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Dienstag, 25 August 2015 17:41

Arbeitsgruppe im Portrait: Molekulare Physiologie der Niere der Medizinischen Universität Innsbruck

InVitro+Jobs stellt regelmäßig Wissenschaftler und ihre innovativen Forschungen als „Arbeitsgruppe im Portrait“ vor. Im Fokus stehen neu entwickelte Methoden, ihre Evaluation sowie der Ausblick, welche tierexperimentellen Versuchsansätze gemäß dem 3R-Prinzip (reduce, refine, replace) nach Möglichkeit reduziert und bestenfalls ersetzt werden können.

In dieser Ausgabe thematisieren wir eine wichtige Forschungsarbeit von Prof. Dr. Gerhard Gstraunthaler, Leiter der Arbeitsgruppe „Molekulare Physiologie der Niere“ an der Medizinischen Universität Innsbruck. Er hat eine humanspezifische Methode entwickelt, mit der das fetale Kälberserum, ein Bestandteil in fast allen Nährmedien in der Zellkultur, ersetzt werden kann.

 
Arbeitsgruppe im Portrait:
Molekulare Physiologie der Niere der
Medizinischen Universität Innsbruck


Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit Fragestellungen zur Biochemie und Physiologie der Niere und arbeitet dabei hauptsächlich mit epithelialena Zell- und Gewebekulturen. Ein weiterer Schwerpunkt sind speziell die Ersatzverfahren zum Tierversuch. Herausstellen möchten wir an dieser Stelle eine humanspezifische Methode, mit der das fetaleb Kälberserum (fetal bovine serum, FBS), ein Bestandteil fast aller Nährmedien in der Zellkultur, ersetzen werden kann.

 

 

Überblick über Innsbruck.
Foto: Scirocco340, Fotolia.com


Problemstellung
Vollblut besteht zu 45 % aus Blutzellen und zu 55 % aus Plasma. Dieses Plasma setzt sich aus Gerinnungsfaktoren und dem sogenannten Serum zusammen. Entfernt man durch Zentrifugation die Zellen und durch Fällung die Gerinnungsfaktoren aus dem Blut, dann gewinnt man den Stoff, der u.a. eine wichtige Funktion in der Zellkultur spielt – das Serum.

Serum, hauptsächlich FBS, wird als Ergänzung in allen möglichen Zellkulturmedien verwendet. Jedoch ist die genaue Zusammensetzung trotz der Tatsache, dass es seit Jahrzehnten weltweit im Einsatz ist, noch nicht bis ins kleinste Detail bekannt. Die Wissenschaft weiß nur, dass die Verwendung in vielen Fällen funktioniert, (d.h. die gewünschten Zellen wachsen z.B.), sie wissen aber nicht genau, warum. Trotzdem wird es umfassend und überall genutzt.

 

 

Durch Zentrifugation wird vom Vollblut das Plasma von den Blutzellen getrennt. Hiernach werden die nicht benötigten Gerinnungsfaktoren durch Ausfällung verworfen. So erhält man das wertvolle Serum.
Foto: Angellodeco, Fotolia.com


Definierte Zellkulturmedien stellen bis heute die Standardmedien für die Kultivierung tierischer und humaner Zellen dar. Jedoch müssen die Primärzellen oder auch Zelllinien zusätzlich "motiviert" werden, sich zu teilen. Das geschieht über ein noch nicht vollständig geklärtes Zusammenspiel von Hormonen und Wachstumsfaktoren im FBS, das dem Basalmedium zugefügt wird1. Mit dem Serum wird somit ein undefiniertes Gemisch biologisch aktiver Substanzen in ein definiertes Kulturmedium eingebracht, klärt Prof. Gstraunthaler auf.

Die Gewinnung von fetalem Kälberserum erfolgt in der Regel aus dem Tier und das ist das Tragische: Pro Jahr wird weltweit von Millionen Kälberföten Serum gewonnen, Prof. Gstraunthaler spricht von rund 2 Mio. Rinderföten pro Jahr. Die Tiere sind ein Beiprodukt aus der Massentierhaltung, denn es werden millionenfach trächtige Kühe geschlachtet. Die Kuh wird durch Bolzenschuss betäubt und - oft hängend an einem Bein - durch Entbluten getötet2. Wird im Schlachthof-Fließband ein trächtiges Tier vorgefunden, wird dieses separiert, der Uterus mitsamt der noch ungeöffneten Fruchtblase aus dem Knochengerüst des Muttertiers herausgenommen und eine dicke Nadel ohne Betäubung durch die Rippen in das noch schlagende Herz des Kälberfötus gestochen und pro Tier rund ein halber Liter Blut abgezapft3. Das ergibt eine Million Liter fetales Kälberserum4.

