Unsterbliche Zelllinie

Eine immortalisierte Zelllinie ist eine Population von Zellen eines vielzelligen Organismus , die sich normalerweise nicht unbegrenzt vermehren würden, aber aufgrund einer Mutation der normalen Zellalterung entgangen sind und sich stattdessen fortwährend teilen können. Die Zellen können daher über längere Zeiträume in vitro kultiviert werden . Die für die Unsterblichkeit notwendigen Mutationen können natürlich auftreten oder gezielt zu experimentellen Zwecken induziert werden. Immortalisierte Zelllinien sind ein sehr wichtiges Werkzeug für die Erforschung der Biochemie und Zellbiologie vielzelliger Organismen. Sie finden auch Anwendung in der Biotechnologie .

Eine unsterbliche Zelllinie sollte nicht mit Stammzellen verwechselt werden , die sich zwar auch unbegrenzt teilen können, aber einen normalen Bestandteil der Entwicklung eines vielzelligen Organismus darstellen.

Es gibt verschiedene unsterbliche Zelllinien. Einige davon sind normale Zelllinien (z. B. aus Stammzellen gewonnen). Andere unsterbliche Zelllinien sind das In-vitro- Äquivalent von Krebszellen . Krebs entsteht, wenn eine Körperzelle , die sich normalerweise nicht teilen kann, Mutationen erfährt, die zu einer Deregulierung der normalen Zellzykluskontrolle und damit zu unkontrollierter Zellteilung führen. Unsterbliche Zelllinien weisen ähnliche Mutationen auf, wodurch ein Zelltyp, der sich normalerweise nicht teilen könnte, in vitro vermehrt werden kann . Der Ursprung einiger unsterblicher Zelllinien – beispielsweise der menschlichen HeLa- Zellen – liegt in natürlich entstandenen Krebserkrankungen. HeLa, die erste dokumentierte unsterbliche menschliche Zelllinie, die erfolgreich isoliert und im Labor vermehrt wurde, stammt von Henrietta Lacks und wurde 1951 im Johns Hopkins Hospital in Baltimore , Maryland, gewonnen . ^{[ 1 ]}

Unsterbliche Zelllinien werden häufig als einfaches Modell für komplexere biologische Systeme verwendet – beispielsweise zur Analyse der Biochemie und Zellbiologie von Säugetierzellen (einschließlich menschlicher Zellen). ^{[ 2 ]} Der Hauptvorteil der Verwendung einer unsterblichen Zelllinie für die Forschung liegt in ihrer Unsterblichkeit; die Zellen können unbegrenzt in Kultur vermehrt werden. Dies vereinfacht die Analyse der Biologie von Zellen, deren Lebensdauer ansonsten begrenzt wäre.

Immortalisierte Zelllinien lassen sich auch klonen, wodurch eine klonale Population entsteht , die sich wiederum unbegrenzt vermehren lässt. Dies ermöglicht die vielfache Wiederholung einer Analyse an genetisch identischen Zellen, was für reproduzierbare wissenschaftliche Experimente wünschenswert ist. Die Alternative, eine Analyse an Primärzellen mehrerer Gewebespender durchzuführen, bietet diesen Vorteil nicht.

Unsterbliche Zelllinien finden Anwendung in der Biotechnologie, wo sie eine kostengünstige Methode zur Kultivierung von Zellen darstellen, die denen eines vielzelligen Organismus in vitro ähneln . Die Zellen werden für vielfältige Zwecke eingesetzt, von der Prüfung der Toxizität von Substanzen oder Medikamenten bis hin zur Produktion eukaryotischer Proteine.

