Stammzellkultur: Kultivierung von Stammzellen

Stammzellen und ihre Kultivierung kann schwierig sein.

Stößt Ihr Labor auch auf Herausforderungen bei der Stammzellkultur?

Oder möchten Sie mehr darüber erfahren, wie dieser Prozess Ihrer Forschung zugute kommen kann?

In diesem Artikel diskutieren wir, was Stammzellen sind, wofür sie verwendet werden, und untersuchen die einzigartigen Herausforderungen des Stammzellkulturprozesses.

Eine kurze Einführung in Stammzellen

Stammzellen sind Ausgangspunkt für jede Zelle. Sie sind undifferenzierte Zellen, die sich zu verschiedenen Arten spezifischer Zellen entwickeln können. Beispielsweise könnte sich eine einzelne Stammzelle zu einer Muskelzelle, einer aktiven Zelle im Immunsystem oder einer Strukturzelle im Knochen differenzieren. Die Stammzellen könn sich zu jeder dieser Linien differenzieren, um die entsprechenden Funktionen bereitzustellen. Dieser Vorgang geschieht in Abhängigkeit von den Bedingungen, unter denen die Stammzellen stehen.

Stammzellen haben die einzigartige Fähigkeit, sich im Körper selbst zu erneuern. Sie teilen sich, um als Reaktion auf bestimmte Auslöser zu einer neuen Zelle zu werden, die dann zu einer spezialisierten Zellen reifen kann. Viele Arten werden „pluripotent“ genannt, was bedeutet, dass sie zu fast jeder anderen Art von Zelle im Körper werden können, während andere begrenzte Funktionen haben und als „multipotente“, „gewebespezifische“ oder „somatische“ Stammzellen bekannt sind.

Sie werden normalerweise in eine von drei Kategorien eingeteilt:

• Embryonale Stammzellen – pluripotente Zellen in menschlichen Embryonen, die die Basis des gesamten Körpers bilden.
• Adulte Stammzellen – spezialisiertere Zellen im gesamten Körper, die zur kontinuierlichen Erneuerung und Erhaltung verwendet werden, jedoch nur über begrenzte potenzielle Spezialisierungsfähigkeiten verfügen (d. H. Multipotent)
• Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) – labortechnisch hergestellte Stammzellen, die aus umprogrammierten Zellen anderer Typen (wie Haut- oder Muskelgewebezellen) hergestellt wurden.

Sie sind aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften äußerst attraktive Perspektiven für die Erforschung menschlicher Therapien, die Entdeckung von Arzneimitteln und die Erforschung verschiedener Arten von Krankheiten.

Es ist jedoch nicht immer einfach, sie erfolgreich zu kultivieren.

Warum Stammzellen schwer zu kultivieren sind

Stammzellen weisen bestimmte Schwierigkeiten auf, die es schwierig machen können, sie für einige Anwendungen zu kultivieren. Das Kulturmedium muss biokompatibel sein, damit eine erfolgreiche Kultur stattfinden kann. Dies bedeutet normalerweise, dass das Gefäß mit Zellen eines sehr ähnlichen Typs beschichtet wird. Da sich Stammzellen jedoch auf unbestimmte Zeit selbst erneuern können, ist eine Schicht aus „Fütterzellen“ erforderlich. Eine Fütterzellschicht ist eine Schicht von Zellen, die behandelt wurde, um das Wachstum zu hemmen. Es ist erforderlich, um die Zielzellen mit Nährstoffen zu versorgen. Traditionell bestand diese Fütterzellschicht aus Mausembryozellen. Diese allerdings kann Probleme verursachen, da die Fütterzellschicht Viren auf die Zellkultur übertragen kann. Moderne Techniken haben diese Auswirkungen begrenzt, aber es ist immer noch ein wichtiger Sicherheitsaspekt.

Es ist auch schwierig, zunächst eine embryonale Stammzelllinie zu erzeugen und es können mehrere Versuche erforderlich sein, Zielzellen an dem Kulturgefäß zu befestigen.

Eine unzureichende Kultivierung kann zu erheblichen Kosten, Verzögerungen und Reputationsschäden führen.

Erfolgreiche Stammzellkultur

Eine erfolgreiche Stammzelllinie ist in der Lage, viele Subkulturen (bei der einige Zellen aus einem ursprünglichen Kulturgefäß übertragen werden, um in neuen Gefäßen zu wachsen, wobei die Anzahl der verfügbaren Proben multipliziert wird) in einer Reihe von „Passagen“ bereitzustellen.

Viele Anwendungen erfordern Stammzellen ihre Fähigkeit zu behalten, sich bei Bedarf zu spezialisieren, indem sie ihre Pluripotenz beibehalten. Ein erfolgreicher Kultivierungsprozess stellt sicher, dass Stammzellen diese Fähigkeit nicht verlieren oder differenzieren, bevor dies erforderlich ist.

Durch Tests sollte festgestellt werden, dass die Zelllinienentwicklung und die Kulturbedingungen die Stammzellen nicht daran hindern, die nachfolgende Differenzierung oder Spezialisierung  durchzuführen. Die Replikation der In-vivo-Signale, die zur Stammzellspezialisierung führen, ist eine schwierige Aufgabe und wird noch schwieriger, wenn der Kulturprozess selbst zu Inkonsistenzen oder Schäden an den Proben führt.

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