Humane Zell Linien werden durch Zellkultur gewonnen. Dabei wird menschliches Gewebe in einem speziellen Nährmedium so aufbereitet, dass es auch außerhalb des Organismus überleben und sich sogar vermehren kann. Humane Zelllinien nehmen in der modernen Forschung, Entwicklung und Medizin eine zentrale Position ein und dienen unter anderem der Herstellung von Impfstoffen und Arzneimitteln.
Übersicht
Zellkultur und humane Zelllinien
Die Kultivierung von Zellen in einem Nährmedium außerhalb des Organismus wird als Zellkultur bezeichnet. Als Zelllinien bezeichnet man Zellen einer Gewebeart, die sich in der Zellkultur uneingeschränkt fortpflanzen können. Humane Zelllinien sind Zellkulturen menschlichen Ursprungs. Die Zellen werden dem menschlichen Gewebe entnommen und anschließend in einem Kulturmedium weitergezüchtet. Auf diese Weise können sie im Nährmedium weiterleben und sich vermehren.
In den Jahren 1951/1952 gelang es erstmals, aus menschlichen Zellen eine dauerhafte humane Zelllinie außerhalb des menschlichen Organismus anzulegen. Die sogenannten HeLa-Zellen wurden damals aus dem Zervixkarzinom einer Amerikanerin namens Henrietta Lacks entnommen. Bis heute werden diese humanen Zelllinien in zahlreichen Labors auf der ganzen Welt kultiviert. Mittlerweile verfügen Zellkultur-Sammlungen auf der ganzen Welt über mehrere tausend verschiedene Zelllinien.
Herstellung von humanen Zelllinien
Humane Zelllinien werden in einem Nährmedium hergestellt, welches sich außerhalb des Organismus befindet. Dabei wird zwischen der Herstellung von Primärkulturen und immortalisierten Zelllinien unterschieden. Unter der Primärkultur versteht man eine Zellkultur, die direkt aus dem Gewebe gewonnen wurde und nicht immortalisiert, also nicht unsterblich ist. Normalerweise sterben Zelllinien bei der Weiterzucht nach wenigen Passagen wieder ab. Wenn das DNA-Profil der Primärkultur aufgrund einer Zelltransformation unbegrenzt weiterkultiviert werden kann, spricht man von immortalisierten Zellen. Diese entgehen dem programmierten Zelltod. Immortalisierte Zelllinien können sich somit beliebig häufig teilen und deshalb unbegrenzt vermehren lassen. Sie bieten zudem den Vorteil der Resistenz gegen schnelles Gefrieren und Auftauen und der Uniformität der Zellen.
Humane Zelllinien können aus unterschiedlichen Geweben wie einzelnen Organen oder ganzen Embryonen hergestellt werden. Um eine Primärkultur anzulegen, wird das entnommene Gewebe mit einer Protease wie beispielsweise Trypsin behandelt. Dieses sorgt dafür, dass die Proteine, die den Zellverband aufrechterhalten, abgebaut werden. Auf diese Weise werden die Zellen gezielt vereinzelt. Um die Zellen zur Teilung anzuregen, können Wachstumsfaktoren hinzugegeben werden.
Bei der Herstellung von humanen Zelllinien spielt die Wahl des richtigen Kulturmediums eine wichtige Rolle. Das Medium muss so beschaffen sein, dass die Zellen in der Lage sind, ihre typischen Zellfunktionen auszuführen und die Möglichkeit des Wachstums, der Differenzierung und der Proliferation gegeben ist. Dies erfordert die Wahl des richtigen pH-Wertes und des Puffersystems, die passende Temperatur und Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxid-Konzentration sowie die ideale Menge an Vitaminen, Salzen und Aminosäuren.
Die Zusammensetzung des Nährmediums hängt stark vom Zelltyp ab. Die meisten Nährmedien bestehen überwiegend aus Vitaminen, Aminosäuren, anorganischen Salzen, Puffergemischen und Glutamin als Kohlenstoffquelle. Daneben enthalten sie in der Regel ein Serum, beispielsweise fetales Kälberserum. Dieses versorgt die Kultur mit wachstumsfördernden Nährstoffen wie Spurenelementen, Proteinen, Lipiden und Hormonen. Um den pH-Wert des Mediums zu kontrollieren, werden zusätzlich Farbindikatoren beigegeben.
Verwendung von humanen Zelllinien
Seit den 1950er Jahren haben Zelllinien einen festen Platz in der Wissenschaft und werden zu verschiedenen Zwecken eingesetzt. Sie finden sowohl in der Forschung und der Entwicklung als auch in der modernen Medizin Anwendung. Anhand der Zellkulturen kann die Wissenschaft zahlreiche zelluläre Prozesse wie den Stoffwechsel und die Zellteilung untersuchen. Zudem werden kultivierte Zellen eingesetzt, um Tests und Versuche zur Wirkung von bestimmten Substanzen durchzuführen. Aus diesem Grund kann die Zellkultur dazu beitragen, Versuche an Menschen und Tieren drastisch zu reduzieren.
Besonders in der Medizin kommen humane Zelllinien häufig zum Einsatz. Sie nehmen einen wichtigen Platz in der Herstellung von molekularen Produkten wie beispielsweise Impfstoffen, Enzymen und monoklonalen Antikörpern ein. Zudem sind sie für die Krebsforschung mittlerweile unerlässlich.