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Menschliche Primärzellen bei Cytion: Spezialisiert und vielfältig für die Spitzenforschung


Entdecken Sie das vielfältige Angebot an menschlichen Primärzellen bei Cytion, die sorgfältig ausgewählt wurden, um wissenschaftliche Spitzenforschung zu unterstützen. Unsere Auswahl umfasst spezialisierte Zelltypen wie HUVECs (Mensch Umbilical Vein Endothelial Cells), Mensch Dental Follicle Stem Cells (hDFSC) und Mensch Gingival Fibroblasts (hGF).



HUVECs, die von Einzelspendern stammen, sind für vaskuläre Biologie und Angiogenesestudien unverzichtbar. hDFSCs, die für die Zahn- und Schädelforschung unverzichtbar sind, und hGFs, die für orale Biologie und Wundheilungsstudien von zentraler Bedeutung sind, spiegeln unser Engagement für die Bereitstellung hochwertiger, physiologisch relevanter Zellen wider. Jeder Zelltyp wird authentifiziert und streng getestet, um die Reinheit und Lebensfähigkeit für aussagekräftige Forschungsergebnisse zu gewährleisten.

Was sind menschliche Primärzellen?


Primäre Zellen sind die reinste Repräsentation ihres jeweiligen Gewebes. Sie werden aus dem Gewebe isoliert und so aufbereitet, dass sie sich in einem Kulturumfeld mit idealen Bedingungen etablieren können. Sie kommen dem Zustand in vivo näher und weisen eine normale Physiologie auf, da sie aus dem Gewebe stammen und nicht verändert wurden. Aus diesem Grund können sie als nützliche Modelle für die Forschung in den Bereichen Zellpharmakologie, Toxikologie und Physiologie (einschließlich Studien zu Stoffwechsel, Alterung und Signaltransduktion) dienen. Beachten Sie, dass die Kultivierung und Pflege von Primärzellen schwieriger ist als die einer kontinuierlichen Zelllinie, da sie eine kürzere Lebensdauer haben und sich nach einer bestimmten Anzahl von Zellteilungen nicht mehr teilen (oder altern). Studien über Zellsignalwege werden durch die inhärente Variabilität von Primärzellen erschwert, die von Spendern und durch Subkulturverfahren erworben wurden. Bevor sie mit Signalstudien beginnen, führen die Forscher häufig ein Screening durch, um festzustellen, ob die Zellen auf gängige Stimuli reagieren. Um Zeit- und Geldverschwendung zu vermeiden, können Primärzellen vor dem Screening zur Aktivierung der wichtigsten Signalwege angeregt werden.


Warum menschliche Primärzellen verwenden?

Immortalisierte Zelllinien werden in der Regel als Zelltest verwendet. Wissenschaftler haben jedoch erkannt, dass biologische Veränderungen durch Zelllinien für die Untersuchung ihrer physiologischen Bedeutung schädlich sein können. Die Verwendung menschlicher Primärzellen verbessert den physiologischen Wert der durch Zellkulturen gewonnenen Daten, und sie werden zunehmend als wichtig für die Untersuchung biologischer Prozesse, des Krankheitsverlaufs und der Arzneimittelentwicklung angesehen.

Menschliche Primärzellen werden in großem Umfang für In-vitro-Untersuchungen der inter- und intrazellulären Kommunikation, der Entwicklungsbiologie und der Mechanismen, die Krebs, der Parkinsonschen Krankheit und Diabetes zugrunde liegen, verwendet, neben vielen anderen präklinischen und investigativen biologischen Forschungsbereichen. Forscher verwenden seit langem immortalisierte Zelllinien, um die Funktion von Geweben zu untersuchen; Zelllinien mit offensichtlichen Mutationen und Chromosomenanomalien sind jedoch möglicherweise keine guten Ersatzmodelle für normale Zellen und die Entwicklung von Krankheiten in ihren frühen Stadien. Ein genaueres Modell eines bestimmten Gewebezelltyps kann nun durch die Verwendung menschlicher Primärzellen erreicht werden, die aus diesem Gewebe isoliert und in Primärzellkulturmedien und Supplementen gehalten werden.


Was ist eine primäre Zellkultur?

Anstatt immortalisierte Zelllinien zu verwenden, werden bei der Primärzellkultur Zellen direkt aus einem mehrzelligen Organismus außerhalb des Körpers gezüchtet. In einigen Ländern, z. B. im Vereinigten Königreich, ist gesetzlich anerkannt, dass primäre Zellkulturen repräsentativer für In-vivo-Gewebe sind als Zelllinien. Dennoch benötigen primäre Zellen das richtige Substrat und die richtigen Nährstoffe, um zu wachsen, und nach einer bestimmten Anzahl von Teilungen entwickeln sie einen seneszenten Phänotyp, der sie dazu veranlasst, sich dauerhaft nicht mehr zu teilen. Diese beiden Faktoren sind der Grund für die Erstellung von Zelllinien. Sowohl natürlich immortalisierte Primärzellen (z. B. HeLa-Zellen) als auch künstlich immortalisierte Primärzellen (z. B. HEK-Zellen) können unbegrenzt in Zellkultur gezüchtet werden.


