Vero-Zellen: Wegweisend in der Virusforschung und bei der Impfstoffentwicklung

Die Vero-Zelllinie, ein immortalisiertes Säugetierzellmodell, das aus den Nierenepithelzellen des Afrikanischen Grünen Affen gewonnen wurde, steht an der Spitze der Forschung in den Bereichen Virologie, Mikrobiologie sowie Zell- und Molekularbiologie. Ihre breite Anwendung erstreckt sich auf die Impfstoffentwicklung, pharmazeutische Screenings sowie die Erforschung der Biologie von Viren und Parasiten, der Tumorimmunologie und immuntherapeutischer Strategien.

Herkunft und wesentliche Merkmale von Vero-Zellen

Die Auseinandersetzung mit einer Zelllinie wie Vero wirft mehrere Fragen auf: Was genau sind Vero-Zellen? Wie wurde die Vero-Zelllinie etabliert? Welche Geschichte steckt hinter dem Namen „Vero“? Dieser Abschnitt soll die Entstehung und die wichtigsten Eigenschaften von Vero-Zellen erläutern.

Die Entstehung der Vero-Zelllinie geht auf das Jahr 1962 zurück und hat ihren Ursprung in den Nierenepithelzellen des afrikanischen Grünen Meerkatzen. Diese Linie wurde von Y. Kawakita und Yasumura an der Chiba-Universität in Japan kultiviert. Der Begriff „Vero“ leitet sich vom Esperanto-Wort „Verda reno“ ab, was „grüne Niere“ bedeutet, wobei „Vero“ auch Anklang an den Begriff „Wahrheit“ findet.

Vero-Zellen bilden typischerweise Monoschichten, können sich jedoch an Suspensionskulturen anpassen und zeigen dabei eine epithelähnliche Struktur. Diese Zellen zeichnen sich durch ihre runde bis längliche Form und einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 17 µm aus. Bemerkenswert ist, dass Vero-Zellen eine hypodiploide Chromosomenzahl aufweisen, wobei die modale Chromosomenzahl bei etwa 66 % der Zellpopulation 58 beträgt, obwohl bei einem kleinen Anteil (1,7 %) der Zellen Abweichungen mit höheren Ploidien 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 insbesondere die folgenden zwei Vero-Zellklone:

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

• Vero-76-Zellen: Diese Zellen, die 1968 aus der Niere eines afrikanischen Grünen Meerkatzen gewonnen wurden, weisen die für Vero-Zellen charakteristische Epithelmorphologie auf.

Diese Varianten der Vero-Zellen spielen neben der Stammlinie weiterhin eine entscheidende Rolle bei der Förderung der virologischen Forschung und der Entwicklung medizinischer Interventionen, was ihre Bedeutung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft unterstreicht.

Informationen zur Zellkultur

Die Kultivierung von Vero-Zellen, einer Affenzelllinie, erfordert Kenntnisse über bestimmte Parameter wie Verdopplungszeit, Aussaatdichte und das geeignete Wachstumsmedium.

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

• Adhäsion: Vero-Zellen haften an Oberflächen und bilden bei der Kultivierung typischerweise Monoschichten.

• Aussaatdichte: Es empfiehlt sich, mit einer Aussaatdichte von 1 × 10⁴ Zellen/cm² zu beginnen. Um adhärente Vero-Zellen zu kultivieren, waschen Sie diese mit PBS und behandeln Sie sie mit Accutase, um sie abzulösen. Nach dem Ablösen zentrifugieren Sie die Zellen, resuspendieren Sie sie in frischem Medium und überführen Sie sie in neue Kulturflaschen.

• 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 erneuert werden.

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

• Lagerung: Zur Langzeitlagerung sollten Vero-Zellen bei Temperaturen unter -150 °C aufbewahrt werden, entweder in einem Ultra-Tiefkühlschrank oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff.

• Einfrierverfahren und Medium: Verwenden Sie zur Kryokonservierung CM-1 oder CM-ACF oder das Wachstumsmedium mit FBS und DMSO als Einfriermedium. Wenden Sie eine langsame Einfriertechnik an, bei der die Temperatur schrittweise um 1 °C pro Minute gesenkt wird.

• Auftauvorgang: Tauen Sie die Vero-Zellen auf, indem Sie den Behälter in ein 37 °C warmes Wasserbad tauchen und ihn 40–60 Sekunden lang sanft schütteln. Anschließend die Zellen in frischem Medium verdünnen, zentrifugieren, um das Kryoprotektivum zu entfernen, in frischem Wachstumsmedium resuspendieren und zur Erholung und zum Wachstum in einen neuen Kolben überführen.

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

Anwendungen der Vero-Zelllinie in der Forschung

Die Vero-Zelllinie findet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Zellbiologie und Virologie. Im Folgenden werden einige davon näher erläutert.

Vero-Zellen in der Virusforschung und Impfstoffherstellung

Vero-Zellen, die aus Nierenzellen des afrikanischen Grünen Meeraffen gewonnen werden, sind zu einem festen Bestandteil der Bioprozessentwicklung von Impfstoffen gegen verschiedene Viren geworden, darunter das Poliovirus und das Japanische Enzephalitis-Virus. Ihre Anpassungsfähigkeit sowohl in Adhäsions- als auch in Suspensionskulturen und ihre breite Viruskompatibilität, einschließlich für Erreger wie das Des-Petits-Ruminants-Virus, unterstreichen ihre Bedeutung bei der Virusisolierung und der Impfstoffentwicklung.

