Celcultuur
Hoofdstuk 1
Celcultuur = proces waarbij cellen van prokaryoten, eukaryoten of planten onder gecontroleerde
condities worden gegroeid (in vitro)
Praktijk: in cultuur brengen van cellen afkomstig van dierlijke cellen (incl. humane cellen)
Toepassingen:
Fysiologie en biochemie van cel bestuderen
Effet van verbindingen op cellen nagaan
Artificieel weefsel produceren
Biologisch kostbare producten synthetiseren
Historische achtergrond:
1907: Ross Harrison, eerste dierlijke celculturen
1950: doorbraak:
– Ontdekking van antibiotica
– Trypsine om cellen los te maken van cultuurflessen
– Chemisch gedefinieerde cultuurmedia
Poliovaccin: eerste commerciële product van dierlijke celkweek
HeLa: belangrijke continue celcultuur, baarmoederhalskanker
Hybridoma-technologie:
– Fusie kankercel + B-lymfocyt
– Continue productie van monoklonale antilichamen
Cel-en weefseltechnologie (tissue engineering)
Soorten onderzoek:
Basic:
– Intercellulaire activiteit
– Cel-cel interactie
– Intracellulaire flux
Applied:
– Immunologie
– Toxicologie
– Tissue engineering
Voordelen cel-en weefselculturen
Controle van omgeving:
– Fysicochemische parameters (pH, temperatuur, osmotische druk,…)
– Fysiologische parameters (voedingsstoffen)
Goede karakterisatie en homogeniteit:
– Replicaten van 1 weefsel verschillen in celtypes
– Na 1 of 2 passages wordt een homogene samenstelling bekomen
cellen ad random gemengd
o.i.v. cultuuromstandigheden 1 bepaald celtype geselecteerd
– Verschillen door mutaties goed gekarakteriseerde cellijnen ingevroren als cryostock
1
, Kostprijs en automatiseren:
– Slechts kleine hoeveelheden monster en reagentia nodig
– Legale, morele en ethische kwesties rond dierexperimenten vermeden
– Multiwellplaten, robotica voor verdere besparingen
In vitro modellering van in vivo condities: onwikkeling histotypsiche en organotypische
modellen waarbij cel-cel en cel-matrix interacties bestudeerd worden
3V’s als richtlijn in proefdieronderzoek:
Verminderen
Vervangen
Verfijnen
Beperkingen cel-en weefselculturen:
Expertise: belangrijk om contaminatie te voorkomen
Hoeveelheid:
– Grootteorde van 109
– Maximaal gramhoeveelheden
Op industriële schaal voor grotere hoeveelheden heeft veel kosten en problemen
voor opschaling
Instabiliteit: geleidelijk verlies van gedifferentieerde eigenschappen bij normale cellen
In vitro vs in vivo:
– Cellen uit driedimensionele matrix gehaald specifieke celinteracties gaan verloren
– Systemische verbindingen betrokken bij homeostatische regelingsmechanismen niet
aanwezig in cultuurmilieu
– Cellulair metabolisme niet representatief (daarom soms hormonen toegevoegd aan
medium)
waardevolle methode zolang beperkingen in gedachten worden gehouden
Hoofdstuk 2
2
, Orgaancultuur:
Embryonale organen of weefselfragmenten
Rechtstreeks uit organisme geïsoleerd
Kweek op vloeistof-gas interfase
3D weefselstructuur en functie behouden
Kunnen zelf niet delen , wel differentiëren
Gedrag van geïntegreerde weefsels bestuderen
Niet geschikt voor biochemische en moleculaire analyses
Explant cultuur:
Afkomstig van weefsel/organen rechtstreeks geïsoleerd uit organisme (vb. huidbiopt,
spierbiopten, tumorweefsels)
bekomen via chirurgische handelingen of naaldbiopsies
In vitro cultuur opstarten
Voordeel: behoud van cel-cel en cel-amtrix interacties
Nadeel: slechts beperkt houdbaar een dedifferentiatie (=gespecialiseerde functie verliezen)
Primaire cultuur:
Cultuur uit weefsel losmaken en individueel in cultuur brengen
Heterogene mix van verschillen celtypes (co-cultuur)
Mogelijkheid tot behoud van cel-cel interacties
Paracrien effect = ene celtype kan factoren uitscheiden die ander celtype beïnvloeden
Instabiel, dedifferentiatie en senescentie (verouderen)
Eindige cultuur:
Subcultivatie van primaire celcultuur
Vaak ook primaire cellen genoemd
Cellen in eindige cellijn kunnen maximaal 60-tal keer delen
Slechts beperkt in cultuur te houden owv senescentie (Hayflick limiet=korter worden van
telomeren)
uitz. Stamcellen
Continue/ geïmmortaliseerde cellijn:
Onbeperkt delende cellen
Ontstaan:
– In vivo
– Door spontane mutatie van primaire cellen
– Groeien als monolaag op substraat
– Door geïnduceerde mutatie van primaire cellen (=transformatie):
Adhesie cellen beïnvloed
Cellen in suspensie groeien sneller en in hogere celdensitieit
