Dreidimensionale selbstassemblierende Sphäroidkulturen: Menschliche neonatale Keratinozyten

Sphäroide sind dreidimensionale (3D) Zellaggregate, die Gewebe und Tumore imitieren können. In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von In-vitro-Aggregaten erzielt. Epidermale Sphäroide bieten eine repräsentativere Ansicht der menschlichen Haut als 2D-Modelle, da sie die Zellen der menschlichen Epidermis in einer kugelförmigen Epidermisschicht anordnen (1).

Menschliche neonatale Keratinozyten (HNKc) werden aus der Vorhaut des Neugeborenen isoliert und am Ende der Primärkultur kryokonserviert. Mehrere Berichte weisen darauf hin, dass Hautsphäroidkulturen über eine verbesserte Regenerationsfähigkeit verfügen und dass Epidermosphärenkulturen die Wirksamkeit der Hautzellen verbessern können (2).

Selbstorganisationsfähigkeit von Hautsphäroiden

Jüngste Studien haben das 3D-verankerungsfreie Wachstumspotenzial von NHKc (Human Neonatal Keratinozyten) untersucht, die aus Hautexplantaten von Neugeborenen isoliert wurden. Dabei zeigte sich, dass sich 40 % aller Isolate innerhalb von 24 Stunden in verankerungsfreien Kulturen auf natürliche Weise zu mehrzelligen Sphäroiden zusammenfügten, während dies bei 60 % nicht der Fall war . Das Zurückbringen eines einzelnen Sphäroids in eine 2D-Monoschichtkultur ergab proliferierende Zellen, die erhöhte Mengen an nuklearem P63 und basalem Zytokeratin 14(2) exprimierten.

Um das verankerungsunabhängige Wachstumspotenzial von isoliertem NHKc zu untersuchen, werden die aus Hautexplantaten gewonnenen Kulturen in 96-Well-Rundbodenplatten ausgesät, die mit einer halbfesten polymerisierten Mischung beschichtet sind. In 3D-Suspensionskulturen, die aus einigen NHKcs-Isolaten gewonnen wurden, zeigten sie die Fähigkeit, sich zu mehrzelligen kugelförmigen NHKcs zu aggregieren (2,3).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Haut aus neonatalen Geweben im Vergleich zu Zelllinien, die aus erwachsener Haut stammen, eine größere Fähigkeit zur Erzeugung mehrzelliger Sphäroide aufweist. Darüber hinaus modelliert der epidermale Sphäroid-Replating-Assay das Phänomen der Epithelausbreitung, indem er einen primitiveren Differenzierungszustand nachahmt (2).

REFERENZEN

1. Vollmers, A., Wallace, L., Fullard, N., Höher, T., Alexander, MD, Reichelt, J., 2012. Zwei- und dreidimensionale Kultur von Keratinozyten-Stamm- und Vorläuferzellen, abgeleitet aus primären murinen Epidermiskulturen . Stem Cell Rev Rep 8, 402–413.

2. Selbstassemblierende 3D-Sphäroidkulturen menschlicher Keratinozyten von Neugeborenen haben verbesserte regenerative Eigenschaften Yvon Woappia,c,⁎, Diego Altomareb, Kim E. Creekb, Lucia Piris

3. Liu, Y., Clem, B., Zuba-Surma, EK, El-Naggar, S., Telang, S., Jenson, AB, Wang, Y., Shao, H., Ratajczak, MZ, Chesney, J., Dean, DC, 2009. Mausfibroblasten ohne RB1-Funktion bilden Kugeln und werden zu einem Krebsstammzell-Phänotyp umprogrammiert. Zellstammzelle 4, 336–347.