Zelllinie

REM-Aufnahme von HeLa-Zellen während des Zelltods (Mitte) und gesund (oben rechts)
FM-Aufnahme von HeLa-Zellen mit blau gefärbten Zellkernen
FM-Aufnahme von konfluenten HeLa-Zellen mit Mikrotubuli (grün), Golgi-Apparat (orange) und Zellkern (blau)

Eine Zelllinie bezeichnet in der Zellbiologie eine immortalisierten Zelltyp.

Eigenschaften

Aufgrund der im Vergleich zu Primärzellen hohen Wachstums- und Zellteilungsrate und der unbegrenzten Teilungsfähigkeit werden Zelllinien standardmäßig in der Zellkultur verwendet. Zelllinien besitzen als immortalisierte Zellen kein Hayflick-Limit und können sich unbegrenzt teilen. Sie werden künstlich durch eine Immortalisierung oder durch Fusion mit Tumorzellen im Rahmen der Hybridom-Technik erzeugt oder entstehen natürlich durch bestimmte Kombinationen an Mutationen bei der Entstehung von Tumoren, z. B. durch manche mutierte Onkogene und mutiertes p53.[1] Nicht jede immortalisierte Zelllinie kann sich unbegrenzt teilen, wenn auch dann die Anzahl maximaler Zellteilungen erhöht ist.[2] Einen vorübergehend immortalisierten Grenzfall zwischen Zelllinien und normalen Zellen bilden konditional reprogrammierte Zellen, die sich unbegrenzt teilen können, solange zwei Faktoren hinzugegeben werden – Fütterzellen und der Inhibitor der Rho-Kinase Y-27632.[3][4][5] Stammzelllinien sind Zelllinien von Stammzellen.

Erzeugung

Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung von Zelllinien:[6]

  1. Isolierung aus Tumorgewebe ist die älteste Methode und wurde bereits bei HeLa angewendet.[7]
  2. Einbringung von immortalisierenden Genen oder Viren[8][9]
  3. Hybridom-Technik durch Zellfusion mit Tumorzellen[10]

Verwendung

Zelllinien werden in den Lebenswissenschaften in Zellkulturlaboren zu Forschungszwecken eingesetzt, wenn Versuche in lebenden eukaryotischen Zellen durchgeführt werden. In der Biotechnologie werden Zelllinien zur Produktion größerer Mengen an rekombinanten Proteinen in Bioreaktoren verwendet, wenn eine möglichst humantypische Glykosylierung des Proteins notwendig ist. Die langfristige Lagerung von Zelllinien erfolgt durch Kryokonservierung.

Kontaminationen mit anderen Zelllinien

Aufgrund der jahrelangen Verwendung und Weitergabe sind vermutlich 20 % der Zelllinien mit anderen Zelllinien kontaminiert.[11] Durch fehlerhafte Beschriftung oder durch Kontamination falsch identifizierte Zelllinien werden in der Datenbank Register of Misidentified Cell Lines aufgeführt.[12] Ebenso führt Cellosaurus eine Datenbank mit problematischen Zelllinien.[13] IGRhCellID ist eine Website mit Software zur Identifikation von Zelllinien und Kontaminationen.[14]

Kontaminationen mit Mikroorganismen

Mit Mikroorganismen kontaminierte Zelllinien werden mit geeigneten Antibiotika behandelt. Kontaminationen mit Mycoplasmen können aus dem Zellkulturmedium bzw. aus dem FCS stammen, da sie bei der Sterilfiltration der Medien nicht entfernt werden.[15] Aufgrund einer fehlenden bakteriellen Zellwand sind sie resistent gegen Antibiotika, die in die Zellwandsynthese eingreifen.

Beispiele

Es ist zu beachten, dass die folgende Auflistung der Zellkultur-Linien unvollständig ist. Alleine die ATCC führt bis zu 4.000 Zelllinien,[16] weitere gibt es bei der DSMZ und der CCOS.