Vor einigen Jahren haben windige Geschäftemacher die Seren verschiedener Herkunftsländer gepanscht, um ihren Gewinn zu maximieren3, 4, 5. Die Verwendung von fetalem Kälberserum birgt eine Reihe von Nachteilen. Seren können toxische Stoffe (z. B. Umweltgifte), bakterielle Toxine (Endotoxine)c und unerwünschte Mikroorganismen wie Bakterien (einschließlich Mykoplasmend), Viren oder Prionene enthalten. Die Serum-vertreibenden Biotechnologiefirmen garantieren, dass die Produkte z.B. ultra- bzw. sterilfiltriert und auf Endotoxine getestet sind. Da Mykoplasmen und Viren jedoch Cellulose- und Polyvinylfilter mit 0,45 Mikrometer Porenweite problemlos passieren können, kann je nach Art der Sterilfiltration eine Kontamination nicht völlig ausgeschlossen werden6. Auch wenn das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Halle Hochpräzisions-Filtermembranen aus Aluminiumoxid mit Porendurchmesser von 15 bis 450 Nanometer entwickelt hat, der die kleinsten Virenpartikel noch fernhalten kann7, gibt es noch weitere Nachteile. Jahreszeitliche und geographische Schwankungen in der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung treten in einzelnen Serum-Chargen auf. Deshalb muss jede Charge auf ihre wachstumsfördernden Eigenschaften neu getestet werden1. Ein zusätzlicher Aufwand, nachdem der Wissenschaftler* bereits das teure Serum gekauft hat. 

 

 

Serum wird als Ergänzung in allen möglichen Zellkulturmedien verwendet.
Foto: Sven Hoppe, Fotolia.com


Der Industrie ist es zudem bisher nicht gelungen, chemisch definierte Nährmedien zu entwickeln, die dem Kälberserum in allen Belangen gleichwertig sind (vor allem, weil man bei weitem noch nicht alle in FBS enthaltenen Inhaltsstoffe kennt)4. Wissenschaftler schätzen, dass annähernd 1.000 Inhaltsstoffe in den fetalen Kälberseren enthalten sind8. Aktuellere Proteomf- und Metabolomg-Untersuchungen gehen davon aus, dass ungefähr 1.800 verschiedene Proteine und mehr als 4.000 Metabolite im Serum enthalten sind9,10.

Prof. Gstraunthaler hat sich in seinem Forscherleben die Mühe gemacht, viele oder die wichtigsten Inhaltsstoffe zu analysieren. Sie sind in dem Buch Zell- und Gewebekultur6 publiziert. Das Standardwerk "Zell- Gewebekultur" ist bereits vor 27 Jahren von Prof. Toni Lindl vom Institut für angewandte Zellkultur in München gemeinsam mit Herrn Dr. J. Bauer erstmalig herausgegeben worden. Prof. Gstraunthaler und Prof. Lindl verbindet eine  jahrelange, intensive Zusammenarbeit.


Herkömmlich kultivierte Stammzellen ungeeignet für den klinischen Einsatz

Um Stammzellen im undifferenzierten Stadium zu halten bzw. um ihre Pluripotenz zu bewahren, werden embryonale Stammzelllinien bislang noch in serumhaltigem Medium und auf Nährzellen (sogenannte Feeder Layerh, bestehend aus inaktivierten Maus-Fibroblasten)i kultiviert. Die auf diese Art gezüchteten Zellen werden von der amerikanischen Zulassungsstelle (Food and Drug Administration) nicht für eine therapeutische Anwendung zugelassen, weil sie als nicht humaneigenes Transplantat (Xenotransplantat) eingestuft werden. Grund ist die Gefahr, dass während der Kultur xenobiotische Pathogene der Maus (z.B. Mausviren) oder tierische Proteine auf die humanen Stammzellen übertragen werden, erklärt Prof. Gstraunthaler.