Menschliche Primärzellen nach Gewebetypen

Epithelzellen, Fibroblasten, Keratinozyten, Melanozyten, Endothelzellen, Muskelzellen, Immunzellen und Stammzellen wie mesenchymale Stammzellen gehören zu den am häufigsten verwendeten menschlichen Primärzellen in wissenschaftlichen Studien. Zunächst einmal sind die Kulturen heterogen (sie stellen eine Mischung der im Gewebe vorhandenen Zelltypen dar) und können nur für eine bestimmte Zeit in vitro am Leben gehalten werden. Die Transformation ist ein In-vitro-Verfahren, mit dem menschliche Primärzellen für unbegrenzte Subkulturen manipuliert werden können. Die Transformation kann auf natürliche Weise erfolgen oder durch Chemikalien oder Viren ausgelöst werden. Nach einer genetischen Transformation kann sich eine Primärkultur unbegrenzt in eine immortalisierte sekundäre Zelllinie teilen, wenn sie genügend Nährstoffe und Platz erhält.

Endothelzellen

Krebsbehandlung, Wundheilung, Zellsignalforschung, High-Throughput- und High-Content-Screening und toxikologisches Screening sind nur einige der Bereiche, die von der Verwendung primärer Endothelzellen als Forschungsinstrument profitieren können.

Keratinozyten

Keratinozyten, die aus der Epidermis der adulten menschlichen Haut oder der neonatalen Vorhaut gewonnen werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Erforschung von Hautkrankheiten wie Psoriasis und Krebs.

Epithelzellen

Von Krebsstudien bis hin zu toxikologischen Untersuchungen haben sich primäre Epithelzellen als unschätzbare Ressourcen für die Modellierung der natürlichen Abwehrkräfte des Körpers erwiesen.

Fibroblasten

Die Induktion pluripotenter Stammzellen (iPS-Zellen) und die Untersuchung der Wundheilung sind nur einige der vielen Verwendungsmöglichkeiten für primäre Fibroblasten.

Immunzellen

Periphere mononukleäre Blutzellen, kurz PBMC, sind einkernige Zellen des Blutes mit einem runden Zellkern. Zu ihnen gehören vor allem Lymphozyten und Monozyten, die im Verlauf einer Immunreaktion wichtige Funktionen übernehmen. Mononukleäre Zellen des peripheren Blutes werden häufig zur Diagnose von Infektionen oder zum Nachweis eines möglichen Impfschutzes verwendet. Ein Einblick in die durch T-Zellen vermittelte zelluläre Immunantwort ist oft entscheidend.

Melanozyten

Melanozyten, die spezialisierten Hautzellen, die das Pigment Melanin produzieren, sind hilfreich als Modelle für die Erforschung von Themen wie Wundheilung, Toxizität, Melanom, Reaktion der Haut auf ultraviolette (UV-)Strahlung, Hautkrankheiten und Kosmetika.

Stammzellen

Stammzellen haben das Potenzial, sich in eine Vielzahl von Zelltypen zu differenzieren. Aufgrund ihrer Fähigkeit zur Differenzierung bieten sie neue Möglichkeiten für die Modellierung von menschlichem Gewebe und Gesundheitszuständen.

Mesenchymale Stammzellen

Mesenchymale Stammzellen, auch MSC genannt, können aus verschiedenen menschlichen Quellen wie Knochenmark, Fett (Fettgewebe), Nabelschnurgewebe (Wharton's Jelly) und Fruchtwasser (die Flüssigkeit, die einen Fötus umgibt) gewonnen und in vitro vermehrt werden. Diese adulten Stromastammzellen haben die Fähigkeit, sich zu einer Vielzahl von Zelltypen zu entwickeln. Einige dieser Zelltypen sind Knochenzellen, Knorpelzellen, Muskelzellen, Nervenzellen, Hautzellen und Hornhautzellen.

Glatte Muskelzellen

In Hohlorganen kleiden primäre glatte Muskelzellen (SMCs) das Innere aus und sorgen für die Kontraktilität. Neben Krebs und anderen Krankheiten können SMCs auch zur Modellierung der Fibrose bei Bluthochdruck verwendet werden.


