Zelllinien - Herausforderungen, Anwendungen und Umfang der Forschung

At the base of large scale experimental Forschung in Molekularbiologie lies the use of cell lines. Artificially generated, continuously growing and instrumental in diagnosis and treatment discoveries, cell lines don’t need further introduction. Their primary categorization considers morphological features as well as the root tissue for isolation as the basis of distinction. However, large scale research has indicated stark differences between primary cells and the cell lines developed using them. What makes these in vitro biological ingredients such constitutive resources for R&D? What are the possible reasons for the gap in their applicability? These have been recursive questions for the Cell Line Development (CLD) industry. Here, we talk about the improvements that have been made in order to streamline their applicability and reduce the bottlenecks. Here are some application of cell lines

Konflikt um die Verwendung von Zelllinien

Nachdem jahrzehntelang mit kontinuierlichen Zelllinien geforscht wurde, die als genotypisch und phänotypisch homogen galten, steht den Wissenschaftlern heute eine Vielzahl von Zelllinienrepertoires zur Auswahl. Es sind 3600 Zelllinien verfügbar, die aus 150 biologischen Arten entwickelt wurden. Ausgehend von der Sertoli-Zelllinie der Maus (MSC-1), Hepa1-6, HeLa und klonalen Zelllinien hat die CLD eine ganz neue Reise angetreten. Den Forschern stehen nun verschiedene künstlich erzeugte Zelllinien zur Verfügung, die so weit gehen, dass embryonale und Nabelschnurstammzellen für neue CLD verwendet werden.

Andererseits ist der Umgang mit Zelllinien für die Forscher eine große Herausforderung, da er zu abnormalen Ergebnissen und zu einer Verschwendung von Ressourcen führt. Gurvinder Kaur et al. (2012) zeigten, dass Sertoli-Zellen der Maus wichtigere immunologische Eigenschaften aufweisen als MSC-1-Linien. Hughes et al. (2007) wiesen auf den Verlust der phänotypischen Qualität von 18-36% aufgrund von Fehlidentifikationen und Kreuzkontaminationen hin. Kürzlich, Ovarialzellen des chinesischen Hamsters (CHOs) became increasingly difficult to use for synthesizing a class of Biopharmaceuticals known as “Biologics”. Consequently, the reasons for the lack of cell lines’ applicability are cited as higher frequencies of mutations in cell lines, uncontrolled clonal selection within cell passages and limitations in transforming them for clinically relevant in vitro Modelle.

Anwendung von Zelllinien

Dennoch sind Zelllinien nach wie vor die kosteneffizientesten und ethisch vertretbarsten Ressourcen für die Durchführung wissenschaftlicher Forschung. Ihre Entwicklung wurde aufgrund ihrer phänotypischen und genotypischen Homogenität über wiederkehrende Zellpopulationen idealisiert. In den letzten Jahrzehnten waren die Lebensfähigkeit und leichte Verfügbarkeit von Zelllinien der Grund dafür, dass fast alle wissenschaftlichen Entwicklungen auf Zelllinien basierten. Kein Wunder, dass sie unter anderem für die Herstellung von Antikörpern, die Entwicklung von Impfstoffen, Arzneimitteltests, genetische Funktionsstudien, Studien zum Wachstum von Krebszellen und die Entwicklung künstlicher Haut verwendet werden.

New cell lines are being continually developed to find Biomarker for cancer, skin diseases, lung dysfunctions and better visualization of tumor cells. Since cell lines mimic cellular homogeneity of almost all human tissues and are used to create in vitro models, procuring and maintaining cell lines remains imperative, with new guidelines and protocols coming in every year by CLD companies. Sigma Aldrich, Thermo Fisher Scientific, Lonza, and The Horizon are the companies that have continually developed and evolved cell lines in terms of cytogenetic variants.

Der Weg nach vorn

Angesichts der widersprüchlichen Ergebnisse bei der Verwendung von Zelllinien gegenüber primären Zelllinien stehen die Forscher vor der schwierigen Aufgabe zu entscheiden, welche zelluläre Ressource verwendet werden sollte. Die Antwort auf diese Frage liegt in Methoden der Zelllinienentwicklung (CLE) und in 3D-Zellkulturen. Diese neuartigen Ansätze beruhen auf der Gewinnung menschlicher Primärzellen und/oder tierischer Zellen aus Wurzelgeweben und ihrer Kultivierung mit selektiven Medien in allen drei Dimensionen, wobei die Zellen kugelförmige Aggregate, so genannte Sphäroide, bilden können. Zu den Wachstumsbedingungen für 3D-Zellkulturen gehören die Verwendung von Polymermatten, z. B. Polystyrolmatten, ECM-Fasern auf Polycarbonatbasis, kollagene Matten und künstlich hergestellte In-vitro-Substrate, die insgesamt als Scaffolds bezeichnet werden.

CLE is an advanced technology enabling CLDs design cell lines by using CRISPR Produkte. Thermo Fisher Scientific entwickelt neue Zelllinien unter Verwendung einer Vielzahl bereits verfügbarer Zelllinien entsprechend den Anforderungen der Forschungsprojekte, die von den mit ihr zusammenarbeitenden Kunden gewünscht werden. Dadurch werden Krebszellstudien, künstliches Organwachstum und neue Behandlungen besser auf lebendes menschliches Gewebe abgestimmt und Kontaminationen und unkontrollierte Mutationen werden vermieden. Dies waren Anwendungen von Zelllinien.

If you’re looking to consult an expert or collaborate with a scientist on CLE, get in touch with a qualifizierte Fachkraft auf Kolabtree.

Willkommen in der Zukunft!