Die tierische Zelle in Zellkultur by Richard Schindler

By Richard Schindler

Die ersten erfolgreichen Versuche zur Züchtung tierischer Zellen außerhalb des Organismus reichen zurück in den Beginn unseres Jahrhunderts. 1907 gelang HARRI­ SON durch Explantation von Gewebsstücken aus Froschembryonen der Nachweis, daß in der Embryonalentwicklung die Neuriten als Fortsätze der Nervenzelle ohne Be­ teiligung anderer Zellen gebildet werden, und daß damit eine spezifische celluläre Funktion auch außerhalb des Gesamtorganismus zu beobachten ist [310,311]. Außer­ dem konnte CARREL 1912 zeigen, daß es bei Verwendung einer geeigneten Nährlö­ sung und deren regelmäßiger Erneuerung möglich ist, Kulturen tierischer Gewebe beliebig lange im Zustand aktiver Proliferation und Zellvermehrung zu erhalten [76]. Die Methodik CARRELS battle derjenigen von HARRISON recht ähnlich: in bei den Fällen wurden die Kulturen durch Einbettung eines kleinen Gewebsstückes in ein Gel - im einen Fall bestehend aus einer Mischung von Blutplasma und Embryo­ extrakt, im anderen aus Froschlymphe - hergestellt. In der Zielsetzung jedoch unter­ scheiden sich die beschriebenen Versuche voneinander in grundsätzlicher Weise. HARRISON ging es um die Untersuchung einer spezifischen Funktion unter Bedingun­ gen in vitro, während CARRELS Bemühungen auf die unbeschränkte Fortsetzung der Zellvermehrung außerhalb des Gesamtorganismus ausgerichtet waren. Es zeigte sich schon bald, daß im allgemeinen Zellfunktion und Zell vermehrung in vitro gewissermaßen antagonistische Prozesse darstellen. Nach Explantation eines Gewebsstückes in einem Plasma-Gel läßt sich nämlich nach kurzer Zeit eine zuneh­ mende Desorganisation, vor allem an den Rändern des Gewebsstückes, durch Zell­ auswanderung und Zellteilung beobachten [520]. Mit dem Verlust der spezifischen Struktur geht dann meist auch ein Verlust der typischen Zellfunktionen einher.

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Hier wird es sich im allgemeinen um zeitlich begrenzte Kulturen handeln, da die Endstufen der Zelldifferenzierung meist nicht mehr zur Vermehrung befähigt sind. Anderseits kommen im Gegensatz zur Frage der Erhaltung von Zellfunktionen Krebszellen als Modellsysteme für die Untersuchung der Zelldifferenzierung nicht in Betracht. Als Beispiele solcher Differenzierungsvorgänge in Zellkulturen sind die Bildung von Spermatocyten in vitro [368,369] und die Produktion von Mastzellen in aus Thymus gewonnenen Kulturen zu erwähnen [253, 32 Spezifische Zellfunktionen 254].

Versuche mit isolierten Zellen haben dann bestätigt, daß es tatsächlich die Vorläufer der Muskelzellen sind, die vor der Differenzierung diese beträchtliche Zahl von Zellteilungen durchlaufen [382,383]. Das heißt also, daß die Fähigkeit zur Differenzierung unter den Kulturbedingungen während einer Periode rascher Zellvermehrung erhalten bleibt. Weiterhin hat sich aber auch ergeben, daß durch Variation des Nährmediums der Anteil der aus den einzelnen Zellen hervorgehenden Muskelzell-Kolonien gegenüber den nicht-differenzierten Kolonien verändert werden kann, daß also je nach den Umweltbedingungen das "Gedächtnis" einer Zelle für die ihren Nachkommen zugedachte Funktion erhalten bleibt oder aber irreversibel verloren gehen kann [383,566].

Um eine möglichst weitgehende Synchronisierung zu erhalten, muß die DNSSynthese während einer gewissen, nicht zu kurzen Zeit gehemmt werden. Wird jedoch das Zeitintervall zwischen Zugabe des Hemmstoffes und Zugabe von Thymidin über eine bestimmte Zeit dauer ausgedehnt, geht infolge der andauernden Blokkierung der DNS-Synthese die Vermehrungsfähigkeit eines zunehmenden Teils der Zellen verloren. Daneben führt die Gegenwart von FUDR nach relativ kurzer Zeit zu Chromosomen-Schäden in den Zellen [349].

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