Die derzeit bestehenden humanen Stammzell-Linien bauen die nur bei Tieren vorkommende N-Glycolyl-Neuraminsäure (Neu5Gc) in die Zellmembran ein, klärt Prof. Gstraunthaler auf. Neu5Gc stammt aus dem fetalen Kälberserum des Kulturmediums, wird von den humanen Stammzellen aufgenommen und als Sialinsäurerest eingebaut. Bei einer Transplantation dieser Art Zellen würde das Empfänger-Immunsystem die Zellen sofort scharf attackieren - ein riskantes Unterfangen. Ohne humanspezifische, serum-freie Medien lässt sich demnach keine Stammzelltherapie entwickeln, die bisherigen Forschungen gehören demnach in den Bereich der reinen Grundlagenforschung, alle Ankündigungen einer möglichen therapeutischen  Nutzung sind Wunschdenken. (Neu5Gc wird auch in Zusammenhang mit einer potenziellen Krebsentwicklung durch hohen Verzehr roten Fleisches diskutiert9).


Was enthält so ein fötales Kälberserum?

In tierischen Seren befinden sich Serumproteine wie z.B. Immunglobuline, Transportproteine, Adhäsionsfaktoren, Enzyme und Hormone, ferner Wachstumsfaktoren und Cytokine, Fettsäuren, Lipide, Vitamine, Spurenelemente, Kohlenhydrate und Aminosäuren6.

In den letzten 30 Jahren sind eine Reihe von chemisch definierten, serum-freien Medien für einige Zelltypen entwickelt worden. Viele lassen sich auch in Firmen für Laborbedarf von wie PAN-Biotech oder Biochrom professionell für verschiedene Zellsysteme ordern. PAN-Biotech z.B. bietet serum-freie Systeme für embryonale Stammzellen von Maus oder Mensch an, für humane induzierte pluripotente Stammzellenj, für toxikologische Studien mit dem Embryonalen Stammzelltest (EST) oder humane mesenchymalek Stammzellen. Prof. Gstraunthaler bemängelt hier jedoch, dass die genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist9. Als Geschäftsgeheimnis wird diese von den Firmen nicht bekannt gegeben. Nur in Ausnahmefällen wird die Rezeptur als Masterfile zur Verfügung gestellt, wie für das serumfreie Medium UltraCULTURE™11.

Trotz vieler innovativer Ansätze und der Entwicklung serum-freier Medien für eine Vielzahl von Zellen ist und bleibt die Zugabe von fetalem Kälberserum bislang immer noch das Mittel der Wahl in der Zellkultur. Die Gründe sind vielfältig: erstens sind die Ergebnisse mit anderen dahingehend vergleichbar, dass alle Forscher Serum benutzen. Zweitens gibt es nicht für jede Zellkultur eine Alternative, sondern eigentlich bislang nur für vergleichsweise wenige. Drittens braucht es Zeit und Geld, um ein neues serum-freies Medium an seine Zelltypen anzupassen, damit immer wieder zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden können. Ein halbes Jahr ist dabei schnell um. Und da kann sich eine Firma mit festgelegten Lieferterminen oder ein Wissenschaftler mit eng begrenztem Förderzeitraum nicht leisten, zu experimentieren.

Prof. Gstraunthaler macht sich seit Jahren die Mühe, nach Alternativen zum fetalen Kälberserum zu suchen. Im Zuge dieser Arbeiten hat er einen neuen Medienzusatz aus humanen Thrombozyten entwickelt, deren Zusammensetzung zwar auch nicht vollständig belegt ist, mit welchem aber Zellkulturen von Humanzellen mit ausschließlich humanen Wachstumsfaktoren beliefert werden können.


Die Rolle von Thrombozyten (Blutplättchen)
Thrombozyten haben selbst keinen eigenen Zellkern, weil sie durch Abspaltung von Vorläuferzellen, den sogenannten Megakaryozyten, gebildet werden. Jede dieser größten aller Knochenmarkszellen bringt etwa 1.000 Thrombozyten hervor9. Von diesen Zellen erhalten die Thrombozyten messenger-RNA, mit der sie selbst in der Lage sind, Proteine für ihre eigene Funktionsfähigkeit herzustellen. Im Ruhezustand sind Thrombozyten kleine scheibenförmige, glatte Zellen von 1-2 Mikrometer Durchmesser1. Werden sie aktiviert, kugeln sie sich ab und bilden in alle Richtungen lange Fortsätze (Pseudopodien, folgendes Foto mitte), die dem Verschluss der Wunde bei einer Verletzung dienen.


