Der Experimentator: Zellkultur

389 Pages·2020·9.145 MB·German

by  Sabine Schmitz

Sabine Schmitz
Der Experimentator:
Zellkultur
4. Auflage

Die Bände der EXPERIMENTATOR-Reihe sind verfasst von erfahrenen Labor-Profis aus der akademischen
Lehre und der forschenden Industrie. In lockerem Laborjargon wenden sie sich an Studierende, TAs und
Laboranten, zeigen Auswege aus experimentellen Sackgassen und wecken ein Gepür für die richtige
Methode zur rechten Zeit.
In Summa: Fachlich hervorragend. Gibt Denkanstöße, hat Spannung, reißt einen mit. Und lachen kann man
auch. Was will man mehr? (Buchjournal)
Weitere Bände in der Reihe 7 http://www.springer.com/series/8443
Sabine Schmitz
Der Experimentator:
Zellkultur
4. Auflage
Sabine Schmitz
Forschungszentrum Jülich
Jülich, Deutschland
ISSN 2627-2059 ISSN 2627-2067 (electronic)
Experimentator
ISBN 978-3-662-58950-2 ISBN 978-3-662-58951-9 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58951-9
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detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über 7 http://dnb.d-nb.de abrufbar.
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Einbandabbildung: „Aufgehängt“ (80×80 cm), Januar 2007, Öl auf Leinwand; © Prof. Dr. Diethard
Gemsa, Im Köhlersgrund 10, 35041 Marburg, E-Mail: [email protected], www.gemsakunst.de
Planung: Sarah Koch
Zeichnungen: Martin Lay
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V
„Eine der Lektionen, die ich in den verschiedenen Phasen meiner Karriere gelernt habe, ist,
dass Wissenschaft nicht alleine gemacht wird. Fortschritte werden erst durch Gespräche
und den Austausch mit anderen erzielt“.
Carol Widney Greider (US-amerikanische Molekularbiologin und Entdeckerin der
Telomerase, Nobelpreisträgerin für Physiologie oder Medizin 2009)
Vorwort zur 4. Auflage
Ganze neun Jahre hat es gedauert, aber nun endlich ist es soweit! Wenn Sie diese
Zeilen lesen, halten Sie die 4. Auflage des Experimentators Zellkultur in Händen.
In dieser Zeit hat sich natürlich eine Menge auf dem Gebiet der Zellkultur und
auch allgemein im Laborbereich getan. Aus dem Grund war eine Generalüber-
holung der 3. Auflage notwendig, die sich in einer umfassenden Aktualisierung
und Erweiterung in fast allen Kapiteln bemerkbar macht. So ist beispielsweise
die chronologische Entwicklung bei den Entdeckungen von neuen Techniken in
der Zellkultur im 7 Kap. 1 auf den aktuellen Stand gebracht worden. Neu hinzu-
gekommen sind aktuelle Trendthemen wie beispielsweise die Digitalisierung
(Labor 4.0 – das smarte Labor), elektronische Laborbücher und die neueste
Chip-Technologie beim tissue engineering (organs-on-a-chip). Das Thema Labor-
automation fällt in der 4. Auflage weg, da die Automatisierung inzwischen fast
überall auf die eine oder andere Weise Einzug gehalten hat. Aktualisierungen gibt
es weiterhin bei den Regelwerken (7 Kap. 4) und auch im Servicebereich, etwa bei
den Zellkulturkursen in 7 Kap. 16. Das hier aufgeführte Kursangebot orientiert
sich nicht mehr am Bedarf für Einsteiger, sondern konzentriert sich erstmals auf
Techniken, die für den fortgeschrittenen Zellkultur-Experimentator oder sogar
für Spezialisten von Interesse sind. Dazu habe ich ein Potpourri von Kursen ver-
schiedener Dienstleister zusammengestellt, wobei diese natürlich auch weiterhin
standardmäßig Kurse für Einsteiger anbieten.
Eine echte Herzensangelegenheit war mir die methodische Erweiterung der
4. Auflage. Viele Leser und Leserinnen hatten sich in der Vergangenheit mehr
Inhalte zum Thema Primärkultur gewünscht. Diesem Wunsch komme ich mit
einem umfangreich erweiterten 7 Kap. 5 nach. Nach dem aktualisierten Stand in
Sachen Ersatzmethoden für Tierversuche enthält dieses Kapitel erstmalig zahlreiche
Techniken die beschreiben, wie man aus den verschiedensten Ausgangsmaterialien
Primärkulturen herstellen kann. Da ist bestimmt für jeden interessierten
Zellkultur-Experimentator etwas dabei. Besonders stolz aber bin ich auf ein neues
Methodenkapitel, welches mir schon lange unter den Nägeln gebrannt hat. Das
7 Kap. 10 befasst sich ausschließlich mit dem Thema 3D-Zellkultursysteme, weil
diese Methodik in den letzten zehn Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen
hat und inzwischen auch zunehmend in den Zellkulturlaboren praktiziert wird.
In einem theoretischen Überblick werden die Unterschiede zwischen 2D- und
3D-Zellkultur beleuchtet, herausgestellt welche Vor- und Nachteile beide Techniken
haben und welche Methoden es für die 3D-Kultivierung von Zellen derzeit gibt.
Im Praxisteil gibt es nicht nur den 3D-Koloniebildungsassay aus der 3. Auflage,
sondern zusätzlich den Invasionsassay, mit dem man die Tumorzellinvasion anhand
