eine höhere Fluoreszenz zeigt an, dass mehr Farbstoff binden konnte und dass sich mehr DNA in der Zelle befindet.
Normalerweise wird die Zellzyklusanalyse für eine Gruppierung von Zellen verwendet. Aus den Daten wird eine Art Diagramm generiert, das als Histogramm bezeichnet wird und oft zwei verschiedene Spitzen zeigt: eine, die die Zellpopulation in der G1-Phase zeigt, und eine andere – doppelt so hoch – die in der G2-Phase zeigt. Der Peak der G2-Phase ist doppelt so hoch, da die Zellen dieser Population die doppelte Menge an DNA enthalten wie die des G1-Peaks. Zellen, die sich in der S-Phase befinden, die sich noch im Prozess der DNA-Replikation befinden, erscheinen in der Grafik auf einem Zwischenniveau zwischen den beiden Peaks.