Säugerkulturtechnik

Stammzellen  

• unspezialisiert
• kann sich über sehr lange Perioden durch Teilung selbst erneuern
• kann unter bestimmten physiologischen Bedingungen zu einer spezialisierten Zelle mit einer spezifischen Aufgabe differenziert werden. 

Somatische Zellen

•  körpereigene Zellen, deren genetische Information im Gegensatz zu einer Geschlechtszelle nicht an die folgende Generation weitergegeben wird
• teilen sich nicht mehr (in vivo) 
• verantwortlich für charakteristische Aufgaben im Körper
• Diploid 

Krebszellen

• Verdoppeln sich schnell und unkontrolliert

Das Ektoderm ist das äussere Keimblatt des Embryoblasten. Aus ihm geht die Anlage des Zentralnervensysten und der Sinnesorgane hervor, sowie Haut und ihre Anhangsgebilde. 

Aus dem Mesoderm, dem mittleren Keimblatt entstehen die Zellen der Muskulatur, der Knochen, des Blutes und des Bindegewebes.

Aus dem Endoderm, dem inneren Keimblatt, entstehen die Zellen des Atmungs und Verdauungstraktes sowie Teile der Leber, des Pankreas und anderer Organe.

Aus dem Mesenchym entsteht das Binde- und Stützgewebe sowie einige andere Gewebe (z.T Teile der Muskulatur). Es stammt aus dem Mesoderm und zu kleinen Teilen aus Ektoderm und Endoderm. Es ist ein pluripotentes Grundgewebe. 

Bezüglich Differenzierung unterscheidet man

• totipotente
  • 1-4 Tage nach Befruchtung
  • aus dieser Stammzelle kann jeder Zelltyp induziert werden
• pluripotente
  • Aus dem inneren des Blastocysten entnommen
  • 4 bis 8 Monate nach Befruchtung
  • Können sich in  vielen verschiedenen Zelltypen entwickeln, die für die Weiterentwicklung eines Embryos nötig sind, aber nicht in jene, die für die embryonale Umgebung zur Entwicklung des Embryos nötig sind.
• multipotente
  • ab 8 Monaten
  • Vorläufe für Zellarten z.B Knochenmarkszellen
• unipotente
  • spezialisierte Zellen 

Bezüglich ihrer Herkunft

• Embyonale
  • Ab dem Zeitpunkt der Befruchtung
  • können alle möglichen Zellentypen oder weitere Stammzellen produzieren
• Adulte  = somatische Stammzellen
  • undifferenzierte Zellen im Gewebe oder Organen
  • können sich selbst erneueren (reparatur und ersetzen)
  •  Knochenmark- und Blutstammzellen
  • über Jahre ruhend im Gewebe bis sie aktiviert werden

Zellkulturtechnik, die Bezeichnung für die submerse Kultivierung (Submerskultur) von tierischen und pflanzlichen Zellen zu Produktionszwecken. Die Submerskultivierung tierischer und pflanzlicher Zellen erfordert gegenüber der Kultivierung von Mikroorganismen die Beachtung einiger Besonderheiten. Gründe dafür sind u.a. die relativ geringen Wachstumsraten, spezielle Nährstoffansprüche und Anforderungen an die Sauerstoff- und CO₂-Konzentration sowie eine sehr viel höhere Empfindlichkeit gegenüber Scherkräften. Zudem besteht eine erhebliche Verkeimungsgefahr. Außerdem benötigen viele tierische Zellen feste Phasen, auf denen sie wachsen können.

Primärkulturen sind in vitro-Zellkulturen, die direkt aus intaktem oder dissoziertem Gewebe oder Organen stammen. Primärzellkulturen weisen eine große Heterogenität bezüglich der Zelltypen auf.

Subkultur (Passage): Beim Passagieren oder Subkultivieren wird eine wachsende Kultur in eine neue Kulturflasche zur weiteren Vermehrung überführt. Wird eine Primärkultur passagiert, wird die folgende Subkultur Sekundärkultur genannt, die nächstfolgende Tertiär- usw. Diese Ausdrücke werden aber in der Praxis selten gebraucht.

Zelllinie: Durch wiederholtes Passagieren werden durch die verwendeten Medien einzelne Zellen im Wachstum begünstigt, und es entsteht eine eher homogene Zellkultur im Vergleich zur Primärkultur. Die einheitlichere Zelllinie nach der Subkultivierung kann jetzt charakterisiert, vermehrt und auf Vorrat gehalten werden. Dadurch wird der Einsatz von tierischen Zellen erst recht ermöglicht.

Immortalisation: „Unsterblichmachen“ von Zellen früher durch Mutagene oder Bestrahlung und heute gezielt durch Transfektion mit modifizierten Adeno-, Epstein Barr-oder Herpesviren oder durch Einführen eines Gens, das die Seneszenz hemmt

Propagation: Vermehrung von Zellen in einem Gefäss, im Reaktor

Proliferation: Zellwachstum

Finite oder endliche Zelllinie

• Zellen aus Primärkulturen von differenzierten, gesunden Organen oder Geweben hervorgehen 
• infolge Alterung (Seneszenz) nach durchschnittlich 50 (20-80) Generationen eingehen

Kontinuierliche oder permanente Zelllinie 

• unbegrenzt vermehrbar und stammen aus Krebsgewebe oder der Keimbahn
• Immortalisation

• Sterilwerkbank 
• Brutschrank
• Umkehrmikroskop 
• Reinstwasseranlage

Komponenten des Zellkulturmediums

• Anorganische Ionen
  • Natrium, Kalium, Calcium, Chlorid, Phosphat, Sulfat, Bicarbonat
  • Wichtig für Osmolarität und Membranpotential
• Spurenelemente
  • Eisen, Kupfer, Vanadium, Molybdän, Zink, Selen
• Zucker
  • Energiequelle
  • 90 % Abbau durch Glykolyse über Pyruvat zu Lactat
  • 10% des anfallenden Acetacetats wird in den Citronensäurezyklus eingeschleust und zu CO₂ abgebaut
• Aminosäuren
  • Wichtig für Wachstum und Produktivität der Zelle
• Vitamine
  • Fehlen führt zu veränderten Überlebens- und Wachstumsraten, weniger an der erreichten Zelldichte
• Lipide, Cholin und Inositol
  • Substrate für den Zellstoffwechse
• Organische Substrate
• Hormone und Wachstumsfaktoren
• Wasser

Vom Serum abgedeckt: Spurenelemente,  Organische Substrate, Hormone und Wachstumsfaktoren

Durch das hineinschleusen von Genen wird die adulte Stammzelle wieder pluripotent und kann wieder in alle gewebe differenzieren.