Vero-Zellen: Pionierarbeit bei der Erforschung von Viren und der Entwicklung von Impfstoffen

Die Vero-Zelllinie, ein immortalisiertes Säugetierzellmodell, das von den Nierenepithelzellen des Afrikanischen Grünen Affen abgeleitet ist, steht an der Spitze der Forschung in den Bereichen Virologie, Mikrobiologie, Zell- und Molekularbiologie. Ihre weitverbreitete Anwendung erstreckt sich auf die Entwicklung von Impfstoffen, pharmazeutische Screenings, die Erforschung der Biologie von Viren und Parasiten, die Tumorimmunologie und immuntherapeutische Strategien.

Ursprung und Hauptmerkmale von Vero-Zellen

Die Beschäftigung mit einer Zelllinie wie der Vero-Zelle wirft mehrere Fragen auf: Was genau sind Vero-Zellen? Wie wurde die Vero-Zelllinie entwickelt? Was verbirgt sich hinter dem Namen "Vero"? In diesem Abschnitt sollen die Entstehungsgeschichte und die wichtigsten Eigenschaften der Vero-Zellen beleuchtet werden.

Der Ursprung der Vero-Zelllinie geht auf das Jahr 1962 zurück und wurde aus den Nierenepithelzellen des afrikanischen grünen Affen gewonnen. Diese Linie wurde von Y. Kawakita und Yasumura an der Universität Chiba in Japan gezüchtet. Der Begriff "Vero" leitet sich von "Verda reno" auf Esperanto ab und bedeutet übersetzt "grüne Niere", obwohl "Vero" auch mit dem Begriff "Wahrheit" in Verbindung gebracht wird

Vero-Zellen bilden in der Regel Monolayer, können sich aber auch an Suspensionskulturen anpassen und weisen eine epithelähnliche Struktur auf. Diese Zellen zeichnen sich durch ihre runde bis längliche Form und einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 17 µm aus. Vero-Zellen weisen eine hypodiploide Chromosomenzahl auf, wobei die modale Chromosomenzahl bei etwa 66 % der Zellpopulation 58 beträgt, obwohl Variationen mit höherer Ploidie bei einem kleinen Teil (1,7 %) der Zellen vorkommen.

Vero-Zellklone und ihre einzigartigen Eigenschaften

Verschiedene Klone, die aus der Vero-Zelllinie stammen, weisen einzigartige Merkmale auf, die sie von der ursprünglichen Linie unterscheiden. Zu diesen gehören zwei bemerkenswerte Vero-Zellklone:

• Vero E6-Zelllinie: Dieser auch als Vero C1008 bekannte Klon stammt von Vero 76-Zellen ab und wurde 1979 von P.J. Price mit Hilfe einer Verdünnungstechnik auf Mikrotiterplatten isoliert. Vero E6-Zellen eignen sich besonders für die Kultivierung von Viren, die sich langsam vermehren.

• Vero 76-Zellen: Diese Zellen wurden 1968 aus der Niere eines afrikanischen grünen Affen gewonnen und weisen die für Vero-Zellen charakteristische epitheliale Morphologie auf.

Diese Varianten der Vero-Zellen sind neben der Stammlinie weiterhin von großer Bedeutung für den Fortschritt der virologischen Forschung und die Entwicklung medizinischer Interventionen, was ihre Bedeutung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft unterstreicht.

Informationen zur Kultivierung

Die Kultivierung von Vero-Zellen, einer Affen-Zelllinie, erfordert die Kenntnis bestimmter Parameter wie Verdopplungszeit, Aussaatdichte und geeignetes Wachstumsmedium.

• Populationsverdopplungszeit: Die Verdopplungszeit für Vero-Zellen beträgt etwa 24 Stunden.

• Adhärenz: Vero-Zellen haften an Oberflächen und bilden bei der Kultivierung in der Regel Monolayer.

• Aussaatdichte: Es ist ratsam, mit einer Aussaatdichte von 1 x 10^4 Zellen/cm^2 zu beginnen. Um adhärente Vero-Zellen zu kultivieren, waschen Sie sie mit PBS und behandeln sie mit Accutase, um sie abzulösen. Nach dem Ablösen werden die Zellen zentrifugiert, in frischem Medium resuspendiert und in neue Kulturflaschen überführt.

• Wachstumsmedium: Sowohl Ham's F12 als auch DMEM sind geeignete Medien für die Kultivierung von Vero-Zellen. Diese sollten mit 2,5 mM L-Glutamin und 5 % fötalem Rinderserum (FBS) ergänzt werden, um ein optimales Wachstum zu unterstützen. Das Medium sollte zwei- bis dreimal pro Woche aufgefrischt werden.

