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Von der Geschichte bis zur Neuzeit: Wie kann Suspensionszellkultur die biomedizinische Revolution anführen?
Die Suspensionszellkultur ist eine Form der Zellkultur, bei der einzelne Zellen oder kleine Zellaggregate in einem gerührten Wachstumsmedium wachsen und sich vermehren können, wodurch eine Suspension entsteht.
Die Suspensionszellkultur ist neben der adhärenten Zellkultur eine der beiden klassischen Arten der Zellkultur. Die Geschichte der Suspensionszellkultur ist eng mit der Geschichte der Zellkultur insgesamt verbunden, unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Erhaltungsmethoden und kommerziellen Anwendungen. Suspensionszellen können aus homogenisierten Geweben oder heterogenen Zelllösungen stammen und kommen häufig in der Kultur nicht anhaftender Zelllinien wie Blutzellen, Pflanzenzellen und Insektenzellen vor. Obwohl einige Zelllinien in Suspension kultiviert werden, ist die Mehrzahl der derzeit auf dem Markt erhältlichen Säugetierzelllinien adhärent. Suspensionszellkulturen müssen geschüttelt werden, um die Zellen in der Schwebe zu halten und erfordern möglicherweise spezielle Geräte wie Magnetrührer, Orbitalschüttler und Kulturflaschen. Die Kultivierung erfordert die Verwendung nährstoffreicher Kulturmedien und einer kontrollierten Zelldichte, um ein Zelltod zu vermeiden.
Geschichte
Im Jahr 1885 legte William Rooker den Grundstein für die Zukunft der Gewebekultur, indem er einen Salzpuffer entwickelte, mit dem lebende Zellen, beispielsweise Hühnerembryonen, mehrere Tage lang erhalten werden konnten.
Im Jahr 1907 entwickelte Ross Granville Harrison In-vitro-Zellkulturtechniken, darunter die Verbesserung der Hängetropfentechnik zur Kultivierung von Nervenzellen und die Einführung steriler Techniken in den Kultivierungsprozess. Im Jahr 1910 verbesserte Montrose Thomas Barrows Harrisons Technik und etablierte in Zusammenarbeit mit Alex Carrel mehrere Gewebekulturen, die in vitro mit frischem Plasma in Kombination mit Kochsalzlösung aufrechterhalten werden konnten. Carell entwickelte auch die erste bekannte Zelllinie, eine aus dem Herzen eines Hühnerembryos gewonnene Linie, die 34 Jahre lang kontinuierlich erhalten blieb. Obwohl diese Behauptung einer „unsterblichen“ Zelllinie später von Leonard Hayflick in Frage gestellt wurde, inspirierte dieser große Durchbruch andere Wissenschaftler zur Schaffung neuer Zelllinien. 1952 kultivierten George Otto Gey und seine Assistentin Mary Kusek die erste immortalisierte menschliche Zelllinie, HeLa-Zellen. Im Gegensatz zu anderen adhärenten Zelllinien können HeLa-Zellen auch in Suspension gehalten werden.
Methoden und Wartung
Isolierung von Zellen und Aufbau von Kulturen
Alle primären Zellen (direkt von einem Individuum gewonnene Zellen) müssen zunächst vom Wirt entfernt, mithilfe von Verdauungsenzymen isoliert und zur Kultivierung in Kulturmedium suspendiert werden. In der Suspensionskultur sind die weißen Blutkörperchen dann auf natürliche Weise in der Lage, in der Suspension zu verbleiben und sich den Anforderungen anzupassen, was sie auch zu einem Teil der Suspensionskultur macht. Die meisten Säugetierzellen sind anhaftend und müssen sich an einer Oberfläche festsetzen, um sich teilen zu können. Für Pflanzenzellen und Insektenzellen können kryokonservierte Zellen zum Aufbau von Suspensionskulturen von den Herstellern bezogen werden.
Aufrechterhaltung von Suspensionszellkulturen im Labor
Suspensionszellkulturen erfordern häufiges Passieren, um eine Überfüllung der Zellen zu vermeiden.
Obwohl Suspensionszellen und angeheftete Zellen viele Gemeinsamkeiten aufweisen, gibt es einige wesentliche Unterschiede. Beispielsweise müssen Zellkulturen in Suspension geschüttelt werden, um zu verhindern, dass die Zellen auf den Boden sinken. Zu diesem Zweck wurden spezielle Kulturgefäße wie Rührkolben und Schüttelkolben entwickelt. Durch die Bewegung bleiben die Zellen in der Schwebe, es werden jedoch auch Scherkräfte auf die Zellen ausgeübt, die sich negativ auf ihr Wachstum auswirken können.
Suspensionszellkultur für kommerzielle Anwendungen
Der Vorteil von Zellkulturen in Suspension besteht darin, dass sie nicht durch die Oberfläche beschränkt sind und in größerer Zahl in größeren Gefäßen existieren können, weshalb sie weit verbreitet sind. Die Suspensionszellkultur ist insbesondere bei der Herstellung verschiedener Produkte wie Antikörpern, Biologika und Fermentationskulturen von Mikroorganismen von Bedeutung.
Zu den kommerziellen Anwendungen von Suspensionszelllinien gehören: Antikörperproduktion, Erzeugung therapeutischer Proteine, Impfstoffforschung usw.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Suspensionszellkultur nicht nur in der Geschichte große Durchbrüche erzielt hat, sondern auch weiterhin verschiedene Innovationen im aktuellen biomedizinischen Bereich vorantreibt. Sein Potenzial in der Anatomie, Biopharmazie, regenerativen Medizin usw. wird noch erforscht. Wenn wir über diese Fortschritte nachdenken, müssen wir uns fragen: Welchen weiteren Nutzen werden künftige biomedizinische Revolutionen aus der Entwicklung von Zellkulturen in Suspension ziehen?
