3-D-Zellkulturen imitieren natürliche Zellverbände unseres Körpers besser

Das Leben, wie wir es kennen, ist dreidimensional. Das gilt nicht nur für unsere Umgebung, sondern auch für unseren Körper. Und gilt auch für die Zellverbände in unserem Körper.

Im Gegensatz dazu sind Zellkulturen, die Wissenschaftler zum Erforschen ihrer Eigenschaften in Petrischalen anlegen, zweidimensional. In diesen Gefäßen entsteht auf einer Oberfläche ein geschlossener Zellfilm, auch Zellrasen genannt, in dem jede Zelle gleichermaßen ungehindert an Nährstoffe im Lösungsmittel darüber herankommt.

Dies gilt speziell für Körperzellen.

Bei Bakterien und anderen Einzellern ist das anders. Diese bilden auf entsprechenden Nährböden Kolonien aus, die in einer linsenartigen Struktur, einem Sphäroid genannten Zellklumpen, aufwachsen. Bei einem solchen Sphäroid gibt es nicht nur ein Innen und ein Außen, sondern auch einen mittleren Bereich. In einem solchen dreidimensionalen Zellverband findet eine Zellteilung nur noch in der äußeren Peripherie statt, während im inneren Kern Zellen bereits wieder aus Nahrungsmangel absterben.

Tumore im Körper wachsen in solchen Strukturen. Um diese außerhalb des Körpers besser studieren zu können, ist es deshalb notwendig, in Kultur eine dreidimensionale Struktur zu erzeugen.

Das gelingt Forschern heute auf zweierlei Weise: Mit einem Gel als Oberfläche in Kulturschalen, in das die Zellen auch in die Tiefe wachsen können, oder man appliziert Körperzellen in die Vertiefungen von sogenannten Tüpfelplatten, wo sie am kugelförmigen Boden kleiner Einbuchtungen zu Sphäroiden heranwachsen können.

Inzwischen gelingt es auch, solche Sphäroide aus unterschiedlichen Körperzellen nebeneinander so zu platzieren, dass sie in Kontakt zueinander treten und so Austauschreaktionen stattfinden können. Aus mehreren solcher kugelförmigen Kolonien lassen sich schließlich so etwas ähnliches wie ein natürlicher Zellverband herstellen.

Wofür das alles?

Solche Konstrukte könnten im Labor Versuchstiere ersetzen.

Sie können im Screening von Wirkstoffen gegen Tumorwachstum Bessere Resultate zeitigen als zweidimensionale "Zellrasen".

Sie können die Wechselwirkung in Zellverbänden von Organellen simulieren und Forschern so ihre Wirkungsweise preisgeben.

Und last but not least: Mithilfe dieser Methode könnte man in nicht allzu ferner Zukunft ganze Organe oder Körperteile herstellen.

Ein Review stellt jetzt die Entwicklungen auf diesem Gebiet zusammen und gibt Ausblicke, wohin die Reise wohl geht.

Petrischale

Foto: Carsten Jünger / pixelio.de