3
Hoofdstuk 1
Celcultuur = proces waarbij cellen van prokaryoten, eukaryoten of planten onder gecontroleerde
condities worden gegroeid (in vitro)
Praktijk: in cultuur brengen van cellen afkomstig van dierlijke cellen (incl. humane cellen)
Toepassingen:
Fysiologie en biochemie van cel bestuderen
Effet van verbindingen op cellen nagaan
Artificieel weefsel produceren
Biologisch kostbare producten synthetiseren
Historische achtergrond:
1907: Ross Harrison, eerste dierlijke celculturen
1950: doorbraak:
– Ontdekking van antibiotica
– Trypsine om cellen los te maken van cultuurflessen
– Chemisch gedefinieerde cultuurmedia
Poliovaccin: eerste commerciële product van dierlijke celkweek
HeLa: belangrijke continue celcultuur, baarmoederhalskanker
Hybridoma-technologie:
– Fusie kankercel + B-lymfocyt
– Continue productie van monoklonale antilichamen
Cel-en weefseltechnologie (tissue engineering)
Soorten onderzoek:
Basic:
– Intercellulaire activiteit
– Cel-cel interactie
– Intracellulaire flux
Applied:
– Immunologie
– Toxicologie
– Tissue engineering
Voordelen cel-en weefselculturen
Controle van omgeving:
– Fysicochemische parameters (pH, temperatuur, osmotische druk,…)
– Fysiologische parameters (voedingsstoffen)
Goede karakterisatie en homogeniteit:
– Replicaten van 1 weefsel verschillen in celtypes
– Na 1 of 2 passages wordt een homogene samenstelling bekomen
cellen ad random gemengd
o.i.v. cultuuromstandigheden 1 bepaald celtype geselecteerd
– Verschillen door mutaties goed gekarakteriseerde cellijnen ingevroren als cryostock
1
, Kostprijs en automatiseren:
– Slechts kleine hoeveelheden monster en reagentia nodig
– Legale, morele en ethische kwesties rond dierexperimenten vermeden
– Multiwellplaten, robotica voor verdere besparingen
In vitro modellering van in vivo condities: onwikkeling histotypsiche en organotypische
modellen waarbij cel-cel en cel-matrix interacties bestudeerd worden
3V’s als richtlijn in proefdieronderzoek:
Verminderen
Vervangen
Verfijnen
Beperkingen cel-en weefselculturen:
Expertise: belangrijk om contaminatie te voorkomen
Hoeveelheid:
– Grootteorde van 109
– Maximaal gramhoeveelheden
Op industriële schaal voor grotere hoeveelheden heeft veel kosten en problemen
voor opschaling
Instabiliteit: geleidelijk verlies van gedifferentieerde eigenschappen bij normale cellen
In vitro vs in vivo:
– Cellen uit driedimensionele matrix gehaald specifieke celinteracties gaan verloren
– Systemische verbindingen betrokken bij homeostatische regelingsmechanismen niet
aanwezig in cultuurmilieu
– Cellulair metabolisme niet representatief (daarom soms hormonen toegevoegd aan
medium)
waardevolle methode zolang beperkingen in gedachten worden gehouden
Hoofdstuk 2
2
, Orgaancultuur:
Embryonale organen of weefselfragmenten
Rechtstreeks uit organisme geïsoleerd
Kweek op vloeistof-gas interfase
3D weefselstructuur en functie behouden
Kunnen zelf niet delen , wel differentiëren
Gedrag van geïntegreerde weefsels bestuderen
Niet geschikt voor biochemische en moleculaire analyses
Explant cultuur:
Afkomstig van weefsel/organen rechtstreeks geïsoleerd uit organisme (vb. huidbiopt,
spierbiopten, tumorweefsels)
bekomen via chirurgische handelingen of naaldbiopsies
In vitro cultuur opstarten
Voordeel: behoud van cel-cel en cel-amtrix interacties
Nadeel: slechts beperkt houdbaar een dedifferentiatie (=gespecialiseerde functie verliezen)
Primaire cultuur:
Cultuur uit weefsel losmaken en individueel in cultuur brengen
Heterogene mix van verschillen celtypes (co-cultuur)
Mogelijkheid tot behoud van cel-cel interacties
Paracrien effect = ene celtype kan factoren uitscheiden die ander celtype beïnvloeden
Instabiel, dedifferentiatie en senescentie (verouderen)
Eindige cultuur:
Subcultivatie van primaire celcultuur
Vaak ook primaire cellen genoemd
Cellen in eindige cellijn kunnen maximaal 60-tal keer delen
Slechts beperkt in cultuur te houden owv senescentie (Hayflick limiet=korter worden van
telomeren)
uitz. Stamcellen
Continue/ geïmmortaliseerde cellijn:
Onbeperkt delende cellen
Ontstaan:
– In vivo
– Door spontane mutatie van primaire cellen
– Groeien als monolaag op substraat
– Door geïnduceerde mutatie van primaire cellen (=transformatie):
Adhesie cellen beïnvloed
Cellen in suspensie groeien sneller en in hogere celdensitieit
3
