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3D-Zellkultur

3D-Zellkultur bezeichnet die Anordnung von Zellen in einer mikrostrukturierten dreidimensionalen Kultivierungsumgebung unter in vitro Bedingungen. So wie die Organe im Körper eine räumliche Orientierung einnehmen, soll dies auch in Zellkulturen realisiert werden. Der Begriff 3D-Zellkultur umfasst dabei ein breites Spektrum von Konzepten. Diesen lassen sich die Kultivierung der Zellen in Hydrogelen, in dreidimensional geformten Kunststoffsubstraten (Scaffolds), als zelluläre Aggregate mit einem frei bestimmbaren Durchmesser (Sphäroide), aber auch Gewebeschnitte zuordnen. Alle diese Ansätze fördern die Entstehung eines Mikrogewebes. Die 3D-Zellkultur versucht, organspezifische Bedingungen weitest möglich zu berücksichtigen und greift dabei zumeist auf die Verarbeitung von Kunststoffen, aber auch Naturstoffen zurück, die sich bereits als anwendbar für Zellkulturen erwiesen haben. Aktuell gibt es einzelne kommerzielle Hersteller für 3D-Zellkultivierungssysteme und mehrere akademische Ansätze.

Die 3D-Zellkultur und ihre Einsatzmöglichkeiten

Es gibt vielfältige Hinweise in der wissenschaftlichen Fachliteratur, dass ein organähnliches Verhalten der Zellkultur zu aussagekräftigeren Ergebnissen führt, wenn die Wirkungsweise eines neuen Medikamentes getestet werden soll und dabei Rückschlüsse bezüglich seiner Pharmakokinetik und Pharmakodynamik gezogen werden müssen. Es existieren verschiedene 3D-Organmodelle für den jeweiligen Eintritts- und Wirkungsort des Stoffes, so zum Beispiel für Haut, Leber, Bauchspeicheldrüse oder die Lunge. Andere Anwendungsgebiete sind die Erforschung von Stammzellen[1] oder auch die Tumorforschung[2] Ausserdem finden 3D- Zellkulturen Einsatz im Forschungsbereich Regenerative Medizin, um beispielsweise Implantate für Knorpel zu erzeugen oder um Wundheilungsprozesse zu erleichtern.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. "Meng X, Leslie P, Zhang Y, Dong J. Stem cells in a three-dimensional scaffold environment.Springerplus. 2014 Feb 11;3:80. eCollection 2014"
  2. "Leung M, Kievit FM, Florczyk SJ, Veiseh O, Wu J, Park JO, Zhang MQ. 2010. Chitosan-Alginate Scaffold Culture System for Hepatocellular Carcinoma Increases Malignancy and Drug Resistance. Pharm Res-Dordr 27(9):1939-1948"