ZelllinieBedeutungUrsprungsspeziesUrsprungsgewebeMorphologieLink
293-Tenthält Plasmid mit temperatursensitiver Mutante des Simian-Virus 40 großen T-AntigensMenschNiere (Embryo) Derivat von HEK-293EpithelDSMZ Cellosaurus
A431MenschHautEpithelDSMZ Cellosaurus
A549MenschAdenokarzinom der LungeEpithelDSMZ Cellosaurus
BCP-1MenschBlutLymphozytATCC Cellosaurus
bEnd.3brain endothelialMausGehirn / GroßhirnrindeEndothelATCC Cellosaurus
BHK-21syrian baby hamster kidneyHamsterNiere (embryonal)FibroblastDSMZ Cellosaurus
BxPC-3MenschPankreas, AdenokarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
BY-2Bright Yellow-2TabakAm Keimling induzierter KallusDSMZ (Memento vom 8. November 2007 im Internet Archive)
CHOChinese hamster ovaryHamsterOvarienEpithelICLC Cellosaurus
COS-1Durch Transformation eines origin-defective SV-40 aus CV-1 Zellen hervorgegangenAffe – Chlorocebus aethiops (Äthiopische Grünmeerkatze)NiereFibroblastDSMZ Cellosaurus
COS-7Durch Transformation eines origin-defective SV-40 aus CV-1 Zellen hervorgegangenAffe – Chlorocebus aethiopsNiereFibroblastDSMZ Cellosaurus
CV-1Affe – Chlorocebus aethiopsNiereFibroblastCellosaurus
EPCherpesviral induziertes, papuläres EpitheliomFisch (Pimephales promelas)HautEpithelATCC Cellosaurus
HaCaThuman adult, calcium, temperatureMenschKeratinozytEpithelCellosaurus
HDMEChuman dermal microvascular endothelial cellsMenschVorhautEndothelJournal of Investigative Dermatology[17]
HEK-293human embryonic kidneyMenschNiere (embryonal)EpithelDSMZ Cellosaurus
HeLaHenrietta LacksMenschZervixkarzinom (Gebärmutterhalskrebs)EpithelDSMZ Cellosaurus
Hep G2human hepatocellular carcinomaMenschLeberzellkarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
HL-60human leukemiaMenschPromyeloblastenBlutzellenDSMZ Cellosaurus
HMEC-1immortalized human microvascular endothelial cellsMenschVorhautEndothelATCC Cellosaurus
HUVEChuman umbilical vein endothelial cellsMenschNabelschnurveneEndothelICLC
HT-1080MenschFibrosarkomBindegewebszellenDSMZ Cellosaurus
JurkatMenschT-Zell-LeukämieBlutzellenDSMZ Cellosaurus
K562älteste Leukämie-Zelllinie des MenschenMenschBlutmyeloische Blutzellen, etabliert 1975DSMZ Cellosaurus
LNCaPMenschProstata AdenokarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
MCF-7Michigan Cancer FoundationMenschBrust, AdenokarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
MCF-10AMichigan Cancer FoundationMenschBrustdrüseEpithelATCC Cellosaurus
MDCK-ZellenMadin Darby canine kidneyHundNiereEpithelATCC Cellosaurus
MTD-1AMausBrustdrüseEpithelCellosaurus
MyEndmyocardial endothelialMausHerzEndothelCellosaurus
Neuro-2A (N2A)NeuroblastomMausGehirnNeuroblastDSMZ Cellosaurus
NIH-3T3NIH, 3-day transfer, inoculum 3 × 105 cells, contact-inhibited NIH Swiss mouse embryoMausEmbryoFibroblastDSMZ Cellosaurus
NTERA-2 cl.D1 [NT2/D1]Pluripotente Zelle mit Tretinoin differenzierbarMenschHoden, LungenmetastaseEpithelATCC Cellosaurus
P19Pluripotente Zelle mit Tretinoin differenzierbarMausEmbryonales KarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
PANC-1pancreas 1MenschPankreas, AdenokarzinomEpithelDSMZ Cellosaurus
PeerMenschT cell leukemiaDSMZ Cellosaurus
RTL-W1rainbow-trout liver – Waterloo 1 cellsRegenbogenforelleOncorhynchus mykissLeberFibroblast (wahrscheinlich)Cellosaurus
Sf-9Spodoptera frugiperdaInsekt – Spodoptera frugiperda (Nachtfalter)OvarDSMZ Cellosaurus
Saos-2OsteosarkomMenschKnochenEpithelDSMZ Cellosaurus
T2MenschT cell leukemia /B cell line hybridomaDSMZ Cellosaurus
T84MenschKolorektales Karzinom / LungenmetastaseEpithelATCC Cellosaurus
U-937MenschBurkitt-LymphommonozytärDSMZ Cellosaurus