Zahlreiche Studien haben Vero-Zellen für die Herstellung von Humanimpfstoffen genutzt. So zeigte beispielsweise eine bemerkenswerte, im Jahr 2019 veröffentlichte Studie den Einsatz von Vero-Zellen bei der Entwicklung eines inaktivierten Impfstoffs gegen das Gelbfiebervirus [2].

Vero-Zellen werden häufig in Studien zu Virusinfektionen eingesetzt, wie beispielsweise in einer im Jahr 2020 durchgeführten Studie, bei der Vero-Zellen mit verschiedenen Isolaten des SARS-CoV-2-Virus infiziert wurden, um die Wachstumseigenschaften des Virus zu untersuchen [4]. In ähnlicher Weise untersuchte eine weitere Studie die Zellreaktionen auf eine SARS-CoV-2-Infektion unter Verwendung einer Vero-Zellkultur [5].

Die Rolle von Vero-Zellen im Tissue Engineering und in der Entwicklung von Upstream-Bioprozessen

Über die Impfstoffproduktion hinaus leisten Vero-Zellen einen Beitrag zum Tissue Engineering und zum breiteren Feld der Bioprozessentwicklung, was die Notwendigkeit einer fortlaufenden Erforschung ihrer Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten unterstreicht. Die Auswahl geeigneter Vero-Zell-Sublinien ist entscheidend, um ihr Potenzial in der Biotechnologie- und Pharmaindustrie voll auszuschöpfen.

Einsatz von Vero-Zellen bei Wirksamkeits- und Sicherheitstests von Arzneimitteln

Vero-Zellen werden häufig bei Arzneimitteltests eingesetzt, um die Wirksamkeit und Sicherheit pharmazeutischer Wirkstoffe zu bewerten. Diese Zellen gelten oft als Standardmodell für normale Nierenzellen in Studien, die die zytotoxischen Wirkungen verschiedener Medikamente und Therapeutika untersuchen. So ergab beispielsweise eine Studie, in der die Auswirkungen von Wurzelextrakten der Pflanze Terminalia avicennioides sowohl auf HepG2 – eine Leberkrebszelllinie – als auch auf Vero-Zellen, die aus dem Epithel von Affen-Nieren stammen, verglichen wurden, dass die Extrakte für die Krebszellen schädlicher waren als für die normalen Zellen.

Einschränkungen von Vero-Zellen

Obwohl Vero-Zellen weit verbreitet sind, weisen sie gewisse Einschränkungen auf, wie beispielsweise 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 ihres Einsatzes in verschiedenen Bioprozessen unerlässlich.

Entdecken Sie unsere Vero-Zellen und deren Derivate für bahnbrechende Forschungsanwendungen

Forschungsveröffentlichungen

Im Folgenden sind einige aktuelle und häufig zitierte Forschungsarbeiten aufgeführt, in denen Vero-Zellen eine Rolle spielen.

Anpassung von Vero-Zellen an das Wachstum in Suspension zur Produktion des Tollwutvirus in verschiedenen serumfreien Medien

Diese im „Vaccine Journal“ (2019) veröffentlichte Studie befasste sich mit der Anpassung von Vero-Zellen an das Wachstum in Suspensionskulturen, um unter Verwendung verschiedener serumfreier Medien Tollwutviren mit hohem Titer zu produzieren.

Empfindlichkeit von Toxoplasma gondii gegenüber einem ethanolischen Extrakt aus Tinospora crispa in Vero-Zellen

Dieser Artikel wurde 2019 in der Fachzeitschrift „Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine“ veröffentlicht. Die Studie legte 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 unbedenklich.

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

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

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

In dieser Studie, die 2021 in „Phytotherapy Research“ veröffentlicht wurde, wurden SARS-CoV-2-infizierte Vero-Zellen verwendet, um die therapeutische Wirkung von Resveratrol auf die Virusreplikation zu untersuchen.

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

Dieser Artikel in „Nature Scientific Reports“ (2019) legt nahe, dass lipophile Statine, d. h. Cerivastatin, Lovastatin, Fuvastatin, Simvastatin und Mevastatin, die Produktion des Zika-Virus in Vero-Zellen hemmen können.

Ressourcen zu 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 erläutert ein Transfektionsprotokoll für die Vero-Zelllinie.
• Subkultivierung von Vero-Zellen: Dieses Video beschreibt allgemeine Empfehlungen zur Subkultivierung adhärenter Zelllinien.

Zellkulturprotokolle

• Kultivierung von Vero-Zellen: Diese Website enthält ein gut verständliches Protokoll zur Kultivierung von Vero-Zellen.
• Vero-Zellkultur: Dieses Dokument kann Ihnen helfen, das Protokoll zur Vermehrung, Pflege und Einfrierung von Vero-Zellen zu erlernen.

Literaturverzeichnis

1. Ammerman, N.C., M. Beier‐Sexton und A.F. Azad, „Growth and maintenance of Vero cell lines“. Current Protocols in Microbiology, 2008. 11(1): S. A. 4E. 1–A. 4E. 7.
2. Pato, T.P. et al., Aufreinigung des in Vero-Zellen produzierten Gelbfiebervirus zur Herstellung inaktivierter Impfstoffe. Vaccine, 2019. 37(24): S. 3214–3220.
3. Aliyu-Amoo, H. et al., Antiproliferative Wirkung von Extrakten und Fraktionen 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): S. 348–350.
5. Park, B.K. et al., Unterschiedliche Signalübertragung und Virusproduktion in Calu-3-Zellen und Vero-Zellen nach einer SARS-CoV-2-Infektion. Biomolecules & Therapeutics, 2021, 29(3): S. 273.