von Sphäroiden untersuchen kann.
Zwei neue Beiträge gibt es auch bei den Methoden für Fortgeschrittene im
7 Kap. 15. Der erste befasst sich mit einem Vergleich von Isolierungsmethoden für
extrazelluläre Vesikel am Beispiel von Exosomen. Diese Minis sind in der zellbio-
logischen Forschung schon lange ein begehrtes Untersuchungsobjekt und aktuell
auch im Bereich Zellkultur ziemlich „en vogue“. Ein weiterer neuer Beitrag befasst
sich ausführlich mit der Kultivierung von humanen embryonalen Stammzellen und
VII
Vorwort zur 4. Auflage
ergänzt damit in idealer Weise den schon vorhandenen, für diese Auflage aber rund-
erneuerten Beitrag über die Kultur tierischer mesenchymaler Stammzellen.
In dieser Auflage gibt es nicht nur inhaltlich viel Neues, sondern darüber
hinaus zahlreiche farbige Abbildungen die den Text sinnvoll ergänzen. Ich
hoffe, dass an dieser aktualisierten und umfangreich ergänzten 4. Auflage jeder
Zellkultur-Experimentator seine Freude hat. Mir jedenfalls hat das Schreiben viel
Spaß gemacht und natürlich freue ich mich wenn auch die Leserinnen und Leser
viel Freude am Schmökern haben, stets neugierig bleiben und nach bzw. mithilfe
dieser Lektüre noch erfolgreicher forschen.
Sabine Schmitz
Linnich
im Februar 2020
Danksagungen zur 4. Auflage
Am Herstellungsprozess der 4. Auflage des „Experimentators Zellkultur“ waren
viele engagierte Kolleginnen und Kollegen beteiligt. Nach der intensiven Arbeit
am Experimentator Zellbiologie der im Herbst 2018 erschienen ist, hat mich
Programmplanerin Sarah Koch vom Springer Spektrum Verlag während der Arbeit
an der 4. Auflage des Zellkultur-Experimentators immer wieder mit freundlichen
und wohlwollenden Worten bei Laune gehalten. Zwei Buchprojekte so kurz nach-
einander zu schreiben verlangt einem viel Durchhaltevermögen ab und stellt die
Motivation schon mal auf die Probe. Danke daher für die Geduld, die guten Vor-
schläge und die ermunternden Worte. Eine wohltuend konstante Größe ist meine
Lektorin Bettina Saglio, die mich praktisch von der ersten Stunde meiner Autoren-
schaft beim Verlag begleitet hat, so auch dieses Mal. Wie immer bestach sie mit
unendlicher Geduld, hilfreichem Pragmatismus und ihrem stets offenen Ohr – sogar
für die manchmal nicht so leicht umsetzbaren Autorenwünsche. Grafiker Martin
Lay möchte ich dafür danken, dass er meine Abbildungsentwürfe in professionelle
Bilder umgewandelt hat und damit der Experimentator Zellkultur um viele farbige
Bilder reicher geworden ist.
Einen ganz entscheidenden Beitrag zur fachlichen Qualität dieses Buches
haben Simone Mörtl und Nils Cordes geleistet, indem Sie Teile des Manuskriptes
bis zum Umfang ganzer Kapitel fachlich redigiert haben. Von der stets ehrlichen
und konstruktiven Kritik, die in den vielen Anregungen und Vorschlägen steckte,
hat die 4. Auflage des Experimentators Zellkultur enorm profitiert. Aber nicht nur
diese beiden, sondern auch weitere Kollegen tragen seit vielen Jahren mit ihren
Ideen und Methoden zum Erfolg dieses Buches bei. So entstand das 7 Kap. 10
unter Mitwirkung von Nils Cordes, Anne Vehlow, Katja Storch und Iris Eke und
das 7 Kap. 15 unter Mitarbeit von Simone Mörtl, Michele C. Klymiuk, Manuela
Heimann und Katrin Wolf-Hofmann sowie Insa Schröder. Ich danke all diesen
Kollegen dafür, dass der Experimentator Zellkultur durch ihre Expertise um
aktuelle Trendthemen und Techniken bereichert wurde.
Danken möchte ich außerdem meinen Laborkollegen für die Unterstützung bei
den Labormethoden sowie jenen Kollegen, die mir Abbildungen aus ihren aktuellen
Publikationen bzw. Forschungsergebnissen für die Veröffentlichung in diesem Buch
zur Verfügung gestellt haben. Sie haben auf unkomplizierte Weise das Portfolio
an farbigen Abbildungen sinnvoll ergänzt und das Buch dadurch noch wertiger
gemacht. Darüber hinaus haben Kollegen aus aller Welt einen Beitrag zur 4. Auf-
lage beigesteuert, indem ich ihre Abbildungen aus Open Access Zeitschriften ver-
wenden durfte.
Was wäre ein Autor ohne das Feedback seiner Leser? Zumindest ahnungslos
was die Meinung seiner Zielgruppe angeht. Da mir das Urteil meiner Leser wichtig
ist, versuche ich immer möglichst zeitnah auf Anregungen einzugehen, was diesmal
länger gedauert hat als geplant. Die Verbesserungsvorschläge eines Lesers, die mich
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Danksagungen zur 4. Auflage
bereits kurz nach Erscheinen der letzten Auflage per Email erreicht hatten, konnte
ich nun endlich in diese Auflage einfließen zu lassen. Mein Dank gilt diesem und
allen anderen aufmerksamen Lesern für ihre konstruktiven Beiträge und ihre ehr-
liche Meinung zu diesem Buch.
Euch allen vielen Dank!
Sabine Schmitz