Primäre Zellen und Zelllinien

Entweder durch spontane Mutation, wie bei transformierten Krebszelllinien, oder durch absichtliche Veränderung, wie bei der künstlichen Herstellung von Krebsgenen, haben kontinuierliche Zelllinien das Potenzial erlangt, sich endlos zu vermehren (Immortalisierung). In der Regel sind kontinuierliche Zelllinien zuverlässiger und einfacher zu handhaben als Primärzellen. Sie können sich unbegrenzt vermehren und bieten einen schnellen Zugang zu wichtigen Daten. Die Verwendung von kontinuierlichen Zelllinien hat gewisse Einschränkungen, darunter die Tatsache, dass sie genetisch modifiziert/transformiert sind, wodurch sich physiologische Merkmale ändern und nicht mit den In-vivo-Bedingungen übereinstimmen können, und dass sich dies im Laufe der Zeit bei erheblicher Passage weiter ändern kann.


Fortschritte bei der Primärzellkultur

Primäre Zellen haben den Ruf, schwierig zu bearbeiten zu sein. Dank der Entwicklungen in der Primärzellkultur, der Verfügbarkeit kommerzieller Primärzellen mit vollständig optimierten Protokollen und neuer Analysetechniken, die weniger Aufwand erfordern, wird der Prozess jedoch einfacher als je zuvor.

Der Übergang von der zweidimensionalen zur dreidimensionalen Zellkultur gilt als ein wichtiger Meilenstein in diesem Bereich. Die gewebespezifische Architektur, die Zell-Zell-Interaktionen und die mechanische/biochemische Signalübertragung können in einer 2D-Kultur abgeschwächt werden. Daher ist der biologische Wert dieser Kulturen begrenzt.

Andererseits ermöglicht die 3D-Zellkultur den Zellen, sich auszudehnen und mit einem extrazellulären 3D-Gerüst zu interagieren. Dadurch können die Zellen miteinander und mit der extrazellulären Matrix interagieren, wodurch 3D-Kulturen physiologisch relevanter sind. Die Genauigkeit dieser Methode bei der Vorhersage von Reaktionen in vivo hat sie in Bereichen wie der Entdeckung und Entwicklung von Arzneimitteln revolutionär gemacht. Aus diesem Grund bieten modernste Technologien wie Organoide, die von Patienten stammen, und Organs-on-a-Chip hochgradig kontextbezogene Modelle für das Screening und die Entwicklung von Medikamenten.

Die Erzeugung von Primärzellen ist ein Engpass in der Primärkultur. Zur Überwindung dieses Engpasses ist in der Regel ein größeres Gewebevolumen erforderlich, das nur schwer zu erreichen ist. Die verbesserte analytische Empfindlichkeit bietet jedoch einen Ausweg. Die Notwendigkeit, große Mengen von Primärzellen zu kultivieren, wird beispielsweise durch den Einsatz der Einzelzelltechnologie verringert, die Sequenzierung, Western Blotting und Massenzytometrie umfasst.


Vielversprechende Aussichten für die Primärzellkultur

Die allgemeinen Schwierigkeiten der Primärzellkultur werden durch technologische Fortschritte gemildert. Dadurch wird diese Methode in der zell- und molekularbiologischen Forschung und Praxis immer mehr zum Goldstandard, der andere Methoden ablöst. Impfstoffherstellung, Organersatz, Stammzelltherapien, Krebsforschung und vieles mehr werden von den kontinuierlichen Fortschritten in der Primärzellkultur stark profitieren.


Tipps und Tricks für die Primärzellkultur

Die Bedürfnisse der Zellexpansion

Die beiden gebräuchlichsten Methoden für die Kultivierung von Primärzellen sind die Suspension oder die Kultivierung auf einer Oberfläche (2D). Einige Zellen können frei im Blutkreislauf schwimmen, ohne jemals an einer Oberfläche zu haften (z. B. Zellen aus dem peripheren Blut). Verschiedene Zelllinien wurden so entwickelt, dass sie in Suspensionskulturen gedeihen, wo sie Dichten erreichen können, die unter 2D-Wachstumsbedingungen unerreichbar sind. Primäre Zellen, die eine Verankerung benötigen, um in vitro zu wachsen, werden als adhärente Zellen bezeichnet, zu denen auch die in festen Geweben vorkommenden Zellen gehören. Um die Adhäsionseigenschaften zu verbessern und andere für Wachstum und Differenzierung erforderliche Signale zu liefern, werden diese Zellen in der Regel in einem flachen, unbeschichteten Kunststoffgefäß kultiviert, gelegentlich aber auch in einem Mikroträger. Letzterer kann mit extrazellulären Matrixproteinen (wie Kollagen und Laminin) beschichtet sein. Die für die Zellkultur verwendeten Medien bestehen aus einem Grundmedium, das mit den entsprechenden Wachstumsfaktoren und Zytokinen ergänzt wurde. Ein Zellbrutschrank ist ein spezieller Typ von Laborbrutschrank, in dem Zellen bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Gasgemisch (in der Regel 37 °C, 5 % CO2 für Säugetierzellen) kultiviert und gehalten werden. Je nach Zelltyp, der gezüchtet wird, können die optimalen Bedingungen sehr unterschiedlich sein. Je nach Art der gezüchteten Zellen weist das optimale Wachstumsmedium eine einzigartige Kombination von Faktoren auf, einschließlich, aber nicht beschränkt auf pH-Wert, Glukosekonzentration, Wachstumsfaktoren und das Vorhandensein anderer Nährstoffe.

