-»Diese Ausgabe ist für Browser ohne zureichende CSS-Unterstützung gedacht und richtet sich vor allem an Sehbehinderte. Alle Inhalte sind auch mit älteren Browsern voll nutzbar. Für eine grafisch ansprechendere Ansicht verwenden Sie aber bitte einen moder
Beginn Sprachwahl
Beginn Inhaltsbereich
Beginn Navigator
Ende Navigator
Viele Forscher in den Biowissenschaften arbeiten mit Zellkulturen, aber vertraut mit ihnen scheinen längst nicht alle zu sein. Die Ulmer Biologin Silke Brüderlein vom Institut für Pathologie ist Zellkulturspezialistin und kennt dieses Problem nur zu gut.
Krebsforscher untersuchen an immortalisierten Tumorzelllinien die Biologie des Tumors und gewinnen daraus beispielsweise wichtige präklinische Erkenntnisse zu möglichen therapeutischen Angriffspunkten. Deshalb sollte man mit den richtigen Zelllinien arbeiten. Das klingt selbstverständlich, ist es aber nicht. Silke Brüderlein kann ein garstig' Lied davon singen.
Sie untersuchte mit Kollegen aus den USA die fünf weltweit verfügbaren Chordom-Zelllinien. Das Ergebnis ihrer molekularen, genetischen und morphologischen Charakterisierung fiel ernüchternd aus: Drei Chordom-Zelllinien waren schlicht keine, einer fehlten die Chordom-typischen Biomarker, obwohl sie wohl von Chordom-Zellen stammten, und eine vorgebliche Zelllinie stammte von der Maus und nicht von menschlichem Gewebe. Lediglich ihre eigenen, selbst etablierten Zelllinien eigneten sich als Arbeitinstrument für die biomedizinische Forschergemeinde.
Was macht die Arbeit an Zellkulturen, was deren Etablierung so schwierig und heikel? Der Spezialistin Brüderlein fallen Antworten darauf nicht leicht, denn die offenbar weit verbreitete Unkenntnis im Umgang mit Zellen ist für sie schwer nachvollziehbar. „Der Trick ist einfach: Man muss den Zellen ansehen, wenn man eingreifen muss. Dazu muss man wissen, wie Zellen aussehen, wenn es ihnen gut geht."
Oft, so Brüderlein, misslinge bereits die Unterscheidung von normaler Zelle und Tumorzelle. Da verwundert es sie auch nicht, wenn Zellen über das Wochenende sich „überfressen", weil sie zu viel Medium in ihre Schalen bekommen haben und deshalb ihr Wachstum einstellen, weil sie keine Wachstumsfaktoren mehr produzieren können im zu stark verdünnten Medium.
Die Zellkulturspezialistin muss nicht lange überlegen, wenn sie nach typischen Fehlern beim Anlegen einer Zellkultur gefragt wird. So halte sich in Europa immer noch die irrige Meinung, fetales Kälberserum (FKS) für das Nährmedium müsse bei 56 Grad Celsius inaktiviert werden. Damit aber nimmt man das schnelle Dahinscheiden von Zellen in Kauf, selbst von so robusten und schnellwachsenden wie Liposarkom-Zellen. Denn mit der Erhitzung gehen viele Wachstumsfaktoren der Zellen zugrunde. Ursprünglich habe man Serum von erwachsenen Rindern verwendet, dessen Immunsystem (Komplementsystem) ausgeschaltet werden musste, das den Feten aber fehle.
Eine im Wortsinne wirkliche Todsünde begeht, wer dem Nährmedium kein Glutamin oder zu wenig davon (Tumorzellen brauchen bis zu vier Mal mehr als gesunde/normale Zellen) zugibt. Spätestens 24 Stunden später wird damit das Todesurteil an Tumorzellen vollstreckt. Meiden sollte jemand, der neue Zelllinien entwickelt, in jedem Fall auf dem Markt angebotenes stabilisiertes Glutamin. Das weise zwar eine längere Halbwertszeit auf, nur leider vertrügen es die meisten Zellen nicht, sagt Brüderlein kopfschüttelnd.
Die Etablierung ihrer ersten (damals die weltweit einzige) Chordom-Zelllinie 2003 geschah zufällig, weil eine junge angehende Ärztin ein nahezu unbekanntes Forschungsfeld suchte und Silke Brüderlein diese etablierte. Von dem seltenen Knochentumor Chordom wusste man damals fast nichts.
Ihre zweite Zelllinie - eine dritte wird gerade entwickelt - ist für das finanziell nicht üppig ausgestattete Ulmer Institut eine willkommene Unterstützung. Für die Chordom-Forscher eröffnen sich mit dem zellulären Modell neue Möglichkeiten zur Klärung der weitgehend unbekannten Pathogenese. Die US-Stiftung hat die erste Zelllinie inzwischen an mehr als 30 Labore, die zweite an zwölf Labore verteilt.
