Hauptunterschied – primäre vs. sekundäre Zellkultur
Bevor wir auf den Unterschied zwischen primärer und sekundärer Zellkultur eingehen, wollen wir zunächst kurz definieren, was Zellkultur ist. Zellkultur ist der Prozess der Entnahme von Zellen aus einem Tier oder einer Pflanze und anschließendem Wachstum in einer künstlich kontrollierten Umgebung. Die Zellen könnten direkt aus dem Gewebe entfernt und durch enzymatische oder mechanische Verfahren disaggregiert werden oder könnten aus einer bereits etablierten Kultur stammen. Der wesentliche Unterschied zwischen primärer und sekundärer Zellkultur besteht darin, dass Zellen für die primäre Zellkultur direkt aus einem tierischen oder pflanzlichen Gewebe gewonnen werden, während Zellen für die sekundäre Zellkultur aus einer bereits etablierten Primärkultur gewonnen werden. Daher ist die Sekundärkultur eine neue Kultur, die aus der Primärkultur hervorgegangen ist.
Sehen wir uns die Bedeutung von primärer und sekundärer Zellkultur genauer an, um sie besser unterscheiden zu können.
Was ist primäre Zellkultur?
Primäre Zellkultur ist die Dissoziation von Zellen aus einem tierischen oder pflanzlichen Elterngewebe durch enzymatische oder mechanische Maßnahmen und die Aufrechterh altung des Zellwachstums in einem geeigneten Substrat in Glas- oder Kunststoffbehältern unter kontrollierten Umgebungsbedingungen. Zellen in Primärkultur haben den gleichen Karyotyp (Anzahl und Aussehen der Chromosomen im Zellkern einer eukaryotischen Zelle) wie die Zellen im ursprünglichen Gewebe. Primäre Zellkulturen können basierend auf der Art der in der Kultur verwendeten Zellen in zwei Klassen eingeteilt werden.
Anchorage-abhängige oder adhärente Zelle – Diese Zellen benötigen eine Anhaftung für das Wachstum. Anhaftende Zellen stammen normalerweise aus Geweben von Organen, beispielsweise aus Nieren, wo die Zellen unbeweglich und in Bindegewebe eingebettet sind
Anchorage Independent or Suspension Cells – Diese Zellen benötigen keine Anhaftung für das Wachstum. Mit anderen Worten, diese Zellen haften nicht an der Oberfläche des Kulturgefäßes. Alle Suspensionskulturen stammen von Zellen des Blutsystems; zum Beispiel werden weiße Blutkörperchen-Lymphozyten in Plasma suspendiert
Zellen aus Primärkulturen haben eine begrenzte Lebensdauer. Zellen können aus mehreren Gründen nicht auf unbestimmte Zeit geh alten werden. Steigende Zellzahlen in der Primärkultur führen zur Erschöpfung von Substrat und Nährstoffen. Außerdem erhöht die Zellaktivität allmählich den Geh alt an toxischen Metaboliten in der Kultur, wodurch weiteres Zellwachstum gehemmt wird.
In diesem Stadium muss eine Sekundär- oder Subkultur durchgeführt werden, um ein kontinuierliches Zellwachstum zu gewährleisten.
Was ist sekundäre Zellkultur?
Wie oben beschrieben, wenn Zellen in adhärenten Kulturen das gesamte verfügbare Substrat einnehmen oder wenn Zellen in Suspensionskulturen die Kapazität des Mediums zur Unterstützung des weiteren Wachstums überschreiten, beginnt die Zellproliferation sich zu verringern oder ganz aufzuhören. Um eine optimale Zelldichte für ein fortgesetztes Wachstum aufrechtzuerh alten und eine weitere Proliferation zu stimulieren, muss die Primärkultur subkultiviert werden. Dieser Vorgang wird als sekundäre Zellkultur bezeichnet.
Während der Sekundärzellkultur werden Zellen aus der Primärkultur in ein neues Gefäß mit frischem Wachstumsmedium überführt. Das Verfahren umfasst das Entfernen des vorherigen Wachstumsmediums und das Dissoziieren anhaftender Zellen in anhaftenden Primärkulturen. Eine sekundäre Zellkultivierung ist regelmäßig erforderlich, um den Zellen Wachstumsraum und frische Nährstoffe zu bieten, wodurch die Lebensdauer der Zellen verlängert und die Anzahl der Zellen in der Kultur erweitert wird.
Sekundäre Kultivierung eines bestimmten Volumens einer Primärkultur in einem gleichen Volumen frischem Wachstumsmedium ermöglicht die langfristige Erh altung von Zelllinien. Die Sekundärkultivierung in ein größeres Volumen frisches Wachstumsmedium wird praktiziert, um die Anzahl der Zellen zu erhöhen, beispielsweise in industriellen Prozessen oder wissenschaftlichen Experimenten.
Was ist der Unterschied zwischen primärer und sekundärer Zellkultur?
Da wir die beiden Begriffe jetzt getrennt verstanden haben, werden wir die beiden vergleichen, um weitere Unterschiede zwischen ihnen zu finden.
Wann primäre und/oder sekundäre Zellkultur verwendet werden sollte
Das hängt davon ab, was du lernen möchtest und welche Art von Experiment du durchführst.
