Zellbiologie, Säugerzellkulturtechnik

Stammzellen Charakteristika:

unspezialisiert, kann sich sehr lange durch Teilung selbst erneuern, kann unter bestimmten physiologischen Bedingungen differenzieren!

Somatische Zellen

Eine somatische Zelle ist eine Körperzelle, aus der im Unterschied zu den Zellen derKeimbahn keine Geschlechtszellen (Gameten) hervorgehen können. Somatische Zellen entwickeln sich im Laufe des Lebens durch Differenzierung wie in eine Sackgasse, die mit dem Tod dieser Zellen endet.

Krebszellen

rmehren sich unkontrolliert und übermäßig, sind unspezialisiert, sie tragen keine Funktion. 

Aus der inneren Zellmasse entstehen durch Gastrulation 3 Zelltypen:

1.    Ektoderm (äusseres Keimblatt): Zentralnervensystem, Sinnesorgane, Haut und Anhangsgebilde

2.    Mesoderm (mittleres Keimblatt): Muskeln, Knochen, Blut und Bindegewebe

3.    Endoderm (inneres Keimblatt): Atmungs-und Verdauungstrakt, Teile der Leber, Pankreas und andere Organe

Differenzierung

Totipotent

 Aus ihr kann ein Mensch entstehen. Doch diese Fähigkeit geht schon nach der zweiten oder dritten Zellteilung endgültig verloren.

Pluripotent

Aus diesem Stadium werden embryonale Stammzellen gewonnen. Aus embryonalen Stammzellen kann sich noch jedes menschliche Gewebe entwickeln, aber kein vollständiger Mensch mehr.

Multipotent

Adulte Stammzellen bringen nur noch Zellen eines einzelnen Organs hervor. Es sind multipotente Zellen, die in vielen menschliche Gewebe vorkommen.

Unipotent

bezeichnet man Zellen, die die Fähigkeit haben, nur Zellen desselben Typs bilden zu können. Ein Beispiel für unipotente Zellen sind Fibroblasten.

Herkunft

embryonal (Aus Blastocyste) und adult (IPC oder Gewebe)

Wichtige Begriffe der Zellkultivierung:

Primärkultur:

Heterogene in vitro Zellkultur direkt aus Gewebe oder Organen

Subkultur (Passage):

Durch Passagieren entstandene Kultur, Sekundär-, Tertiär- usw.

Zelllinie:

Beim Passagieren werden durch die Medien Zellen im Wachstum begünstigt. Es entsteht eine eher homogene Zellkultur die charakterisiert, vermehrt und auf Vorrat gehalten werden kann.

Immortalisation:

Unsterblichmachen, früher durch Mutagene heute durch Transfektion mit modifizierten Adeno-, Epstein Barr-, oder Herpesviren, oder durch Einführen eines Gens das die Seneszenz hemmt.

Seneszenz:

genetisch gesteuerter und energieabhängiger Alterungsprozess

Propagation:

Vermehrung von Zellen in einem Gefäss, im Reaktor

Proliferation:

Zellwachstum

Haematopoietic stem cells:

Haben die Fähigkeit sich zu allen Blutzelltypen zu entwickeln!

-       Rote Blutkörperchen, T-Lymphozyten, Killerzellen, neutrophile, basophile, eosinophile Blutzellen, Monozyten, Makrophagen, Blutplättchen

Mesenchymale Stammzellen (Knochenmarkzellen):

Knochenzellen (Osteozyten), Knorpelzellen (Chondrozyten), Fettzellen (Adipozyten), andere Zellen des Bindegewebes

Nervenstammzellen:

Im Hirn sind Vorläufer für:

Neuronen, & zwei Kategorien von nicht neuronalen Zellen: Astrozyten, Oligodendrozyten

Epitheliale Stammzellen:

Befinden sich in den Krypten der Darmwand, differenzieren zu verschiedenen Zellen des Verdauungstraktes.

Hautstammzellen: epidermale und follikuläre

Epidermale Stammzellen: es entstehen Kerationzyten die auf der Hautoberfläche wandern und die Schutzschicht bilden. Follikülar bilden die Haarfollikel.

Nach Jonas Kärtchen (was muss man jetzt können?)

