mini|REM-Aufnahme von HeLa-Zellen während des Zelltods (Mitte) und gesund (oben rechts) mini|FM-Aufnahme von HeLa-Zellen mit blau gefärbten Zellkernen mini|FM-Aufnahme von konfluenten HeLa-Zellen mit Mikrotubuli (grün), Golgi-Apparat (orange) und Zellkern (blau)
Eine Zelllinie bezeichnet in der Zellbiologie einen immortalisierten Zelltyp.
Eigenschaften Aufgrund der im Vergleich zu Primärzellen hohen Wachstums- und Zellteilungsrate und der unbegrenzten Teilungsfähigkeit werden Zelllinien standardmäßig in der Zellkultur verwendet. Zelllinien besitzen als immortalisierte Zellen kein Hayflick-Limit und können sich unbegrenzt teilen. Sie werden künstlich durch eine Immortalisierung oder durch Fusion mit Tumorzellen im Rahmen der Hybridom-Technik erzeugt oder entstehen natürlich durch bestimmte Kombinationen an Mutationen bei der Entstehung von Tumoren, z. B. durch manche mutierte Onkogene und mutiertes p53.Y. Katakura, S. Alam, S. Shirahata: Immortalization by gene transfection. In: Methods in cell biology. Band 57, 1998, S. 69–91, . PMID 9648100. Nicht jede immortalisierte Zelllinie kann sich unbegrenzt teilen, wenn auch dann die Anzahl maximaler Zellteilungen erhöht ist.D. Guo, L. Zhang, X. Wang, J. Zheng, S. Lin: Establishment methods and research progress of livestock and poultry immortalized cell lines: A review. In: Front Vet Sci. (2022), Band 9, S. 956357. doi:10.3389/fvets.2022.956357. PMID 36118350; . Einen vorübergehend immortalisierten Grenzfall zwischen Zelllinien und normalen Zellen bilden konditional reprogrammierte Zellen, die sich unbegrenzt teilen können, solange zwei Faktoren hinzugegeben werden – Fütterzellen und der Inhibitor der Rho-Kinase Y-27632.X. Wu, S. Wang, M. Li, J. Li, J. Shen, Y. Zhao, J. Pang, Q. Wen, M. Chen, B. Wei, P. J. Kaboli, F. Du, Q. Zhao, C. H. Cho, Y. Wang, Z. Xiao, X. Wu: Conditional reprogramming: next generation cell culture. In: Acta pharmaceutica Sinica. B. Band 10, Nummer 8, August 2020, S. 1360–1381, , PMID 32963937, .M. Zhong, L. Fu: Culture and application of conditionally reprogrammed primary tumor cells. In: Gastroenterology report. Band 8, Nummer 3, Juni 2020, S. 224–233, , PMID 32665854, .S. Chapman, X. Liu, C. Meyers, R. Schlegel, A. A. McBride: Human keratinocytes are efficiently immortalized by a Rho kinase inhibitor. In: The Journal of clinical investigation. Band 120, Nummer 7, Juli 2010, S. 2619–2626, , PMID 20516646, . Stammzelllinien sind Zelllinien von Stammzellen.
Erzeugung Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung von Zelllinien: Isolierung aus Tumorgewebe ist die älteste Methode und wurde bereits bei HeLa angewendet. Einbringung von immortalisierenden Genen oder Viren Hybridom-Technik durch Zellfusion mit Tumorzellen
Verwendung Zelllinien werden in den Lebenswissenschaften in Zellkulturlaboren zu Forschungszwecken eingesetzt, wenn Versuche in lebenden eukaryotischen Zellen durchgeführt werden. In der Biotechnologie werden Zelllinien zur Produktion größerer Mengen an rekombinanten Proteinen in Bioreaktoren verwendet, wenn eine möglichst humantypische Glykosylierung des Proteins notwendig ist. Die langfristige Lagerung von Zelllinien erfolgt durch Kryokonservierung.