Primäre Zellkultur: Dies ist der Prozess, der verwendet wird, um Zellen aus dem betreffenden Elterngewebe zu kultivieren. Zellen in Primärkultur haben eine begrenzte Lebensdauer aufgrund der Erschöpfung von Substrat und Nährstoffen und der Anhäufung von Toxinen mit Bevölkerungswachstum. Die Primärkultur kann trotz der beim Isolierungsverfahren verwendeten Trenntechniken mehrere Arten von Zellen enth alten. Dies ist jedoch möglicherweise kein Problem bei allen Arten von Experimenten, und in solchen Fällen kann nur die Primärkultur verwendet werden.
Sekundäre Zellkultur: Normalerweise reicht die Anzahl der aus der Primärkultur gewonnenen Zellen in Experimenten nicht aus. Die sekundäre Zellkultur bietet die Möglichkeit, die Zellpopulation zu erweitern und auch die Lebensdauer zu verlängern. Es ermöglicht eine weitere Selektion von Zellen unter Verwendung eines selektiven Mediums und ermöglicht eine genotypische und phänotypische Einheitlichkeit in der Population. Dieser Prozess wird verwendet, um Replikationskulturen für grundlegende Charakterisierung, Konservierung und Experimente zu erzeugen.
Ähnlichkeit mit elterlichem Gewebe
Primäre Zellkultur: Zellen für die primäre Zellkultur werden direkt aus einem tierischen oder pflanzlichen Gewebe gewonnen. Daher ähneln Zellen in der Primärkultur stark ihrem Ausgangsgewebe und dementsprechend kann die biologische Reaktion eher einer In-vivo-Situation entsprechen als der einer Sekundärzellkultur.
Sekundäre Zellkultur: Sekundäre Zellkultur entsteht aus einer primären Zellkultur. Obwohl die Subkultivierung die Lebensdauer von Zellen verlängert, besteht die Möglichkeit, dass Zellen nach einigen Phasen transformiert werden oder die Kontrolle darüber verlieren, sich nicht mehr als eine bestimmte Anzahl von Malen zu teilen. Dies könnte auf Mutationen oder genetische Veränderungen in Primärzellen während der Subkultivierung zurückzuführen sein. Beispielsweise neigen einige Mikroorganismen dazu, sich an Kulturbedingungen anzupassen, die sich meist von ihrer natürlichen Umgebung unterscheiden, indem sie ihre Biologie verändern.
Kultivierungsprozess – Gewinnung von Zellen
Primäre Zellkultur: In der primären Zellkultur durchläuft tierisches oder pflanzliches Gewebe Phasen des Spülens, Sezierens und mechanischen oder enzymatischen Aufschlusses. Disaggregiertes Gewebe enthält eine Vielzahl unterschiedlicher Zelltypen, und dies kann die Einführung einer Trenntechnik erfordern, um interessierende Zellen zu isolieren.
Sekundärzellkultur: Bei der Sekundärzellkultur, wenn die Primärkultur eine adhärente Kultur ist, besteht der erste Schritt darin, die Zellen mechanisch oder enzymatisch von der Befestigung (Oberfläche des Kulturgefäßes) zu lösen. Dann müssen die Zellen voneinander getrennt werden, um eine einzelne Zellsuspension zu bilden.
Anzahl der Zellen in Kultur
Primäre Zellkultur: Es ist nicht wünschenswert, eine absolute Einzelzellsuspension zu haben, da viele Primärzellen in kleinen Clustern besser überleben.
Sekundäre Zellkultur: Es reicht aus, eine Einzelzellsuspension zu erzeugen.
Lebensdauer der Kultur
Primäre Zellkultur: Primäre Zellkulturen haben eine begrenzte Lebensdauer. Wie oben erläutert, liegt dies daran, dass das Wachstum von Zellen Substrat und Nährstoffe erschöpft und zur Ansammlung toxischer Metaboliten führt. Dadurch sinkt allmählich die Wachstumsrate der Zellen, was zum Zelltod führt.
Sekundäre Zellkultur: Sekundäre Zellkultur verlängert die Lebensdauer von Zellen. Periodische Subkultivierung kann unsterbliche Zellen durch Transformation oder genetische Veränderung von Primärzellen produzieren.
Kontaminationsgefahr
Primäre Zellkultur: Primäre Zellkulturen sind schwieriger zu pflegen. Im Allgemeinen benötigen primäre Zellkulturen eine reichh altige Mischung aus Aminosäuren, Mikronährstoffen, bestimmten Hormonen und Wachstumsfaktoren. Daher ist das Kontaminationsrisiko in primären Zellkulturen höher als in sekundären Zellkulturen.
Sekundäre Zellkultur: Sekundäre Zellkulturen sind vergleichsweise einfach zu pflegen und das Kontaminationsrisiko ist geringer als bei primären Zellkulturen.
In diesem Artikel haben wir versucht, die Begriffe primäre Zellkultur und sekundäre Zellkultur zu verstehen, gefolgt von einem Vergleich, um die wichtigsten Unterschiede zwischen ihnen hervorzuheben. Der grundlegende Unterschied liegt darin, wie Zellen aus der Kultur gewonnen werden; Zellen für die primäre Zellkultur werden direkt aus einem tierischen oder pflanzlichen Gewebe gewonnen, während Zellen für die sekundäre Zellkultur aus einer bereits etablierten Primärkultur gewonnen werden.