Links: Erythrozyt (rotes Blutkörperchen), in der Mitte aktivierter Thrombozyt mit Fibrinogenfäden, rechts weißer Blutzelltyp (Leukozyt).
Foto: E. Rulez


Thrombozyten besitzen Mitochondrien, Lysosomenl, Peroxysomenm und Speichergranula (α-Granula sowie elektronendichte Granula)1. In den α-Granula speichern sie eine Reihe von Faktoren, die sie nach ihrer Aktivierung freisetzen. Diese Stoffe spielen eine entscheidende Rolle bei der Blutstillung und der daran anschließenden Wundheilung. Sie bewirken, dass sich die Gefäße zusammenziehen, damit der Körper möglichst einen hohen Blutverlust vermeiden kann (Serotonin). Andere Stoffe helfen den Thrombozyten, sich bei einer Wunde überhaupt zu finden und für den Wundverschluss zu aggregieren (Thrombospondin und Fibrinogen). Für die Zusammenlagerung der Thrombozyten nutzen sie Fibronectin und den sogenannten von-Willebrand-Faktor. Allerdings sind gerade die Gerinnungsfaktoren wie Fibrinogen in der Zellkultur von Nachteil und können dazu führen, dass die Zellen in den Zellkulturen durch Fibrinfäden verklumpen. Die Bildung von Fibrin lässt sich zwar mit Heparin verhindern, Heparinreste kämen aber in die Zellkultur und der Einfluss dieser Substanz auf kultivierte Zellen ist noch nicht ausreichend untersucht1.

Daher hat Prof. Gstraunthaler ein anderes Verfahren entwickelt, um die Gerinnungsfaktoren zu beseitigen und die gewünschten Wachstumsfaktoren (z.B. platelet-derived growth factor = PDGF, u.a.) für die Verwendung in der Zellkultur zu isolieren. Zunächst werden ausschließlich Thrombozyten genutzt, die über sogenannte Zellseparatoren (Apherese) zur Thrombozytenspende gewonnen wurden12. Die so gewonnenen Spenderthrombozyten werden gewaschen, in einer physiologischen Kochsalzlösung resuspendiert und in einem einfachen Gefrier-Auftau-Verfahren lysiert.


Die Wachstumsfaktoren

Die wachstums- und zellteilungsfördernden Faktoren sind PDGF (platelet derived growth factor), EGF (epithelial growth factor), FGF (fibroblast growth factor), TGF-β (transforming growth factor- β), VEGF (vascular endothelial growth factor), die insbesondere für humane Zellkulturen von Bedeutung sind. PDGF besteht aus vier verschiedenen Isoformen und ist der mengenmäßig größte Faktor in den α-Granula, der die Zellteilung stark fördert11. Das Mitogenn führt zur Zellproliferationo, Zellmigration, Wundheilung und Angiogenesep. Eine Vielzahl an Zelltypen wurde erfolgreich getestet: verschiedene Nierenepithelzellen, aber auch z.B. Knorpelzellen, Augenhornhautzellen, Leukämiezellen. Sowohl Zelllinien als auch Primärzellenq wuchsen nach dem neuen Verfahren1.

In Untersuchungen der Arbeitsgruppe konnten adulte Stammzellenr aus abgesaugtem Fettgewebe (adipose-derived stem cells, ADSC) mit den neuen Thrombozytenextrakten als Serumersatz erfolgreich kultiviert werden. Die Forscher können die Zellen unter diesen Kulturbedingungen in ihrem undifferenziertens, oligopotentent Status halten. ADSC können mit den Thrombozytenlysaten zudem annähernd die gleichen Proliferationsraten erzielen wie unter Serumbedingungen13.

Darüber hinaus konnte bereits gezeigt werden, dass die Zellen auch ihr Differenzierungspotenzial beibehalten können, indem sie sich in knochenbildende Zellen, Fettzellen und Knorpelzellen weiterentwickelten14.


