3D-Zellkulturmodelle für Chondrozyten: Mikromassenkultur vs. Sphäroidkultur

Einleitung Die Mikromassekultur ist eine gängige Methode zur Untersuchung von Chondrozyten unter 3D-Bedingungen. Mikromassen erfordern aber eine hohe Zellzahl (1×10¹ bis 1×10⁵ Zellen/Mikromasse). Da Chondrozyten nur bis zu fünf Passagen vermehrt werden können, bevor sie chondrogene Eigenschaften verlieren, ist es schwierig, genügend Mikromassen zu erhalten, um Hochdurchsatzanalysen durchzuführen. Für die Sphäroidtechnik werden nur 3000 bis 50000 Zellen pro Sphäroid benötigt. In dieser Studie untersuchten wir, ob die Sphäroidkultur auf Chondrozyten angewendet werden kann.

Methoden Es wurden nasale Chondrozyten von drei Spendern verwendet. Mikromassen wurden in einer Dichte von 25000 bzw. 300000 Zellen/Mikromasse in einer 24-Well-Platte in einem Tropfen (15 µL) ausgesät. Nach 3 Stunden wurde das Zellkulturmedium zugegeben. Sphäroide wurden durch Aussaat von 25000 Zellen in eine 96-Well-V-Platte mit anti-Haftbeschichtung gewonnen. Die Zellen wurden mit einem Chondrozyten-Differenzierungsmedium (ChondroDiff Medium, Miltenyi Biotec) oder DMEM/F12 10% FCS+10 ng/ml TGF-β1 behandelt. Die Vitalität der Zellen wurde für 21 Tage mit einem Fluoreszenzfarbstoff für tote Zellen (Sytox​Green) verfolgt. Knorpelspezifische Marker wurden mittels histologischer Färbung und Immunhistochemie analysiert.

Ergebnisse In einigen Mikromassen, vor allem bei niedrigen Zellzahlen und wenn TGF-β1-Medium verabreicht wurde, begannen die Zellen an einem bestimmten Punkt sphäroidartige Strukturen zu bilden, aber viele Zellen wuchsen in 2D weiter. Diese Strukturen wiesen einen hohen Anteil toter Zellen auf. Knorpelmarker wurden in beiden Modellen nachgewiesen.

Schlussfolgerung Um zuverlässige und reproduzierbare 3D-Konstrukte erhalten, ist die Sphäroidtechnik der Mikromassenkultur überlegen.

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Article published online:
24 May 2022