• Wachstumsbedingungen: Vero-Zellen gedeihen bei einer Temperatur von 37°C in einer befeuchteten Atmosphäre mit 5% CO2.

• Lagerung: Für eine langfristige Lagerung sollten die Vero-Zellen bei Temperaturen unter -150°C aufbewahrt werden, entweder in einem Ultratiefkühlschrank oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff.

• Einfrierverfahren und -medium: Für die Kryokonservierung verwenden Sie CM-1 oder CM-ACF oder das Wachstumsmedium mit FBS und DMSO als Gefriermedium. Verwenden Sie eine langsame Gefriertechnik, bei der die Temperatur schrittweise um 1 °C pro Minute gesenkt wird.

• Auftauprozess: Tauen Sie die Vero-Zellen auf, indem Sie den Behälter in ein 37 °C warmes Wasserbad stellen und 40-60 Sekunden lang vorsichtig schütteln. Anschließend die Zellen in frischem Medium verdünnen, zentrifugieren, um das Kryoprotektionsmittel zu entfernen, in frischem Wachstumsmedium resuspendieren und in einen neuen Kolben geben, damit sie sich erholen und wachsen.

• Biologische Schutzstufe: Vero-Zellen sollten in einem Labor gehandhabt werden, das die Anforderungen der Biologischen Schutzstufe 1 erfüllt.

Anwendungen der Vero-Zelllinie in der Forschung

Die Vero-Zelllinie wird in der Forschung auf dem Gebiet der Zellbiologie und Virologie vielfältig eingesetzt. Im Folgenden werden einige spezifische Anwendungen vorgestellt.

Vero-Zellen in der Virusforschung und Impfstoffherstellung

Vero-Zellen, die von Nierenzellen des Afrikanischen Grünen Affen abstammen, haben sich zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Bioprozessentwicklung von Impfstoffen für verschiedene Viren, einschließlich des Poliovirus und des Japanischen Enzephalitis-Virus, entwickelt. Ihre Anpassungsfähigkeit sowohl in Adhärenz- als auch in Suspensionskulturen und ihre breite Fähigkeit zur Virusunterstützung, auch für Krankheitserreger wie das Virus der kleinen Wiederkäuer, unterstreichen ihre Bedeutung für die Virusisolierung und Impfstoffentwicklung.

In zahlreichen Studien wurden Vero-Zellen für die Herstellung von Humanimpfstoffen verwendet. Eine bemerkenswerte Studie, die 2019 veröffentlicht wurde, zeigte beispielsweise die Verwendung von Vero-Zellen für die Entwicklung eines inaktivierten Impfstoffs gegen das Gelbfiebervirus [2].

Vero-Zellen werden häufig in Studien zu Virusinfektionen verwendet, wie zum Beispiel in einer Studie aus dem Jahr 2020, in der Vero-Zellen mit verschiedenen Isolaten des SARS-CoV-2-Virus infiziert wurden, um die Wachstumseigenschaften des Virus zu untersuchen [4]. Eine andere Studie untersuchte die Zellreaktionen auf eine SARS-CoV-2-Infektion unter Verwendung von Vero-Zellkulturen [5].

Die Rolle von Vero-Zellen im Tissue Engineering und in der vorgelagerten Bioprozessentwicklung

Über die Impfstoffherstellung hinaus tragen Vero-Zellen zum Tissue Engineering und zur Entwicklung von Bioprozessen im weiteren Sinne bei, was den Bedarf an kontinuierlicher Forschung zu ihren Eigenschaften und Anwendungen unterstreicht. Die Auswahl geeigneter Vero-Zell-Sublinien ist der Schlüssel zur Maximierung ihres Potenzials in der Biotechnologie- und Pharmaindustrie.

Anwendung von Vero-Zellen bei der Prüfung der Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteln

Vero-Zellen werden häufig in Arzneimitteltests eingesetzt, um die Wirksamkeit und Sicherheit von pharmazeutischen Wirkstoffen zu bewerten. Diese Zellen gelten oft als Standardmodell für normale Nierenzellen in Studien zur Untersuchung der zytotoxischen Wirkungen verschiedener Arzneimittel und therapeutischer Wirkstoffe. So ergab beispielsweise eine Untersuchung, bei der die Auswirkungen von Extrakten aus der Wurzel von Terminalia avicennioides auf HepG2, eine Leberkrebs-Zelllinie, und Vero-Zellen, die aus dem Nierenepithel von Affen stammen, verglichen wurden, dass die Extrakte für die Krebszellen schädlicher waren als für die normalen Zellen.