Obwohl immortalisierte Zelllinien häufig von einem bekannten Gewebetyp abstammen, haben sie signifikante Mutationen durchlaufen, um unsterblich zu werden. Dies kann die Biologie der Zelle verändern und muss bei jeder Analyse berücksichtigt werden. Darüber hinaus können sich Zelllinien über mehrere Passagen hinweg genetisch verändern, was zu phänotypischen Unterschieden zwischen Isolaten und potenziell zu unterschiedlichen experimentellen Ergebnissen führt, je nachdem, wann und mit welchem ​​Stammisolat ein Experiment durchgeführt wird. ^{[ 3 ]}

Viele Zelllinien, die in der biomedizinischen Forschung weit verbreitet sind , wurden kontaminiert und von anderen, aggressiveren Zellen überwuchert. So handelte es sich beispielsweise bei vermeintlichen Schilddrüsenzelllinien tatsächlich um Melanomzellen, bei vermeintlichem Prostatagewebe um Blasenkrebszellen und bei vermeintlich normalen Gebärmutterkulturen um Brustkrebszellen. ^{[ 4 ]}

Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung immortalisierter Zelllinien: ^{[ 5 ]}

1. Isolierung aus natürlich entstandenem Krebs. Dies ist die ursprüngliche Methode zur Erzeugung einer unsterblichen Zelllinie. Ein wichtiges Beispiel ist die menschliche HeLa- Zelllinie, die aus Gebärmutterhalskrebszellen gewonnen wurde, die am 8. Februar 1951 von Henrietta Lacks, einer 31-jährigen afroamerikanischen Mutter von fünf Kindern, entnommen wurden, die am 4. Oktober 1951 an Krebs starb. ^{[ 6 ]}
2. Einführung eines viralen Gens, das den Zellzyklus teilweise dereguliert (z. B. wurde das Adenovirus-Typ-5-E1-Gen verwendet, um die HEK-293- Zelllinie zu immortalisieren; das Epstein-Barr-Virus kann B-Lymphozyten durch Infektion immortalisieren ^{[ 7 ]} ).
3. Künstliche Expression von Schlüsselproteinen, die für die Unsterblichkeit erforderlich sind, beispielsweise Telomerase , die den Abbau der Chromosomenenden während der DNA-Replikation in Eukaryoten verhindert . ^{[ 8 ]}
4. Die Hybridom-Technologie wird speziell zur Erzeugung immortalisierter, Antikörper produzierender B- Zelllinien eingesetzt, wobei eine Antikörper produzierende B-Zelle mit einer Myelomzelle (B-Zell-Krebszelle) fusioniert wird. ^{[ 9 ]}

Es gibt verschiedene Beispiele für immortalisierte Zelllinien, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die meisten immortalisierten Zelllinien werden nach dem Zelltyp klassifiziert, von dem sie abstammen oder dem sie biologisch am ähnlichsten sind.

• 3T3-Zellen – eine Mausfibroblasten -Zelllinie, die aus einer spontanen Mutation in kultiviertem Mausembryogewebe hervorgegangen ist.
• A549-Zellen – gewonnen aus einem Lungentumor eines Krebspatienten
• HeLa -Zellen – eine weit verbreitete menschliche Zelllinie, die von der Gebärmutterhalskrebspatientin Henrietta Lacks isoliert wurde
• HEK 293-Zellen – gewonnen aus menschlichen Fötalzellen
• Huh7-Zellen – eine von Hepatozyten abstammende Karzinomzelllinie
• Jurkat-Zellen – eine aus einem Leukämiefall isolierte menschliche T-Lymphozyten -Zelllinie
• OK-Zellen – gewonnen aus Nierenzellen weiblicher nordamerikanischer Opossums
• Ptk2-Zellen – gewonnen aus Epithelzellen der Nieren männlicher Langnasen-Kängurus
• Vero-Zellen – eine Affennierenzelllinie , die durch spontane Immortalisation entstanden ist

• Cellosaurus , Wissensdatenbank für Zelllinien
• IGRhCellID , Datenbank von Zelllinien
• Liste der Brustkrebszelllinien

• ATCC – American Type Culture Collection
• Cellosaurus – eine Wissensressource über Zelllinien
• CellBank Australia – Australiens nationale gemeinnützige Zelllinienbank