3D-Modellsysteme einschließlich Lungenzellen

Die menschliche Lunge erfüllt überlebenswichtige Funktionen; wie Gasaustausch und Gatekeeper-Funktion; Wir schützen unseren Körper vor äußeren Gefahren. Alveolen, das funktionelle Gewebe der Lunge, bestehen aus Typ-1-Zellen, die zusammen mit Endothelkapillaren die dünne Barriere für die Gasdiffusion bilden. Die kleineren, quaderförmigen Typ-2-Zellen sezernieren Tensid und andere bioaktive Mediatoren und dienen als Lungenstammzellen, die sich während der Reparatur und Regeneration nach einer Verletzung in Typ-1-Zellen differenzieren (Wang Y., 2018).

Der medizinische und sozioökonomische Bedarf an zuverlässigen Modellen für Lungenerkrankungen

Von zoonotischen Infektionen bis hin zu Lungenkrebs – schwere Lungenerkrankungen beeinträchtigen grundlegende Körperfunktionen und beeinträchtigen somit das tägliche Leben. Lungenerkrankungen gehören weltweit zu den häufigsten Todesursachen. Daher besteht sowohl ein medizinischer als auch ein gesellschaftlicher Bedarf an einem besseren Verständnis des Lungensystems sowohl in physiologischen als auch in pathologischen Zuständen. Derzeit gibt es In-vivo- und Ex-vivo-Modelle, die aus Tiermodellen bzw. 2D- bzw. 3D-Lungenzellkulturen bestehen. Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Zellkulturen reproduzieren 2D-Modelle die zellulären Eigenschaften menschlicher Erkrankungen genau und liefern physiologisch relevante, übersetzbare Daten für pharmakologische und toxikologische Studien.

Sphäroide Tumormodelle

Sphäroidzellkulturen werden üblicherweise aus primären oder immortalisierten Zellen hergestellt, die mit oder ohne Gerüst kultiviert werden. Tumormodelle von Lungenkrebs sind derzeit ein wichtiges Instrument zur Untersuchung des Tumorwachstums, der Tumorinvasion und der Arzneimittelabgabe. Die meisten Lungentumormodelle verwenden Sphäroidkultursysteme mit geringer Anhaftung U-bottom Platten, extrazelluläre Matrizen (MatrigelTM), rotatorische Zellkultursysteme oder die Methode des hängenden Tropfens. Diese Sphäroidsysteme, an denen menschliche Lungenadenokarzinomzellen (H3122, H2228 und H1975) beteiligt sind, ahmen effektiv die In-vivo-Zustände von Krebszellen nach, was wiederum für die Untersuchung von Tumor-Stroma-Wechselwirkungen sowie für die Prüfung der Arzneimittelwirksamkeit von entscheidender Bedeutung war (Ekert et al., 2014). , Vinci et al., 2012., Zscheppang et al., 2018).

Bibliographie 

  1. Yanjie Wang, Zan Tang, Huanwei Huang, Jiao Li, Zheng Wang, Yuanyuan Yu, Chengwei Zhang, Juan Li, Huaping Dai, Fengchao Wang, Tao Cai, Nan Tang. Die Pulmonalveolarzellpopulation vom Typ I besteht aus zwei unterschiedlichen Subtypen, die sich im Zellschicksal unterscheiden. Proceedings of the National Academy of Sciences, März 2018, 115 (10) 2407-2412; DOI: 10.1073/pnas.1719474115
  2. Zscheppang K, Berg J, Hedtrich S, et al. Menschliche pulmonale 3D-Modelle für die translationale Forschung. Biotechnol J. 2018;13(1):1700341. doi:10.1002/biot.201700341
  3. Ekert JE, Johnson K, Strake B, et al. Die dreidimensionale Lungentumor-Mikroumgebung moduliert die Reaktionsfähigkeit therapeutischer Verbindungen in vitro – Auswirkungen auf die Arzneimittelentwicklung. Plus eins. 2014;9(3):e92248. Veröffentlicht am 2014. März 17. doi:10.1371/journal.pone.0092248
  4. Vinci M, Gowan S, Boxall F, Patterson L, Zimmermann M, Court W, Lomas C, Mendiola M, Hardisson D, Eccles SA. Fortschritte bei der Etablierung und Analyse dreidimensionaler, auf Tumorsphäroiden basierender Funktionstests zur Zielvalidierung und Arzneimittelbewertung. BMC Biol. 2012. März 22; 10:29 Uhr. doi: 10.1186/1741-7007-10-29. PMID: 22439642; PMCID: PMC3349530.