Grenzen von Vero-Zellen

Vero-Zellen werden zwar häufig verwendet, haben aber auch ihre Grenzen, wie z. B. die Produktion von Vero-Toxin und genomische Veränderungen, die bestimmte Anwendungen beeinträchtigen können. Das Verständnis der spezifischen Sublinien und genomischen Merkmale von Vero-Zellen, einschließlich der Vero-Linie F6, ist für die Optimierung ihrer Verwendung in verschiedenen Bioprozessen unerlässlich.

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Veröffentlichungen zur Forschung

Im Folgenden finden Sie einige der jüngsten und am häufigsten zitierten Forschungspublikationen, in denen Vero-Zellen verwendet werden.

Anpassung von Vero-Zellen an Suspensionswachstum für die Produktion von Tollwutviren in verschiedenen serumfreien Medien

In dieser im Vaccine Journal (2019) veröffentlichten Studie wurden Vero-Zellen für das Wachstum in Suspensionskulturen adaptiert, um Tollwutviren mit hohen Titern in verschiedenen serumfreien Medien zu produzieren.

Anfälligkeit von Toxoplasma gondii gegenüber ethanolischem Extrakt aus Tinospora crispa in Vero-Zellen

Diese Arbeit wurde 2019 in der Zeitschrift Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine veröffentlicht. Die Studie legt nahe, dass der ethanolische Extrakt der Pflanze Tinospora crispa eine schädliche Wirkung auf den Parasiten Toxoplasma gondii ausübt. Für die Wirtszellen (die Vero-Zelllinie) ist er jedoch sicher.

Auswirkungen des Extrakts aus den Blättern von Colchicum baytopiorum auf die Zytotoxizität und die Zelltodwege in den Zelllinien C-4 I und Vero

Dieser Artikel wurde im Jahr 2021 im Journal of the Balkan Union of Oncology veröffentlicht. In dieser Studie untersuchten Ozlem Dagdeviren Ozsoylemez und Gul Ozcan die zytotoxische Wirkung von Colchicum baytopiorum Blattextrakt auf C-4I und Vero Zelllinien.

Resveratrol hemmt die Replikation des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in kultivierten Vero-Zellen

In dieser Studie in Phytotherapy Research (2021) wurde die therapeutische Wirkung von Resveratrol auf die Virusreplikation anhand von SARS-CoV-2-infizierten Vero-Zellen untersucht.

Lipophile Statine hemmen die Produktion des Zika-Virus in Vero-Zellen

In dieser Arbeit in Nature Scientific Reports (2019) wird vorgeschlagen, dass lipophile Statine, d. h. Cerivastatin, Lovastatin, Fuvastatin, Simvastatin und Mevastatin, die Produktion von Zika-Viren in Vero-Zellen hemmen können.

Ressourcen für Vero-Zellen: Protokolle, Videos und mehr

• Transfektion von Vero-Zellen: Dieser Link führt Sie durch ein Transfektionsprotokoll für Vero-Zellen.
• Transfektion der Vero-Zelllinie: Dieses Video erklärt ein Transfektionsprotokoll für die Vero-Zelllinie.
• Subkultivierung von Vero-Zellen: Dieses Video beschreibt allgemeine Empfehlungen zur Subkultivierung für adhärente Zelllinien.

Zellkultur-Protokolle

• Vero-Zellen kultivieren: Diese Website enthält ein gut erklärtes Protokoll für die Kultivierung von Vero-Zellen.
• Vero-Zellkultur: Dieses Dokument kann Ihnen helfen, das Protokoll für die Vermehrung, Erhaltung und das Einfrieren von Vero-Zellen zu lernen.

Referenzen

1. Ammerman, N.C., M. Beier-Sexton, und A.F. Azad, Growth and maintenance of Vero cell lines. Aktuelle Protokolle in der Mikrobiologie, 2008. 11(1): p. A. 4E. 1-A. 4E. 7.
2. Pato, T.P., et al., Purification of yellow fever virus produced in Vero cells for inactivated vaccine manufacture. Vaccine, 2019. 37(24): p. 3214-3220.
3. Aliyu-Amoo, H., et al., Antiproliferative Wirkung von Extrakten und Fraktionen aus der Wurzel von Terminalia avicennioides (Combretaceae) Guill und Perr. auf HepG2- und Vero-Zelllinien. Clinical Phytoscience, 2021, 7(1): S. 1-7.
4. Yao, P., et al., Isolierung und Wachstumseigenschaften von SARS-CoV-2 in Vero-Zellen. Virologica Sinica, 2020. 35(3): p. 348-350.
5. Park, B.K., et al., Differential signaling and virus production in Calu-3 cells and Vero cells upon SARS-CoV-2 infection. Biomolecules & Therapeutics, 2021. 29(3): p. 273.