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BioM-Technica – Service Day

Medien für eine personalisierte Zellkultur

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Parameter der 2D Zellkultur

Zellkulturmedium mit allen löslichen Faktoren Salze, AS, Wachstumsstimulanzien, etc

Zellmatrix-Interaktionen / Untergrund Chemie und Struktur des Untergrund und der aufgelagerten Matrix

Zellarchitektur, Zellpolarität Epitheliale Gewebekultur, Monolayer

Zell-Zellinteraktionen Zellkommunikation über Zell-Zellverbindungen, Zelldichte

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Grundsätzlicher Medienaufbau

• Aminosäuren

• Salze

• Puffer und pH-indikatoren

• Vitamine

• Spurenelemente

• Weitere Zusätze, wie Fettsäuren

• Supplementierung

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Zellkulturmedien

Klassische Medien

• MEM

• DMEM

• RPMI

Aufgabespezifische Medien

• low protein

• Virus-Produktionsmedien

Zelltypspezifische Medien

• Zelllinien (FRTL-5)

• primäre Zellen (HUVEC, Glioblastom Stammzellen)

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Vergleich von Medien (1/4)

Klassisches Medium -anorganischer Salz

• CaCl2

• Fe(NO3)3

• KCl

• MgSO4

• NaCl

• NaH2PO4 · H2O

• NaHCO3

Zellspezifisches Medium -anorganischer Salze

• CaCl2 · 2H20

• KCI

• MgSO4

• NaCI

• NaH2PO4 · H2O

• CuSO4

• FeSO4 · 7H2O

• H2SeO3

• MnSO4

• Na2SiO3

• (NH4)6Mo7O24

• NH4VO3

• NiCI2· 6 H2O

• SnCI2· 2H2O

• ZnSO4 · 7 H2O

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Klassisches Medium -Aminosäuren

• L-Arginin HCl

• L-Cystin 2HCl

• L-Glutamin

• Glycin

• L-Histidin HCl H2O

• L-Isoleucin

• L-Leucin

• L-Lysin HCl

• L-Methionin

Zellspezifisches Medium -Aminosäuren

• L-Alanine

• L-Arginine-HCI

• L-Asparagine· H2O

• L-Aspartic acid

• L-Cysteine.HCI· H20

• L-Glutamic acid

• L-Glutamine

• Glycine

• L-Histidine· HCl

• L-lsoleucine

• L-Leucine

• L-Lysine· HCl

• L-Methinnine

• L-Phenylalanine

• L-Proline

• L-Serine

• L-Threonine

• L-Tryptophane

• L-Tyrosine

• L-Valine

• L-Phenylalanin

• L-Serine

• L-Threonin

• L-Tryptophan

• L-Tyrosin 2Na · 2H2O

• L-Valin

Vergleich von Medien (2/4)

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Klassisches Medium - Vitamine

• D-Calciumpantothenat

• Cholinchlorid

• Folsäure

• i-Inositol

• Niacinamid

• Riboflavin

• Thiamin HCl

Zellspezifisches Medium -Vitamine

• d-Biotin

• Folinic acid

• DL- a-Lipoic acid

• Thioctic acid

• Niacinamide

• Pantothenic acid

• Pyridoxine.HCI

• Riboflavin

• Thiamine.HCl

• Vitamin B12

• i-Inositol

• Choline chloride

Vergleich von Medien (3/4)

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Klassisches Medium -Supplementierung

• Fötales Kälberserum

Zellspezifisches Medium -Supplementierung

• Wachstumsfaktoren der PDGF-Familie

• Wachstumsfaktoren der FGF

• EGF

• BIT

• HC

• Fötales Kälberserum

Vergleich von Medien (4/4)

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Primäre Zellsysteme

• Endothelial Zell Medien • Fibroblasten Medium • Glattmuskelzellmedium • Epithelzell-Medien • Stammzellmedien

• Endotheliale Zellen • Fibroblasten • Glattmuskelzellen • Epitheliale Zellen • Stammzellen (ES; MSC; iPS)

Human, Murine, Rat, Bovine, Porcine und andere Spezies

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Personalisierung des Mediums

• Beispiel 1: Selen • Beispiel 2: bFGF/ECGS

C bFGF 18,75 37,5 75 150 225 300 VEGF165 C2

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

bo ECGF [µg/ml]

cells

/ml (

% o

f contr

ol)

• Beispiel 3: Osmolarität

Varianz von 220 mOs bis hin zu 380 mOs

LEIST, M., et al. (1996). Conventional cell culture media do not adequately supply cells with antioxidants and thus facilitate peroxide-induced genotoxicity, in Free Radical Biology & Medicine, Vol. 21, No. 3, pp. 297-306.

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Personalisierung auf den Zelltyp hin (1/2)

• Beeinflussung des Untergrunds

– Beispiel Auge: Weichheit von 6 bis 20kPa

Kulturschale 10.000 bis 200.000 kPa

C. R. Kraff, J. B. Robin: Normal corneal topography. In: D. J. Schanzlin, J. B. Robin: Corneal topography - measuring and modifying the cornea. Springer Verlag; New York, 1989

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• MicroMatrix™

• Kundenspezifische Arrays und Matrix- Applicationen

Personalisierung auf den Zelltyp hin (2/2)

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Ideale ECM

Zellkulturbasisunterlage &

Etablierung eigener Zellkulturen

Screening

Identifkation der idealen Zellwachstums- und evt. Differenzierungsmatrix

Screening Sets aufbauen, um Reaktionen der Zellen auf veränderte ECM zu testen

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Beispiel 1: Ein Substrat fördert die frühe Kardiomyocytendifferenzieriung

• Grün: CD29 exprimiert in mSCs

• Rot: Nkx 2.5 transcription factor, induziert während der frühen Kardiomyocytendifferenzierung

+Aza

-Aza

Nuclear Condition A Nuclear Nuclear Nuclear Condition A Nuclear Condition A Nuclear Condition A Nuclear Condition A Nuclear Composite CD29/Nkx 2.5 Nuclear

CD29

Nkx2.5

E

D

C

F

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Beispiel 2: CPC (Cardiac Progenitor Cells) Differenzierung

Kombinationen von unterschiedliechen ECMP’s mit signaling Molekülen führen zur CPC-differenzierung:

Phenotypmarker

Rot: c-Kit (stem cell) Grün: Actinin (cardiomyocyte)

CPC’s Pre-Cardiomyocyte

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