Praktisch: Eine Datenbank für serumfreie Medien
Bereits in 2009 wollten einige Wissenschaftler mit Hilfe der Datenbank Goodcellculture anderen Wissenschaftlern einen Überblick über serum-freie Medien und Produkte verschiedenster Hersteller verschaffen. Sie entwickelten eine Datenbank und eine Suchmaschine, mit der nach Zelllinien, Medien, aber auch nach an Serumfreiheit adaptierte Zelllinien gesucht werden konnte. Ziel war es, schnell die nötigen Informationen zu finden, um für seine Zellkultur das richtige serum-freie Medium oder aber eine geeignete Zellkultur zu finden. Leider ist nach Auslaufen der Förderphase dieses Projekt nicht weiterverfolgt worden.


Zusammenfassung:
Es gibt eine Alternative zur Verwendung fetalen Kälberserums aus humanen Blutplättchen (Thrombozyten). Prof. Gstraunthaler, aber auch andere Forschungsgruppen, konnten mehrfach nachweisen, dass der Ersatz geeignet ist, Stammzellen in undifferenziertem Zustand zu halten oder auch zur Differenzierung in die zutreffendenden Zelltypen anzuregen. Dies wurde für mesenchymale Stammzellenk, aber auch für verschiedene andere Zelltypen gezeigt.


Das Potenzial der Plättchenlysate sollte an weiteren Kultursystemen getestet werden
Dafür braucht es eine ausreichende Finanzierung. In Hinblick auf das Potenzial einer künftigen Stammzelltherapie müsste die Stammzellforschung selbst ein medizinisches Interesse daran haben zu verhindern, dass sich Sialinsäurereste anderer Spezies in die Zellen einbauen und durch Speziesunterschiede Immunreaktionen ausgelöst werden. Für diese sinnvolle Forschung müssen daher ausreichend Mittel zur Verfügung gestellt werden. Auch müsste die Industrie hier mitwirken. Es darf nicht mehr gemauert werden wenn es darum geht, welche Bestandteile im Einzelnen in den einzelnen Medien drin ist. Denn nur gute, reproduzierbare Forschung führt auch zu neuen Bestellungen bei den Firmen.

 

InVitro+Jobs sprach mit Prof. Gstraunthaler über die Entwicklung von serum-freien Medien aus humanen Thrombo-zytenextrakten.

InVitro+Jobs: Ihr Aufgabengebiet ist die Physiologie der Niere: Welchen Anlass gab es, dass Sie sich mit der Entwicklung einer Alternative zum fetalen Kälberserum beschäftigt haben?

Prof. Gstraunthaler: Die Gründe dafür ergaben sich aus unserer Beschäftigung mit Nierenepithel-Zellkulturen als Alternativen zu Tierversuchen (in vitro-Nephrotoxizitätstests).

InVitro+Jobs: Es müssten doch eigentlich schon viele auf die Idee gekommen sein, hier eine Alternative zu entwickeln. Weshalb hat sich genau Ihre Idee durchgesetzt?

Prof. Gstraunthaler: Selbstverständlich hatten die Idee andere bereits auch! Wir waren da nicht allein! Die Verwendung thrombozytärer Wachstumsfaktoren zum Knochenaufbau ist in der Kieferchirurgie und Orthopädie schon lange bekannt. Da war es nur eine Frage der Zeit, bis diese Erkenntnisse auch auf die Zellkultur übertragen wurden.

InVitro+Jobs: Worin unterscheidet sich Serum von Rinderfötus und Mensch?

Prof. Gstraunthaler: Aus Sicht der physiologischen Funktion gibt es keine Unterschiede zwischen Blut, Plasma bzw. Serum von Mensch und Tier. Im Kälberserum finden sich halt artfremde, d.h. tierische Proteine, was bei humanen Zellkulturen von entscheidender Bedeutung sein kann.

InVitro+Jobs: Müsste man nicht auch Blut z. B. aus der Nabelschnur nehmen? Weshalb braucht man das nicht?

Prof. Gstraunthaler: Nein, absolut nicht! Die Entnahme von Nabelschnurblut unmittelbar nach einer Geburt stellt ein großes ethisches Problem dar und bedarf der Zustimmung (informed consent) der Eltern. Zweitens denke ich, dass die dabei zu erzielenden Mengen zu gering sind. Und drittens: Wozu? Mit abgelaufenen Spenderthrombozyten aus Blutbanken steht uns ein einwandfreies, klinisch getestetes Ausgangsprodukt zur Verfügung. Konzentratbeutel von Spenderthrombozyten haben eine Lebensdauer von 5 Tagen. Danach dürfen sie nicht mehr zu therapeutischen Zwecken verwendet werden und müssten als medizinischer Abfall entsorgt werden. Zur Extraktherstellung und Isolierung humaner thrombozytärer Wachstumsfaktoren sind sie aber noch hervorragend geeignet.