Antibiotika im Wachstumsmedium sind bei der Etablierung der Primärkultur von entscheidender Bedeutung, um eine Kontamination durch das Wirtsgewebe zu verhindern. Einige Antibiotikaregime bestehen aus einer Kombination von Gentamicin, Penicillin, Streptomycin und Amphotericin B. Von der Verwendung von Antibiotika über einen längeren Zeitraum wird jedoch abgeraten, da einige Reagenzien (z. B. Amphotericin B) auf lange Sicht toxisch für die Zellen sein können.

Die meisten Primärzellen durchlaufen eine Seneszenz und hören nach einer bestimmten Anzahl von Populationsverdopplungen auf, sich zu teilen, weshalb es entscheidend ist, sie nach der Isolierung am Leben zu erhalten. Die langfristige Lebensfähigkeit der Zellen erfordert fachkundige Zellkulturtechniken und ideale Kulturbedingungen (einschließlich des richtigen Mediums, der richtigen Temperatur, des richtigen Gasgemischs, des richtigen pH-Werts, der richtigen Konzentration von Wachstumsfaktoren, des Vorhandenseins von Nährstoffen und von Glukose). Da viele der Wachstumsfaktoren, die zur Ergänzung von Medien verwendet werden, aus Tierblut gewonnen werden (die aus dem Blut stammenden Bestandteile bergen die Gefahr einer Kontamination), wird empfohlen, ihre Verwendung zu minimieren oder ganz zu vermeiden. Es ist auch wichtig, eine aseptische Technik anzuwenden.

Subkultur und Pflege

Wenn die isolierten Zellen an der Oberfläche der Kulturschale haften, beginnt die Erhaltungsphase. Die Anheftung erfolgt in der Regel 24 Stunden nach Beginn der Kultur. Die Zellen sollten subkultiviert werden, wenn sie einen bestimmten Konfluenzgrad erreicht haben und sich aktiv vermehren. Da Zellen nach der Konfluenz eine Differenzierung durchlaufen und sich nach der Passage langsamer vermehren können, ist es am besten, primäre Zellkulturen zu subkultivieren, bevor sie eine 100%ige Konfluenz erreichen.

Die Subkultivierung in frischem Medium erhält das exponentielle Wachstum der verankerungsabhängigen Zellen aufrecht. Das Subkultivieren von Monolayern unterbricht die inter- und intrazellulären Zelloberflächeninteraktionen. Niedrige Konzentrationen proteolytischer Enzyme, wie Trypsin/EDTA, werden verwendet, um adhärente Primärzellen aus Monolayern oder Geweben zu extrahieren. Nach der Dissoziation und Verdünnung zu einer Einzelzelllösung werden die Zellen gezählt und in frische Kulturgefäße überführt, wo sie sich wieder anlagern und vermehren.


Kryokonservierung und Rückgewinnung

Bei der Kryokonservierung werden lebende Zellen durch Einfrieren bei niedrigen Temperaturen konserviert. Das Kryokonservieren und Auftauen menschlicher Primärzellen verhindert den Zelltod und die Schädigung während der Lagerung und Verwendung. Menschliche Primärzellen werden mit DMSO oder Glycerin (bei der richtigen Temperatur und mit einer kontrollierten Gefriergeschwindigkeit) kryokonserviert. Der Gefrierprozess muss schrittweise erfolgen, bei -1 °C pro Minute, um die Bildung von Eiskristallen zu verhindern. Die langfristige Lagerung erfordert flüssigen Stickstoff (-196 °C) oder Temperaturen unter -130 °C.

Um kryokonservierte Zellen aufzutauen, genügt es, sie für 1 bis 2 Minuten in ein 37 °C warmes Wasserbad zu tauchen. Menschliche Primärzellen sollten nach dem Auftauen aus dem Gefrierschrank nicht zentrifugiert werden (da sie bei der Wiederherstellung aus der Kryokonservierung extrem empfindlich sind). Es eignet sich für die Ausplattierung von Zellen unmittelbar nach dem Auftauen und fördert die Anheftung der Kulturen in den ersten 24 Stunden nach der Ausplattierung. 1 Nachdem die kryokonservierten Primärzellen angeheftet sind, muss das verbrauchte Medium entfernt werden (da DMSO für Primärzellen schädlich ist und zu einem Abfall der Lebensfähigkeit nach dem Auftauen führen kann).

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