Zellkultur

Kultur der Zellen

Will man Zellen erforschen, muss man sie erst einmal kultivieren. Im Fall der Zellen bedeutet das, sie erfolgreich im Labor zu züchten. Dazu werden Zellen aus dem gewünschten Organ isoliert und anschließend vermehrt. Eine solche Primärzellkultur birgt jedoch einige Probleme.

Den größten Nachteil stellt die begrenzte Lebensdauer der Körperzellen von wenigen Wochen dar. Für die Mehrzahl der Versuche werden Zellen deshalb bei Zelllinien-Sammlungen eingekauft. Vom Menschen und von gut 150 Tierarten sind insgesamt über 4000 Zelllinien kommerziell erhältlich. Diese Zellen stammen meist von Tumoren ab oder wurden nachträglich so verändert, dass sie über mehrere Monate hinweg ungehemmt wachsen.

Im Labor müssen die Zellen einiges aushalten: Gelagert bei -196°C in flüssigem Stickstoff, werden sie ins Labor geliefert, vorsichtig aufgetaut und in speziellen Kulturgefäßen ausgesät. Von da an wollen die Zellen gehegt und gepflegt werden. Jeden Tag werden sie unter dem Mikroskop auf ihr Befinden, Aussehen und Wachstum überprüft. Darüber hinaus werden sie alle zwei bis drei Tage geerntet, in neue Kulturgefäße aufgeteilt und gefüttert. Lässt man die Zellen zu dicht wachsen, kann das zur Folge haben, dass sie aufhören sich zu teilen.

Die Vermehrung der Zellen erfolgt im Inkubator, einem Schrank, der die Bedingungen des Körpers nachahmt. Temperatur und pH-Wert müssen genau auf die jeweilige Zellart abgestimmt sein. Das gleiche gilt für das Zellfutter, Medium genannt: Es enthält als Grundlage unter anderem Zucker, Salze, Spurenelemente, Vitamine und ein Serum, das alle wichtigen Wachstumsfaktoren enthält.

Auch Antibiotika fehlen in keinem Zellkulturmedium. Diese sind allerdings nicht für die Zellen bestimmt, sondern gegen Bakterien und Pilze. Denn auch für die Mikroorganismen stellt das nährstoffhaltige Medium ein gefundenes Fressen dar. Gelangen nur einige wenige in ein Medium ohne Antibiotika, nehmen deren Nachkommen innerhalb weniger Stunden im Kulturgefäß überhand. Das stellt dann den Super-GAU einer Zellkultur dar: Die Zellen sterben ab und wichtige Versuche müssen abgebrochen werden. Zellkulturen werden daher nur unter einer Sterilbank gehandhabt. Hier sorgen Filter für einen schmutz– und keimfreien Luftstrom. Zusätzlich töten Desinfektionsmittel und UV-Licht Mikroben auf den Oberflächen der Sterilbank ab. Alles, was mit den Zellen in Berührung kommt, — Medium, Kulturgefäße, Pipetten und auch die Hände des Laboranten — muss unbedingt keimfrei sein.

Wenn die Zellen sich wohlfühlen, kann mit den Versuchen begonnen werden. Vorgänge im Inneren der Zellen werden untersucht, ebenso die Auswirkung äußerer Umwelteinflüsse auf die Zellen. Häufiges Ziel ist es, Gene in Zellen einzuschleusen, um deren Funktion zu analysieren. Auch Viren und intrazelluläre Bakterien werden mit Hilfe der Zellkultur erforscht. Indem man potentielle Medikamente zunächst in der Zellkultur testet, fallen viele Tierversuche weg. Die Zellkultur stößt allerdings an ihre Grenzen, wenn es darum geht, Vorgänge in größeren Zellverbänden und Geweben zu untersuchen.

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