Adhärente Zellen

• Stammen aus Organen, Geweben und Tumoren
• Anchorage-dependent – müssen sich zur Vermehrung Anheften
• Monolayer
• Konfluenz (wie fest die Zellen OF bedecken)

Suspensionszellen

• Frei schwimmend im Medium als Suspension
• Kommen vereinzelt vor, bilden bei hoher Zelldichte Aggregate
• Sättigung ist in Abhängigkeit der Zelldichte

Zellkulturlabor:

-       Sterilewerkbank SK2: HEPA Filter, Fortluftgeblässe, kein Produkt Schutz

-       CO2-Brutschrak: 100% Luftfeuchtigkeit, 37°C, CO2 Atmosphäre

-       Umkehrmikroskop

-       Reinstwasseranlage (nanopure): Aktivkohle, Ionentauscher, UV und Membranfilter

Störfallverordnung: EFBS Eidgenössische Fachkommission für biologische Sicherheit

Allgemeine Anforderungen an ein Nährmedium:

1.    alle lebensnotwendigen Nährstoffe enthalten

2.    Substanzen ohne toxischen & inhibitorischen Effekte

3.    Medienbestandteile quantitativ ausgewogen, dürfen sich nicht beeinflussen

Medienzusammensetzung:

1.    Zucker : Meist Glucose

2.    Aminosäuren: alle essentiellen Aminosäuren

3.    Anorganische Ionen: Na, K, Ca, Mg, Cl, P, SO4-, HCO3-

4.    Lipide, Cholin, Inositol: Substrate für den Zellstoffwechsel, im Serum enthalten

5.    Vitamine: Zugabe von B-Vitaminen, andere wahrscheinlich über Serum abgedeckt

Vom Serum abgedeckte Spurenelemente: Fe, Cu, Vanadium, Mo, Zn, Se, organische 

Serum:

Proteine: 50-60 g/l Funktion grössten Teil unbekannt

( Albumin, Proteasehemmer, Adhäsionsfaktoren, Transferrin)

Polypeptide: 5-30kDa, z.B. Wachstumsfaktoren

Hormone: Viele Effekte auf Zelle, eigentliche Wirkung oft schwierig festzustellen. (Insulin)

Nährstoffe und Metaboliten, Mineralstoffe, Lipide, Inhibitoren

Siehe Bild

Ermittlung des Zellwachstums:

Direkte Methode: einzelne Zellen werden gefärbt

Farbausschlusstest: tote Zellen sind gefärbt

Farbstoffaufnahmetest: lebende Zellen sind farbig

Indirekte Methode: Verfolgung von Änderungen im Medium

Substratverbrauch, Metabolitenakkumulation: Glucose, Lactat

Cytosolische Proteine im Medium: Indiz für tote Zellen

1. Embryonale Stammzellen:

• Totipotent -> jeder Zelltyp kann induziert werden. Alle Zellen für die Entwicklung des Embryos sowie jene für die extraembryonalen Gewebe wie die Plazenta
• Die Zellen der inneren Zellmasse sind pluripotent, das heisst sie können sich in die vielen verschiedenen Zelltypen entwickeln, die für die Weiterentwicklung des Embryos nötig sind.

2. Adulte Stammzellen:

• Undiferenzierte Zellen im Gewebe oder in den Organen
• Können sich selbst erneuern
• Halten die Zellordnung in einem bestimmten Gebiet des Organismus aufrecht
• Reparieren Verletzungen
• Vorkommen: Knochenmark, peripheren Blut, in den Blutgefässen, in den Skeletmuskeln, im Hirn, in der Haut und in der Leber

2.1 Hämatopoietische Stammzellen:

• Können sich in alle Blutzelltypen differenzieren

2.2 Mesenchymale Stammzellen:

• Können sich in Knochenzellen, Knorpelzellen, Fettzellen, und anderen Zellen des Bindegewebes differenzieren

2.3 Nervenstammzellen

• Neuronen, und zwei Kategorien von nicht-neuronalen Zellen > astrozyten und Oligodendrozyten

2.4 Epitheliale Stammzellen

• Verschiedene Typen im Verdauungstrakt

2.5 Hautstammzellen

• epidermale Zellen bilden die Hautschutzschicht und follikuläre Zellen bilden die Haarfollikel