title: Verhalten von Knochenzellen aus Mäusen und Kaninchen auf Elastin-artigen Proteinpolymeren
Creators: name: Nagelreiter, Corinna
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Elastin-artige Polymere sind eine noch recht junge und in vielerlei Hinsicht vielversprechende Stoffklasse. Die große Vielseitigkeit dieser Materialien lässt viele mögliche Anwendungen zu, durch die jedoch erst kurze Dauer der Erforschung ihrer Eignung bleiben noch viele Fragen offen und viele Theorien erst zu untersuchen. ELPs sind unterhalb einer bestimmten Transitionstemperatur, die von den spezifischen Eigenschaften des Materials abhängig ist, in wässriger Lösung löslich. Wird diese Temperatur allerdings überschritten, kommt es durch hydrophobe Faltung der Protein-Polymere zu einer Aushärtung und somit zu einer Ausbildung einer Hydrogel-artigen Konsistenz der Protein-Polymere. Dieses Hydrogel kann auch auf Oberflächen zu einer Beschichtung genutzt werden, wie es in dieser Arbeit mit den Oberflächen von handelsüblichen, zuvor sterilisierten Deckgläsern durchgeführt wurde. Durch die Möglichkeit, in die Primär-Sequenz von ELPs spezielle Aminosäure-Abfolgen zu integrieren, die von Zellen erkannt werden, wie etwa die Sequenz RGD, die von Osteoblasten zur Verankerung genutzt wird, liegt eine Anwendung der ELPs in der Zellkultur nahe. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Eignung von ELPs als Beschichtungsmaterial für Deckgläser in einer Kultur von Knochenzellen von Mäusen sowie Kaninchen getestet, mit besonderem Augenmerk auf die Morphologie der kultivierten Zellen, da diese Rückschlüsse auf den Zustand der Zellen zulässt und zeigt, ob sie in der Lage waren, auf dem angebotenen Material zu adhärieren und zu wachsen. Dies ist nicht nur für eine Anwendung in vitro entscheidend, sondern könnte, wenn sich die ELPs in weiterführenden Studien als funktionell erweisen, auch Einzug in das Gebiet des tissue-engineering oder der regenerativen Medizin halten und gerade Osteoblasten und Osteoclasten sind auf eine Adhäsion an das zur Verfügung gestellte Material angewiesen um zu überleben und ihre Funktionalität beizubehalten. In den durchgeführten Versuchen zeigten die ausgesäten und auf ELP-Beschichtungen kultivierten Mäusezellen eine unauffällige Morphologie, die mit der von Zellen auf unbeschichteten Deckgläsern vergleichbar war. Die Osteoblasten waren auch befähigt sich anzuheften und zu teilen. Ob das in die Primärstruktur des verwendeten ELPs integrierte RGD-Motiv tatsächlich einen Einfluss auf die Verteilung der Osteoblasten nimmt und diese zu einer regelmäßigen Anordnung tendieren lässt, verbleibt noch zu klären. Osteoclasten, die aus einer Co-Kultur von Maus-Osteoblasten und aus Mäusen isolierten Knochenmarkszellen auf der Beschichtung selbst erst entstanden, zeigten ebenfalls eine Morphologie, die mit den Kontrollgruppen vergleichbar war, jedoch wiesen sie auf der ELP-Beschichtung nicht nur Ähnlichkeit zu Osteoclasten auf unbeschichteten Deckgläsern auf, sondern einige auch zu solchen Zellen, die auf Plättchen aus Rinderknochen kultiviert worden waren. Auf unbehandelten Deckgläsern zeigten die Osteoclasten meist nur einen großen Aktinring, der sich beinahe über den gesamten Umkreis der Zelle erstreckte, auf Knochen hingegen wiesen sie meist mehrere Aktinringe pro Zelle auf, die meist kleiner, aber auch dichter waren als auf Glas. Auf der ELP-Beschichtung jedoch waren beide Gestalten aufzufinden, sowohl mit einem als auch mit mehreren Aktinringen innerhalb eines Osteoclasten. Möglicherweise beeinflusst die gemeinsame Inkubation von mit ELPs beschichteten Deckgläsern und Knochenplättchen die Osteoclasten-Anzahl positiv, jedoch ist eine eingehendere Untersuchung dieser Theorie noch ausständig. Kaninchen-Osteoclasten zeigten sowohl auf den beschichteten wie auch den unbeschichteten Deckgläsern eine Morphologie, die sich deutlich von derjenigen auf den Knochenplättchen unterschied. Auf Knochen konnten die Osteoclasten deutliche und dichte Aktinringe ausbilden, auf den Deckgläsern jedoch nicht. Die Osteoclasten überstanden die Kultur, zeigten jedoch nur selten Aktinringe, deren Fasern meist noch isoliert zu erkennen waren. Auf Knochenplättchen hingegen waren die Aktinringe gut ausgebildet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ELP-Beschichtungen als Oberfläche für eine Kultur von Knochenzellen durchaus geeignet sind, wobei die Adhäsion bereits reifer Osteoclasten scheinbar weniger effektiv erfolgt als jene von Osteoclasten, die im Rahmen einer Co-Kultur erst auf der beschichteten Oberfläche entstehen.