Kontaminationen mit anderen Zelllinien Aufgrund der jahrelangen Verwendung und Weitergabe sind vermutlich 20 % der Zelllinien mit anderen Zelllinien kontaminiert.J. Neimark: Line of attack. In: Science. Band 347, Nummer 6225, Februar 2015, S. 938–940, , PMID 25722392. Durch fehlerhafte Beschriftung oder durch Kontamination falsch identifizierte Zelllinien werden in der Datenbank Register of Misidentified Cell Lines aufgeführt. Ebenso führt Cellosaurus eine Datenbank mit problematischen Zelllinien. IGRhCellID ist eine Website mit Software zur Identifikation von Zelllinien und Kontaminationen.C. K. Shiau, D. L. Gu, C. F. Chen, C. H. Lin, Y. S. Jou: IGRhCellID: integrated genomic resources of human cell lines for identification. In: Nucleic acids research. Band 39, Database issueJanuar 2011, S. D520–D524, , PMID 21051335, . Website .
Kontaminationen mit Mikroorganismen Mit Mikroorganismen kontaminierte Zelllinien werden mit geeigneten Antibiotika behandelt. Kontaminationen mit Mycoplasmen können aus dem Zellkulturmedium bzw. aus dem FCS stammen, da sie bei der Sterilfiltration der Medien nicht entfernt werden.Gerhard Gstraunthaler, Toni Lindl: Zell- und Gewebekultur – Allgemeine Grundlagen und spezielle Anwendungen. Springer, 2013. ISBN 978-3-642-35997-2. S. 32–43. Aufgrund einer fehlenden bakteriellen Zellwand sind sie resistent gegen Antibiotika, die in die Zellwandsynthese eingreifen.
Beispiele Es ist zu beachten, dass die folgende Auflistung der Zellkultur-Linien unvollständig ist. Alleine die ATCC führt bis zu 4.000 Zelllinien, weitere gibt es bei der DSMZ und der CCOS. Zelllinie Bedeutung Ursprungsspezies Ursprungsgewebe Morphologie Link 293-T enthält Plasmid mit temperatursensitiver Mutante des Simian-Virus 40 großen T-Antigens Mensch Niere (Embryo) Derivat von HEK-293 Epithel DSMZ Cellosaurus A431 Mensch Haut Epithel DSMZ Cellosaurus A549 Mensch Adenokarzinom der Lunge Epithel DSMZ Cellosaurus BCP-1 Mensch Blut Lymphozyt ATCC Cellosaurus bEnd.3 brain endothelial Maus Gehirn / Großhirnrinde Endothel ATCC Cellosaurus BHK-21 syrian baby hamster kidney Hamster Niere (embryonal) Fibroblast DSMZ Cellosaurus BxPC-3 Mensch Pankreas, Adenokarzinom Epithel DSMZ Cellosaurus BY-2 Bright Yellow-2 Tabak Am Keimling induzierter Kallus Cellosaurus CHO Chinese hamster ovary Hamster Ovarien Epithel ICLC Cellosaurus COS-1 Durch Transformation eines origin-defective SV-40 aus CV-1 Zellen hervorgegangen Affe – Chlorocebus aethiops (Äthiopische Grünmeerkatze) Niere Fibroblast DSMZ Cellosaurus COS-7 Durch Transformation eines origin-defective SV-40 aus CV-1 Zellen hervorgegangen Affe – Chlorocebus aethiops Niere Fibroblast DSMZ Cellosaurus CV-1 Affe – Chlorocebus aethiops Niere Fibroblast Cellosaurus EPC herpesviral induziertes, papuläres Epitheliom Fisch (Pimephales promelas) Haut Epithel ATCC Cellosaurus HaCaT human adult, calcium, temperature Mensch Keratinozyt Epithel