Dreidimensionale Kulturen: Fortschritte für die Pharmaforschung, Biomedizin, Stammzelltherapie, Tissue enginee

Immer häufiger und vielseitiger werden dreidimensionale Zellkulturen verwendet: Sie ersetzen in der Pharmaentwicklung Tierversuche, bewähren sich im Bereich Tissue engineering, in der regenerativen Medizin (z.B. Knorpelentwicklung), in der Tumorbiologie u.a.. Für die Produktion von in-vitro-Fleisch und andere artifizielle Lebensmittel bieten 3-D-Kulturen die Grundlagen. Will Minuth und Raimund Strehl bieten in ihrem Lehrbuch „3-D-Kulturen – Zellen, Kultursysteme, Environment" einen Überblick.

Da natürliche Gewebe meist räumliche Strukturen ausbilden, muss auch unter in-vitro-Bedingungen ein Wechsel von der zwei- zur dreidimensionalen Kulturtechnik erfolgen. Bei allen Vorhaben der 3-D-Kultur geht es um die Herstellung von histiotypischen Strukturen, also um die Ausbildung von dreidimensionalen Gewebestrukturen und um die Entwicklung von Organteilen mit möglichst optimaler Funktion im vorwiegend kleinen Labormaßstab. Dazu werden die Zellen entweder allein oder in Verbindung mit einer spezifischen extrazellulären Matrix kultiviert. Meist sind in den Kulturen unterschiedliche Typen an Zellen enthalten.

Ziel bei allen diesen Kulturen ist, dass sie möglichst viele Eigenschaften von Strukturen entwickeln, die auch im ursprünglichen Gewebe und somit im Organismus vorgefunden werden. Bei Ausprägung dieser Eigenschaften sollen sie als In-vitro-Modelle dienen, um z.B. grundlegende Fragen zur Gewebeentstehung, zur Entwicklung von Gefäßen oder zur Bildung von Organen zu untersuchen. Auch im pharmazeutischen Bereich haben 3-D-Kulturen Aufmerksamkeit erregt. Es wurde festgestellt, dass sie nach akuter oder chronischer Applikation von Pharmaka oder Toxinen ganz anders reagieren als Zellen, die in Form eines klassischen Monolayers auf dem Boden einer Kulturschale gewachsen sind.