InVitro+Jobs: In Ihrer Machbarkeitsstudie haben Sie bereits gezeigt, dass die Verwendung von humanen Thrombozyten-Wachstumsfaktoren für die Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen sehr gut geeignet ist.

Prof. Gstraunthaler: Ja, aber wie bereits vorhin gesagt, das haben andere Gruppen auch bereits gezeigt. Als Wissenschaftler und Grundlagenforscher bin ich immer froh, wenn andere meine Forschungsergebnisse bestätigen können, und umgekehrt, wenn ich die Resultate anderer reproduzieren kann.

InVitro+Jobs: In welchem Entwicklungsschritt befinden Sie sich gerade?

Prof. Gstraunthaler: Nun, die ersten Studien sind abgeschlossen und entsprechend publiziert. Damit sind unsere Resultate und Erkenntnisse in der Scientific Community präsent und werden zwischenzeitlich bereits zitiert. Doch es gibt noch viel zu tun: z.B. die Ausweitung auf weitere Zelllinien, Langzeitstudien, die Standardisierung der Lysate bis hin zu einer GMP-konformen Herstellung, welche von anderen Gruppen bereits in Angriff genommen wurde.

InVitro+Jobs: Keiner weiß noch immer so richtig, was im Kälberserum drin ist. Schätzungen sprechen von bis zu 1.000 verschiedenen Inhaltsstoffen. Trotzdem ist es immer noch weltweit verbreitet. Was erschwerte denn in den letzten Jahrzehnten die Feststellung der Inhaltsstoffe? Mit welchen Methoden ermitteln Sie die Inhaltsstoffe?

Prof. Gstraunthaler: Die klassischen Hormone im Serum, wie Insulin, Schilddrüsenhormone oder Steroide, sowie Enzymaktivitäten (LDH, GOT, GPT) können leicht nachgewiesen werden. Schwieriger ist der Nachweis der hoch Spezies-spezifischen Wachstumsfaktoren, da es keine Rinder-spezifischen ELISAu gibt. Mit den modernen Methoden der Massenspektrometrie erhalten sie heute eine Flut an Daten, doch die entscheidenden Wachstums- und Attachmentfaktoren daraus zu identifizieren gleicht der sprichwörtlichen Suche nach der Nadel im Heuhaufen.

InVitro+Jobs: Sie schreiben, dass der Einfluss von Heparin als Inhibitor der Fibrinbildung auf die Zellkulturen noch nicht erforscht sei. Ich habe das so verstanden, dass Sie anstelle des Heparins eine andere Salzlösung verwenden. Habe ich das richtig verstanden? Wenn ja, was ist das für eine Salzlösung?

Prof. Gstraunthaler: Die Sache ist etwas anders: Im Gegensatz zum vielverwendeten „platelet-rich plasma“ (PRP), bei welchem die Thrombozyten in antikoaguliertemv Plasma aktiviert werden, werden bei unserer Methode die Thrombozyten gewaschen, in physiologischer Kochsalzlösung resuspendiert und anschließend lysiert. Dadurch werden alle Plasmaproteine, aber auch alle Gerinnungsfaktoren einschließlich des Fibrinogens soweit ausverdünnt, dass eine Gerinnung bzw. Fibrinbildung nicht mehr ablaufen kann. Somit ist ein Zusatz von Heparin nicht mehr notwendig.

InVitro+Jobs: Sowohl www.goodcellculture.org als auch www.goodcellculture.com gibt es nicht mehr. Ist die Idee einer frei zugänglichen Datenbank gestorben?