Cellosaurus HDMEC human dermal microvascular endothelial cells Mensch Vorhaut Endothel Journal of Investigative Dermatology HEK-293 human embryonic kidney Mensch Niere (embryonal) Epithel DSMZ Cellosaurus HeLa Henrietta Lacks Mensch Zervixkarzinom (Gebärmutterhalskrebs) Epithel DSMZ Cellosaurus Hep G2 human hepatocellular carcinoma Mensch Leberzellkarzinom Epithel DSMZ Cellosaurus HL-60 human leukemia Mensch Promyeloblasten Blutzellen DSMZ Cellosaurus HMEC-1 immortalized human microvascular endothelial cells Mensch Vorhaut Endothel ATCC Cellosaurus HUVEC human umbilical vein endothelial cells Mensch Nabelschnurvene Endothel ICLC HT-1080 Mensch Fibrosarkom Bindegewebszellen DSMZ Cellosaurus Jurkat Mensch T-Zell-Leukämie Blutzellen DSMZ Cellosaurus K562 älteste Leukämie-Zelllinie des Menschen Mensch Blut myeloische Blutzellen, etabliert 1975 DSMZ Cellosaurus LNCaP Mensch Prostata Adenokarzinom Epithel DSMZ Cellosaurus MCF-7 Michigan Cancer Foundation Mensch Brust, Adenokarzinom Epithel DSMZ Cellosaurus MCF-10A Michigan Cancer Foundation Mensch Brustdrüse Epithel ATCC Cellosaurus MDCK-Zellen Madin Darby canine kidney Hund Niere Epithel ATCC Cellosaurus MTD-1A Maus Brustdrüse Epithel Cellosaurus MyEnd myocardial endothelial Maus Herz Endothel Cellosaurus Neuro-2A (N2A) Neuroblastom Maus Gehirn Neuroblast DSMZ Cellosaurus NIH-3T3 NIH, 3-day transfer, inoculum 3 × 105 cells, contact-inhibited NIH Swiss mouse embryo Maus Embryo Fibroblast DSMZ Cellosaurus NTERA-2 cl.D1 [NT2/D1] Pluripotente Zelle mit Tretinoin differenzierbar Mensch Hoden, Lungenmetastase Epithel ATCC Cellosaurus P19 Pluripotente Zelle mit Tretinoin differenzierbar Maus Embryonales Karzinom Epithel DSMZ Cellosaurus PANC-1 pancreas 1 Mensch Pankreas, Adenokarzinom Epithel DSMZ Cellosaurus Peer Mensch T cell leukemia DSMZ Cellosaurus RTL-W1 rainbow-trout liver – Waterloo 1 cells Regenbogenforelle – Oncorhynchus mykiss Leber Fibroblast (wahrscheinlich) Cellosaurus Sf-9 Spodoptera frugiperda Insekt – Spodoptera frugiperda (Nachtfalter) Ovar DSMZ Cellosaurus Saos-2 Osteosarkom Mensch Knochen Epithel DSMZ Cellosaurus T2 Mensch T cell leukemia / B cell line hybridoma DSMZ Cellosaurus T84 Mensch Kolorektales Karzinom / Lungenmetastase Epithel ATCC Cellosaurus U-937 Mensch Burkitt-Lymphom monozytär DSMZ Cellosaurus
Geschichte Die älteste tierische Zelllinie ist vermutlich das Sticker-Sarkom, ein infektiöser Tumor natürlichen Ursprungs, der vor bis zu 11.000 Jahren entstand. Seit seiner Entstehung hat das Sticker-Sarkom etwa 1,9 Millionen Mutationen angesammelt, 646 Gene wurden deletiert. In den Jahren 1951/1952 wurde erstmals eine unsterbliche menschliche Zelllinie aus einem Cervixkarzinom etabliert, welche später unter dem Namen HeLa bekannt wurde. In den folgenden Jahrzehnten wurden insbesondere Nährmedien, Wachstumsfaktoren und Bedingungen weiterentwickelt und neue Zelllinien etabliert.
Einzelnachweise