Moin,
Kann mir vlt jemand in einfachen Worten erklären wo der
unterschied zwischen den Monolayerkulturen und der 3D-Matrix
besteht?
eine Monolayerkultur meint, dass die Zellen in einer flachen Schicht und nicht übereinander (=Multilayer) wachsen. Säht man humane Zellen am Boden eines Kulturgefäßes (Flachbodenflasche, Petrischale) aus, heften sie sich dort an (sie adhärieren) und beginnen sich zu teilen. Treffen mehrere Zellen mit ihren Zellausläufern zusammen (kontaktieren), stellen sie üblicherweise das Wachstum ein und bilden somit einen zusammenhängenden (konfluente) Zellrasen mit einer einzigen Zelllage (Monolayer). Überwindet man durch größere Mengen an Wachstumshormonen etc. die natürliche Kontakthemmung, wachsen die Zellen ggf. weiter, schieben sich in mehreren Schichten übereinander und bilden einen Multilayer.
Eine 3D-Martix ist eine Leitstruktur, in die Zellen hineinwachsen können, um sich in allen 3 Raumrichtungen auszubreiten und so ein gewebetypisches, 3-dimensionales Wachstumsmuster auszubilden. Die Matrix kann beispielsweise ein Kollagenschwamm sein, der von den Zellen bei deren Vermehrung abgebaut und durch von den Zellen produzierte Proteine und GAGs ersetzt wird. Am Ende dieser Prozedur hat man ein im Labor gezüchtetes, künstliches Gewebestück. Den Prozess nennt man Tissue Engineering.
So habe ich es bisher verstanden:
Die Knorpelzellen werden kultuviert und sollen in irgendeine
andere Art von Zellen differenzieren.
Bei den Monolayern stoßen die Zellen irgendwie auf eine andere
Art aneinander als bei der 3d-Matrix. Bei der 3d Matrix haben
wir also physiologischere Wechselwirkungen zw den Zellen als
bei den Monolayern. Stimmt das so?
Wenn man Knorpel züchten will, nimmt man üblicherweise Stammzellen aus Fettgewebe als Grundlage, die im Prinzip alle reifen Zellen der mesenchymalen Differenzierungslinie bilden können. Und diese zu reifen Knorpelzellen ausreifen zu lassen, muss man die Bedingungen des Knorpelgewebes simulieren. Dieses zeichnet sich als nicht vaskularisiertes (durchblutetes) Gewebe durch eine strikte Limitierung von Stoff- und Gastransport aus. Knorpelzellen entwickeln sich also nur, wenn man sie unter stark limitierten Wachstumsbedingungen kultiviert. Da gibt es mehrere Methoden. Üblicherweise nimmt man als Substrat schon eine Art 3-D-Matrix, indem man die Zellen in eine Art Gel einkapselt und dann in einem Reaktor kultiviert. Insofern für die Erklärung der Wirkung einer 3-dimensionalen Leitstruktur für die Zelldifferenzierung ein blödes Beispiel. Knochenzellen wären da ein besser geeignetes Beispiel, Präosteoblasten reifen nämlich nur in einer geeigneten, grobporigen Matrixstruktur zu knochenbildenden Osteoblasten heran. In einer zu fein strukturierten Matrix vermehren sie sich einfach nur und bilden Bindegewebe.
Und weil die 3d-Matrix-Zellen zu einer wünschenswerten Art von
Zellen ausdifferenzieren wachsen die auch besser im Körper
ein. Außerdem scheinen die bei der Nahrungsversorgung besser
organisiert zu sein.
Das sind alles sehr theoretische Erwägungen. Sicher kann man im Labor (in vitro) schon recht gewebeähnliche Strukturen züchten, indem man eine passende 3-D-Matrix und passende Wachstums- und Differenzierungsfaktoren zur Hilfe nimmt. Aber wenn man diese dann in einen lebenden Körper einbringt, sterben die Zellen im künstlichen Gewebepatch meist ab, wenn dieses dicker als etwa 3 mm ist. Grund dafür ist die fehlende Vaskularisierung des künstlichen Gewebestücks, wodurch die Zellen im Inneren keinen ausreichenden Zugang zu Sauerstoff und Nährstoffen haben. Deshalb ist beim Tissue Engineering von Gewebepatches für die Transplantation weniger meist mehr. Der Körper leistet selbst meist den größten Beitrag für die Geweberegeneration und oft reicht es, eine unbesiedelte Matrix zu implantieren (wenn der Defekt nicht zu ausgedehnt ist).
Wäre vlt jemand so nett und könnte mir das einfach aber
trotzdem fachlich richtig erklären? Bei den ganzen
wünschenswerten u unerwünschten Wechselwirkung blicke ich
nicht ganz durch.
Wenn du noch Fragen hast, frag ruhig.
Gruß, Jesse