Die üblichen Tumoren sind für Brüderlein nicht interessant, auch weil man diese von Zellbanken wie der American Type Culture Collection (ATCC), der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) oder der European Collection of Cell Cultures (ECACC) erhält. Ihr Biomaterial erhält sie von den Ulmer Kliniken und auch von außerhalb und seit neuestem aus Stanmore, England.
Je nach Tumorgröße verfügt man über eine Reihe von Fläschchen. Danach sollte man am Tag danach praktischerweise die Überstände sammeln, zentrifugieren und daraus wieder eine Flasche ansetzen, schildert Brüderlein das weitere Vorgehen, das feinsäuberlich im Labortagebuch dokumentiert ist. Das scheinbar umständliche Prozedere sei sinnvoll, weil sich in den Überständen zwar totes Zellmaterial befinden kann, aber eben auch Tumorzellen, die sich noch nicht im Gefäß angesetzt haben, weil sie zwischen Normalzellen sitzen. „Sie wissen nie, welche Flasche nach vier Wochen die beste ist."
Deshalb verfährt Brüderlein von Anfang an möglichst unterschiedlich, kippt nie irgendetwas weg. Damit, erklärt sie, erhöhe sich die Chance, die erwünschten Zellen in möglichst reiner Form zu erhalten, um mit dieser Probe die Primärkultur zu etablieren. Durch ständige Subkultivierung soll das Verhältnis Tumorzellen zum Rest verändert und den Tumorzellen ein Vorteil verschafft werden. „Gewonnen hat man bei Chordom-Zellen, wenn sich im Kulturgefäß nach der dritten oder vierten Passage nur noch Tumorzellen befinden." Wann die Zellen ein neues Medium benötigen? Brüderleins Antwort: „Man muss es schlicht irgendwie lernen, muss dafür ein Gefühl entwickeln."
Wann können aus der Primärkultur Subkulturen entwickelt werden? Chordom-Zellen sind „eigentlich völlig problemlose Tumorzellen, weil sie fast immer anwachsen, sagt Brüderlein. Allerdings wachsen sie - wie auch im menschlichen Organismus - sehr langsam, brauchen mehr als fünf Tage für eine Teilung. Mitunter kann es ein Vierteljahr bis zur ersten Subkultur dauern, meistens dauere es zwei Monate bis zur zweiten und einen weiteren Monat bis zur dritten. Mit anderen Worten: Für ihre zweite Chordom-Zelllinie benötigte Brüderlein ein gutes Jahr. Im Fall von Kolonkarzinom-Zellen wird die Geduld des Zellzüchters weit mehr gefordert. Nimmt man diese Zellen in Kultur, sterben tagtäglich 70 Prozent von ihnen ab, sagt Brüderlein.
Eine Zelllinie ist charakterisiert, wenn sie sich über mehrere Passagen phänotypisch nicht verändert, das heißt beispielsweise, dass die Zellen nicht größer werden dürfen oder keine Anzeichen von Alterung aufweisen. Auf chromosomaler Ebene bedeutet das, dass die Tumorzellen mehr als 46 Chromosomen besitzen müssen, im Fall von Chordom-Zellen durchschnittlich 56 Chromosomen mit zahlreichen Translokationen; auch die vergleichende genomische Hybridisierung (zur Untersuchung des chromosomalen Ungleichgewichts) muss mehr oder weniger konstant sein: In den meisten, nicht aber in allen Fällen müssen diese Zellen das Brachyury-Gen exprimieren, das deshalb als Biomarker gilt.
Im prall gefüllten Brutschrank zieht Brüderlein gerade ihre dritte Chordom-Zelllinie heran. Zelltypen wie ihre U-CDS Zelllinien, fusselartige dendritische Zellen, die unter dem Mikroskop die Form einer Spinne haben, können sie regelrecht begeistern. Und man beginnt zu verstehen, was die Biologin meinte, als sie sagte, sie habe einen grünen Daumen. Lachend schiebt sie nach „Pflanzen wachsen bei mir auch. Bei mir wächst alles. Was bei mir nicht wächst, wächst nirgends."
Zur Zellkultur ist die Biologin eher zufällig gestoßen. Als studentische Hilfskraft, die Geld verdienen wollte, landete sie in der Humangenetik der Erlanger Uniklinik, blieb dort hängen. Mit der Zeit lernte sie dazu, lautet die lakonisch untertreibende Erklärung. Irgendwann, so darf man vermuten, wurde daraus eine Passion, von der jetzt forschende Onkologen profitieren.

Literatur/Quellen:
Silke Brüderlein, Joshua B. Sommer,Michael Kelley et al.: Molecular Characterization of Putative Chordoma Cell Lines, Hindawi Publishing Corporation, Sarcoma,Volume 2010, Article ID 630129, 14 pages, doi:10.1155/2010/630129.
http://www.chordomafoundation.org
Liste falscher Leukämie- und Lymphom-Zelllinien:
http://www.dsmz.de/human_and_animal_cell_lines/main.php?contentleft_id=97
Beginn Hauptnavigation
Ende Hauptnavigation
für Unternehmen und Forschungseinrichtungen