Prof. Gstraunthaler: An sich nicht, doch die ständige Betreuung einer solchen umfangreichen Datenbank und deren regelmäßige Aktualisierung sind sehr aufwändig und kosten Geld. Dazu würden wir wieder Spezialisten benötigen, die sowohl auf dem Gebiet der IT und der Web-Programmierung als auch in der Zellbiologie und Zellkultur entsprechend ausgebildet sind. Dazu kommt noch, dass die Menge an neuentwickelten kommerziellen serum-freien Medien fast nicht mehr zu überblicken ist. Andererseits muss gesagt werden, dass die Homepages der einschlägigen Firmen zum Teil sehr informativ sind und die Suche nach serum-freien Medien erleichtern. Was fehlt, ist allerdings der direkte Vergleich – was aber auch nicht einfach ist, da Daten über die Zusammensetzung der Medien meist fehlen, bzw. von den Firmen nicht preisgegeben werden.

InVitro+Jobs: Können Studenten sich bei Ihnen für eine Doktorarbeit auf dem Gebiet bewerben?

Prof. Gstraunthaler: Derzeit bin ich leider ohne einschlägige Projektförderung, d.h. ich kann auch keine Dissertanten anstellen bzw. deren Forschungsarbeit finanzieren.

InVitro+Jobs: Bei der Gefahr, die von den Sialinsäureresten für die Stammzelltherapie ausgeht: Müsste nicht ein sehr großes Interesse an Ihren serumfreien Medien bestehen? Könnte Ihre Forschung daher nicht z.B. im Rahmen des Forschungsschwerpunkts „Regenerative Medizin“ gefördert werden?

Prof. Gstraunthaler: Ja, das wäre sicher ein guter Ansatz, einen Forschungsverbund aller auf diesem Gebiet tätigen Arbeitsgruppen zu initiieren. Damit könnten voll humanisierte Kultursysteme für zukünftige klinische Anwendungen von Stammzellen gemeinsam ausgearbeitet werden.


Literatur:
1 Caroline Rauch, Elisabeth Feifel, Eva-Maria Amann, Hans Peter Spötl, Harald Schennach, Walter Pfaller & Gerhard Gstraunthaler (2011): Alternatives to the Use of Fetal Bovine Serum: Human Platelet Lysates as a Serum Substitute in Cell Culture Media. ALTEX 28: 305-316. http://www.altex.ch/All-issues/Issue.50.html?iid=128&aid=4
2 Hilsenbeck, E. M. (2007): Untersuchungen zur Entblutezeit bei Rindern nach Bolzenschußbetäubung. Dissertation an der tierärztlichen Fakultät der
Ludwig-Maximilians-Universität München.
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:YEVF7Syx2cgJ:edoc.ub.uni-muenchen.de/6897/1/Hilsenbeck_Eva_Maria.pdf+Bolzenschuss+%2B+Fehlbet%C3%A4ubung&hl=de&ct=clnk&cd=13&gl=at&lr=lang_de
3 http://www.tagesschau.de/inland/kaelberserum-101.html
4 http://www.laborjournal.de/editorials/770.lasso
5 http://www.sueddeutsche.de/wissen/pharmaindustrie-das-schmutzige-geschaeft-mit-dem-blut-ungeborener-kaelber-1.2602820
6 Gstraunthaler, G. & Lindl, T. (2013): Zell- und Gewebekultur. Allgemeine Grundlagen und spezielle Anwendungen. 7. Aufl., Springer Spektrum Verlag Heidelberg. http://www.springer.com/de/book/9783642331121
7 Chandana Tekkatte, Gency Ponrose Gunasingh, K.M. Cherian & Kavitha Sankaranarayanan (2011): “Humanized” Stem Cell Culture Techniques: The Animal Serum Controversy. Review, SAGE-Hindawi Access to Research Stem Cells International, Article ID 504723,
doi:10.4061/2011/504723
8 Schrödel, A. (2007): Die Rolle des fetalen Kälberserums in Zellkulturmedien. Biol. Unserer Zeit 5/37, Seite 289. Wiley-VCH-Verlag.
9 Gstraunthaler, G. (2014): A Severe Case of Fraudulent Blending of Fetal Bovine Serum Strengthens the Case for Serum-free Cell and Tissue Culture Applications. ATLA 42: 207-209.
10 Gerhard Gstraunthaler, Toni Lindl & Jan van der Valk (2013): A plea to reduce or replace fetal bovine serum in cell culture media. Cytotechnology 65: 791–793. DOI 10.1007/s10616-013-9633-8
11 https://www.sartorius.de/de/product/product-detail/be12-725f/
12 http://www.transfusionsmedizin.ukw.de/studenten/hauptvorlesung/herstellung-indikation-tks/herstellung.html
13 Caroline Rauch, Jaqueline Wechselberger, Elisabeth Feifel and Gerhard Gstraunthaler (2014): Human Platelet Lysates Successfully Replace Fetal Bovine Serum in Adipose-Derived Adult Stem Cell Culture. Journal of Advanced Biotechnology and Bioengineering 2: 1-11. http://www.synergypublishers.com/downloads/jabbv2n1a1/
14 Caroline Rauch, Elisabeth Feifel, Angelika Flörl, Kristian Pfaller & Gerhard Gstraunthaler (2014): Human Platelet Lysates Promote the Differentiation Potential of Adipose-Derived Adult Stem Cell Cultures. Journal of Advanced Biotechnology and Bioengineering 2: 39-48. http://www.synergypublishers.com/downloads/jabbv2n2a1/
15 Annie N. Samraj, Oliver M. T. Pearce, Heinz Läubli, Alyssa N. Crittenden, Anne K. Bergfeld, Kalyan Banda, Christopher J. Gregg, Andrea E. Bingman, Patrick Secrest, Sandra L. Diaz, Nissi M. Varki, & Ajit Varki (2014): A red meat-derived glycan promotes inflammation and cancer progression. PNAS 112/2: 542–547. http://www.pnas.org/content/112/2/542