Geschichte

Die älteste tierische Zelllinie ist vermutlich das Sticker-Sarkom, ein infektiöser Tumor natürlichen Ursprungs, der vor etwa 200 bis 11.000 Jahren entstand.[18][19][20] Seit seiner Entstehung hat das Sticker-Sarkom etwa 1,9 Millionen Mutationen angesammelt, 646 Gene wurden deletiert.[20] In den Jahren 1951/1952 wurde erstmals eine unsterbliche menschliche Zelllinie aus einem Cervixkarzinom etabliert, welche später unter dem Namen HeLa bekannt wurde. In den folgenden Jahrzehnten wurden insbesondere Nährmedien, Wachstumsfaktoren und Bedingungen weiterentwickelt und neue Zelllinien etabliert.

Einzelnachweise

  1. Y. Katakura, S. Alam, S. Shirahata: Immortalization by gene transfection. In: Methods in cell biology. Band 57, 1998, S. 69–91, ISSN 0091-679X. PMID 9648100.
  2. D. Guo, L. Zhang, X. Wang, J. Zheng, S. Lin: Establishment methods and research progress of livestock and poultry immortalized cell lines: A review. In: Front Vet Sci. (2022), Band 9, S. 956357. doi:10.3389/fvets.2022.956357. PMID 36118350; PMC 9478797 (freier Volltext).
  3. X. Wu, S. Wang, M. Li, J. Li, J. Shen, Y. Zhao, J. Pang, Q. Wen, M. Chen, B. Wei, P. J. Kaboli, F. Du, Q. Zhao, C. H. Cho, Y. Wang, Z. Xiao, X. Wu: Conditional reprogramming: next generation cell culture. In: Acta pharmaceutica Sinica. B. Band 10, Nummer 8, August 2020, S. 1360–1381, doi:10.1016/j.apsb.2020.01.011, PMID 32963937, PMC 7488362 (freier Volltext).
  4. M. Zhong, L. Fu: Culture and application of conditionally reprogrammed primary tumor cells. In: Gastroenterology report. Band 8, Nummer 3, Juni 2020, S. 224–233, doi:10.1093/gastro/goaa023, PMID 32665854, PMC 7333928 (freier Volltext).
  5. S. Chapman, X. Liu, C. Meyers, R. Schlegel, A. A. McBride: Human keratinocytes are efficiently immortalized by a Rho kinase inhibitor. In: The Journal of clinical investigation. Band 120, Nummer 7, Juli 2010, S. 2619–2626, doi:10.1172/JCI42297, PMID 20516646, PMC 2898606 (freier Volltext).
  6. Maqsood MI, Matin MM, Bahrami AR, Ghasroldasht MM: Immortality of cell lines: challenges and advantages of establishment. In: Cell Biology International. 37. Jahrgang, Nr. 10, Oktober 2013, S. 1038–45, doi:10.1002/cbin.10137, PMID 23723166.
  7. Rebecca Skloot: Henrietta's Dance. In: Johns Hopkins Magazine. Abgerufen am 5. April 2021.
  8. Henle W, Henle G: Epidemiologic aspects of Epstein-Barr virus (EBV)-associated diseases. In: Annals of the New York Academy of Sciences. 354. Jahrgang, 1980, S. 326–31, doi:10.1111/j.1749-6632.1980.tb27975.x, PMID 6261650.
  9. Bodnar AG, Ouellette M, Frolkis M, Holt SE, Chiu CP, Morin GB, Harley CB, Shay JW, Lichtsteiner S, Wright WE: Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells. In: Science. 279. Jahrgang, Nr. 5349, Januar 1998, S. 349–52, doi:10.1126/science.279.5349.349, PMID 9454332, bibcode:1998Sci...279..349B.
