Untersuchungen zur dreidimensionalen Kultivierung primärer Rattenhepatozyten auf kollagenierten Silikonscaffolds

Primäre Hepatozyten stellen für die pharmakologische und toxikologische Testung von Grundstoffen der chemischen und pharmazeutischen Industrie ein geeignetes Testsystem zur Abschätzung des Gefährdungspotentials einer Substanz dar. Bis heute fehlen aber 3D-Kulturen, die den Differenzierungsgrad primärer Hepatozyten in vitro aufrechterhalten, um die pharmakologische Wirkung einer Substanz zu beurteilen. Ziel der Studie war die Untersuchung von Funktionalitäts- und Wachstumsparametern in einer 3D-Struktur aus kollageniertem Silikon zur Kultivierung primärer Rattenhepatozyten im Vergleich zur klassischen 2D-Zellkultur.Primäre Rattenhepatozyten wurden für 72h auf Gitterstrukturen (A=24cm²) kultiviert. Die Zellzahlentwicklung, die Art des Wachstums auf dem Silikon, die Zytoxizität und die Harnstoffsyntheserate wurden alle 24h bestimmt und mit der 2D-Kultur (A=9cm²) auf Kollagen verglichen.Bei identischer Ausgangszellzahl lag die Wachstumsrate bei der 3D-Kultur um 42%±5% höher als bei der 2D-Kultur. Die Zellen hefteten sich auf den 3D-Scaffolds gut an, bildeten Cluster und organoide Strukturen. Die 3D-Kultur auf Silikonscaffolds zeigte gegenüber der 2D-Kultur keine sigifikant unterschiedliche Zytotoxizität nach 72h: der Anteil toter Zellen in den Kulturen lag bei 7%±3% bzw. bei 9%±3%. Die Harnstoffsyntheserate [µg/10⁵Zellen] war in der 3D-Kultur verglichen zur 2D-Kultur signifikant erhöht: 24h) 9,1±2,7 vs. 4,7±0,2; 48h) 5,7±1,5 vs. 3,7±0,05; 72h) 3,5±0,5 vs. 2,1±0,1. Die Ergebnisse zeigen, dass kollagenierte Silikonscaffolds für die 3D-Zellkultur primärer Rattenhepatozyten geeignet sind. Dadurch wird eine vergrößerte Wachstumsoberfläche mit höherer Zellausbeute erreicht, das Potential der Zellen, in organoiden Strukturen zu wachsen, unterstützt und die Funktionalität der Zellen besser erhalten. Die kollagenierten Silikonscaffolds stellen daher eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von 3D-Hepatozytenkulturen unter Erhalt physiologischer Funktionen dar.

3d Zellkultur - Hepatozyten