Glossar:
a epithelial: vom Deckgewebe ausgehend. Epithelien sind ein- oder mehrschichtige Zelllagen, die alle äußeren und inneren Körperoberflächen bedecken.
b fetal (fötal): den Fötus betreffend (ein Entwicklungsstadium im Mutterleib, das sich der Embryonalphase anschließt).
c Endotoxine: Bestandteile der äußeren Zellmembran z.B. von Bakterien, die toxisch wirken und als Fremdpartikel eine Immunreaktion auslösen.
d Mykoplasmen: kleinste sich selbst vermehrenden Prokaryoten im Durchmesser von 0,2 bis 2 Mikrometern
e Prionen: proteinartige infektiöse Partikel aus abnormal gefalteten Proteinen
f Proteom: Gesamtheit aller Proteine
g Metabolom: Gesamtheit der Metabolite
h Feeder layer: Fütterzellen, meist aus Mäusefibroblasten, die durch Bestrahlung ihre Teilungsfähigkeit verloren haben. Sie „füttern“ die über ihnen befindlichen gewünschten Zellen und lassen diese besser wachsen. Sie dienen zudem der besseren Anheftung dieser gewünschten Zellen.
i Fibroblasten: Zellen des Bindegewebes
j induzierte pluripotente Stammzellen: bereits ausdifferenzierte Zellen werden reembryonalisiert und können nun in eine Vielzahl an Zelltypen weiterentwickelt werden.
k mesenchymale Stammzellen: embryonales Stütz- und Hüllgewebe mit pluripotenten Eigenschaften, aus dem sich knochenbildende Zellen, Knorpel- und Fettzellen entwickeln.
l Lysosomen: Kleine Bläschen mit hydrolytischen Enzymen, die z. B. Bakterien verdauen können.
m Peroxysomen: Kleine Bläschen, die Metabolite oder freie Radikale mit Peroxidasen abbauen können.
n Mitogen: Substanzen, die zur Zellteilung anregen.
o Zellproliferation: Zellteilung
p Angiogenese: Gefäßbildung
q Primärzellen: Zellen, die einem ausdifferenzierten Organ isoliert worden sind und noch viele der ursprünglichen Zelleigenschaften besitzen, die sie im Organ hatten.
r Adulte Stammzellen: Stammzellen, die in einer „Nische“ eines ausdifferenzierten Gewebes (Organ) vorkommen und sich in wenige dem Organ/Zelltyp entsprechende Zellen differenzieren zu können.
s undifferenziert: noch nicht in einen Zelltyp verwandelt
t oligopotent: Fähigkeit einer Zelle,  sich in einige wenige Abkömmlinge zu differenzieren.
u Elisa: Antikörper-basiertes Nachweisverfahren
v Antikoagulation: Hemmung der Blutgerinnung mit z.B. Heparin, Cumarinen oder z.B. medikamentös.

* Der Wissenschaftler: natürlich ist die Wissenschaftlerin gleichermaßen gemeint, aber der Übersichtlichkeit halber ist die konventionelle Schreibweise gewählt.