  10. Kwakkenbos MJ, van Helden PM, Beaumont T, Spits H: Stable long-term cultures of self-renewing B cells and their applications. In: Immunological Reviews. 270. Jahrgang, Nr. 1, März 2016, S. 65–77, doi:10.1111/imr.12395, PMID 26864105, PMC 4755196 (freier Volltext).
  11. J. Neimark: Line of attack. In: Science. Band 347, Nummer 6225, Februar 2015, S. 938–940, doi:10.1126/science.347.6225.938, PMID 25722392.
  12. Register of Misidentified Cell Lines. In: iclac.org. 16. Januar 2023, abgerufen am 26. Mai 2023 (englisch).
  13. Home: Cellosaurus query 'problematic cell line'. In: cellosaurus.org. Abgerufen am 26. Mai 2023 (englisch).
  14. C. K. Shiau, D. L. Gu, C. F. Chen, C. H. Lin, Y. S. Jou: IGRhCellID: integrated genomic resources of human cell lines for identification. In: Nucleic acids research. Band 39, Database issueJanuar 2011, S. D520–D524, doi:10.1093/nar/gkq1075, PMID 21051335, PMC 3013678 (freier Volltext). Website [1].
  15. Gerhard Gstraunthaler, Toni Lindl: Zell- und Gewebekultur – Allgemeine Grundlagen und spezielle Anwendungen. Springer, 2013. ISBN 978-3-642-35997-2. S. 32–43.
  16. ATCC Cell Lines. Abgerufen am 6. Februar 2018 (englisch).
  17. Zbigniew Ruszczak et al.: Effects of rIFN alpha, beta, and gamma on the morphology, proliferation, and cell surface antigen expression of human dermal microvascular endothelial cells in vitro. In: The Journal of Investigative Dermatology. Band 95, Nr. 6, Dezember 1990, S. 693–699, doi:10.1111/1523-1747.ep12514496, PMID 1979080 (englisch).
  18. Claudio Murgia et al.: Clonal origin and evolution of a transmissible cancer. In: Cell. Band 126, Nr. 3, 11. August 2006, S. 477–487, doi:10.1016/j.cell.2006.05.051, PMID 16901782, PMC 2593932 (freier Volltext) – (englisch).
  19. Iain D. O’Neill: Concise review: transmissible animal tumors as models of the cancer stem-cell process. In: Stem Cells (Dayton, Ohio). Band 29, Nr. 12, Dezember 2011, S. 1909–1914, doi:10.1002/stem.751, PMID 21956952 (englisch).
  20. a b Heidi G. Parker, Elaine A. Ostrander: Cancer. Hiding in plain view--an ancient dog in the modern world. In: Science (New York, N.Y.). Band 343, Nr. 6169, 24. Januar 2014, S. 376–378, doi:10.1126/science.1248812, PMID 24458629, PMC 5204361 (freier Volltext) – (englisch).

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Multiphoton fluorescence image of cultured HeLa cells with a fluorescent protein targeted to the Golgi apparatus (orange), microtubules (green) and counterstained for DNA (cyan). Nikon RTS2000MP custom laser scanning microscope.
HeLa-IV.jpg
Title: HeLa-IV

Description: Scanning electron micrograph of an apoptotic HeLa cell. Zeiss Merlin HR-SEM. Categories: Research in NIH Labs and Clinics Type: Color, Photo Source: National Institutes of Health (NIH) Date Created: 2013 Date Added: 8/9/2013

Reuse Restrictions: None - This image is in the public domain and can be freely reused. Please credit the source and/or author listed above.
HeLa cells stained with Hoechst 33258.jpg
HeLa cells stained with Hoechst 33258 stain.