Optimierungsansätze zur Isolation und Kultur mesenchymaler Stammzellen

von Martin Schramm (19, Rettungsdienstschule Werdau)

Kategorie: Biologie 2009
Betreuer: keine Angabe
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • Landessieger
  • Regionalsieger

Mesenchymale Stammzellen aus humanem adulten Knochenmark sind durch ihre fibroblastenartige Morphologie, ihr adhärentes Wachstum und ihr Potenzial in Adipozyten, Osteoblasten und Chondrozyten zu differenzieren, gekennzeichnet. Es konnte durch die Arbeit gezeigt werden, dass sich Knochenmark-Filtrationssysteme, die bei der Knochenmarkentnahme und seiner Aufbereitung übrig bleiben, als Quelle für mesenchymale Stammzellen eignen, wenn sie auch wenige Zellen enthalten. Auch Nabelschnurblut eignet sich gut als Isolationsquelle. Bisherige Methoden lieferten keine homogenen, sondern heterogene Zellpopulationen. Auf der Grundlage eines umfangreichen Literaturstudiums und den erworbenen praktischen Erfahrungen  wurden Optimierungsansätze für die Isolation und Kultur mesenchymaler Stammzellen erarbeitet und getestet. Außerdem wurden Isolationsmöglichkeiten und Kulturvarianten hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit analysiert. Speziell wurde dabei die herkömmliche meistverwendete Isolation durch Plastikadhärenz mit einer immunomagnetischen Zellseparation verglichen. Dazu wurden erst einmal mononukleäre Zellen aus Knochenmarkfiltrationseinheiten heraus gespült und mittels Dichtegradientenzentrifugation angereichert. Aus diesen wurden dann vergleichend mittels Plastikadhärenz und magnetisch unterstützter Zellsortierung mesenchymale Stammzellen isoliert. Zur immunomagnetischen Selektion wurde das Oberflächenprotein CD271 verwendet. Die Isolationsmethode ist jedoch sehr zeit- und kostenintensiv, weshalb ihre Etablierung als Routinemethode nicht empfohlen wird. Die unterschiedlichen Zellpopulationen wurden durch morphologische Beurteilung, Durchflusszytometrie, adipogene und ostegene Differenzierung verglichen. Im Rahmen der Serentestung wurden verschiedene Seren gegeneinander getestet. Die dafür benötigten Zellen wurden durch Dichtegradientenzentrifugation angereichert. Die Isolation der mesenchymalen Stammzellen aus mononukleären Zellen erfolgte durch Plastikadhärenz. Das zu testende Serum wurde bei der Isolation durch Plastikadhärenz verwendet, ebenso in der weiteren Kultur. Abschließend lässt sich konstatieren, dass dem Gebiet der mesenchymalen Stammzellforschung, insbesondere den Isolations- und Kulturmethoden weiter Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte, da diese Grundlage der weiteren Forschung mit mesenchymalen Stammzellen auch deren Therapieanwendung erheblich verbessern kann.

Optimierungsansätze zur Isolation und Kultur mesenchymaler Stammzellen