Publikationsdatenbank

Biomimetische Zellkulturen:
Techniken und Terminologie (2022)

Art

Vortrag

Autoren

Fisch, A. S. (WE 1)

Tinhofer-Keilholz, I.

Plendl, J. (WE 1)

Kongress

40. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für klinische Mikrozirkulation und Hämorheologie

Senftenberg, 20. – 21.05.2022

Quelle

Kontakt

Institut für Veterinär-Anatomie

Koserstr. 20
14195 Berlin
+49 30 838 75784
anatomie@vetmed.fu-berlin.de

Abstract / Zusammenfassung

Vorstellung und Hypothese: Zellkulturtechniken tragen zu mehr Tierschutz bei und sind in zahlreichen Anwendungen, wie der Entwicklung neuer Medikamente und in der personalisierten Medizin unverzichtbar. In weiten Bereichen ersetzen drei- und vierdimensionale Zellkulturen mittlerweile die traditionellen zweidimensionalen in vitro Techniken. Eine uneinheitliche Terminologie verkompliziert die Schlagwortsuche und somit die Auswahl und Vergleichbarkeit von Modellen. Basierend auf vorhandener Literatur und eigenen Daten, soll die vorliegende Studie einen Überblick über die verschiedenen dreidimensionalen, biomimetischen Zellkulturmethoden verschaffen.

Material und Methoden: Die Literaturrecherche wurde mit Hilfe von elektronischen Datenbanken ausgeführt, darunter pubmed, google scholar und das Bibliotheksportal Primo. Unsere eigenen Studien beinhalten dreidimensionale Kulturen von Endothel- und Tumorzellen, gezüchtet zu verschiedenen Forschungszwecken, die die Angiogenese und Vaskulogenese sowie aus Tumoren gewonnene Sphäroide und Organoide betreffen.

Ergebnis: Dreidimensionale Zellkulturen werden unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, in Matrices oder Bioreaktoren angelegt. Co-Kulturen von zwei oder mehr Zelltypen, wie zum Beispiel Hautkonstrukte mit Endothelzellen, bilden Vaskularisation nach. Häufig genutzte dreidimensionale biomimetische Modelle sind Sphäroide, Organoide und Embryoide. Gezüchtet auf nicht-adhärenten Oberflächen aggregieren die Zellen zu kugelartigen Gebilden, den sogenannten Sphäroiden. Im Gegensatz dazu entstehen Organoide, Embryoide und Gastruloide aus pluripotenten, embryonalen Stammzellen. Mit speziellen Wachstumsfaktoren und in extrazellulären Matrices kultiviert, organisieren sie sich zu dreidimensionalen Strukturen. Tumoroide entstehen aus Tumorstammzellen. Unter Organ-on-Chips versteht man Zellen, die mit Hilfe von mikrofluidischen Kultursystemen in Mikrokanalplatten biomechanischen Kräften ausgesetzt sind. Vierdimensionale Zellkulturen beinhalten eine sukzessive Analyse der Änderungen der Zelleigenschaften (die vierte Dimension).

Zusammenfassung: Biomimetische Zellkulturen bereiten den Weg für innovative Behandlungsmethoden und ein besseres Verständnis der Zellbiologie bei Tier und Mensch. Im Rahmen der transnationalen, personalisierten Medizin leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Optimierung der Krebstherapie.