Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Präimplantationskultivierung von Rattenhepatozyten auf einem dreidimensionalen bioabbaubaren Polymer

Paasch, Inga

Many organ or tissue diseases can only be cured by whole organ transplantation. The success of this strategy is severely limited by the availability of donor organs. A possible alternative to cure acute or chronic hepatic failure might be cell transplantation. The optimal method for hepatocyte transplantation has not yet been determined. The principles of tissue engineering could be a solution. Prior to implantation isolated hepatocytes are seeded onto a biodegradable polymer to optimize cell mass and function. This study introduces a new synthetic polymer for the use in cell culture. Hepatocytes were isolated from male Lewis rats using a two-step collagenase digestion. The cells were directly seeded onto the polymer and kept in culture for 13 days. Medium samples were taken daily for albumin determination. Every second day cell-polymer constructs were removed from the flow chamber of the bioreactor to analyse their metabolism rate. Therefore an ammonia test and a lidocain-MEGX-test was used, besides a viability assay was used. The amount of DNA that adhered to the polymer was measured after 24 hours. A spheroid formation was found after 24 hours. The hepatocytes produced albumin throughout 12 days, ammonia removal was detected from day 1 to 7. The viability assay showed intact cell membranes until day 3, apoptosis was seen after 5 days. This study has shown that the used polymers enabled hepatocytes to form spheroidal aggregates. The cells show liver specific metabolism and viability throughout 3 days. It could be possible to transplant these tissue engineered hepatocyte spheroids together with the polymer into an organism to replace lost liver function.

Viele Erkrankungen von Organen oder Geweben sind nur durch eine Transplantation heilbar. Das Problem hierin liegt in dem Mangel an Spenderorganen begründet. Eine alternative Therapieform für die Behandlung von akuten und chronischen Lebererkrankungen stellt die Zelltransplantation dar. Die optimale Methode zur Hepatozytentransplantation gilt es noch zu finden. Die Methoden des Tissue Engineering könnten hier hilfreich sein. Vor der Implantation könnten die isolierten Zellen auf ein bioabbaubares Polymer ausgesiedelt werden, um so die Zellmasse und –funktion für den Ersatz von Organfunktionen in vivo zu optimieren. In dieser Arbeit sollte ein in der Verwendung für Zellkulturen neues synthetisch hergestelltes Polymer getestet werden. Zu diesem Zweck wurden Hepatozyten der Ratte auf das Polymer aufgebracht und über 13 Tage in Flusskultur gehalten. Die Leberzellen wurden mittels einer Kollagenase Verdauungstechnik von männlichen Lewis-Ratten gewonnen. Sie wurden direkt auf die Polymere und in die Flusssysteme gebracht. Täglich wurden Mediumproben entnommen, um die Albuminproduktion zu bestimmen. Jeden zweiten Tag wurde ein System entnommen und die Stoffwechselleistungen der Zellen überprüft. Es wurde ein Ammoniaktest und der Lidocain-MEGX-Test durchgeführt. Außerdem fanden Vitalitätsfärbungen statt. Die auf dem Polymer nach 24 Stunden befindliche DNA –Menge wurde quantitativ gemessen. Nach 24 Stunden konnte eine Bildung von spheroidalen Aggregaten festgestellt werden. Eine Albuminproduktion der Hepatozyten konnte bis zum Tag 12 nachgewiesen werden. Der Ammoniakabbau fand bis zum Tag 7 statt. Durch die Vitalitätsfärbungen fand man intakte Zellmembranen bis zum Tag 3, erste apoptotische Veränderungen des Zellkerns waren ab Tag 5 erkennbar. Es konnte gezeigt werden, dass die neuen Polymere eine Hepatozyteneinlagerung und Bildung von Spheroiden ermöglichen. Die Zellen zeigen leberspezifische Stoffwechseltätigkeit und Vitalität bis zum Tag 3. Diese mittels Tissue Engineering gebildeten Hepatozytenspheroide könnten mit den Polymeren transplantiert werden und als Ersatzgewebe bei verlorener Leberfunktion dienen.

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Paasch, Inga: Präimplantationskultivierung von Rattenhepatozyten auf einem dreidimensionalen bioabbaubaren Polymer. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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