Matrigel- Matrigel
Matrigel ist der Handelsname für die solubilisierte Basalmembranmatrix, die von Engelbreth-Holm-Swarm (EHS)-Maus- Sarkomzellen von Corning Life Sciences sezerniert wird . Matrigel ähnelt der in vielen Geweben vorkommenden extrazellulären Umgebung der Laminin/Kollagen IV-reichen Basalmembran und wird von Zellbiologen als Substrat ( Basalmembranmatrix ) für die Kultivierung von Zellen verwendet.
Zellkultur
Ein übliches Laborverfahren besteht darin, kleine Mengen von gekühltem (4 °C) flüssigem Matrigel auf Laborgefäße für Gewebekulturen aus Kunststoff zu verteilen. Bei einer Inkubation bei 37 °C (Körpertemperatur) polymerisieren (verfestigen) sich die Matrigel-Proteine und erzeugen eine rekombinante Basalmembran, die die Oberfläche der Labware bedeckt.
Auf Matrigel kultivierte Zellen zeigen ein komplexes Zellverhalten, das ansonsten unter Laborbedingungen schwer zu beobachten ist. Endothelzellen bilden beispielsweise komplizierte spinnennetzartige Netzwerke auf Matrigel-beschichteten Oberflächen, jedoch nicht auf Kunststoffoberflächen. Solche Netzwerke weisen stark auf die mikrovaskulären Kapillarsysteme hin , die lebendes Gewebe mit Blut durchdringen. Matrigel erlaubt ihnen daher, den Prozess zu beobachten , durch den Endothelzellen solche Netzwerke aufbauen , die von großem Forschungsinteresse sind.
Metastasenmodell
In einigen Fällen bevorzugen Forscher möglicherweise größere Volumina von Matrigel, um dicke dreidimensionale Gele herzustellen. Dicke Gele bewirken, dass Zellen von der Oberfläche des Gels in sein Inneres wandern. Dieses Migrationsverhalten wird von Forschern als Modell für die Metastasierung von Tumorzellen untersucht .
Screening auf Krebsmedikamente
Pharmazeutische Wissenschaftler verwenden Matrigel, um Wirkstoffmoleküle zu screenen. Ein typisches Experiment besteht darin, Matrigel ein Testmolekül zuzusetzen und das Zellverhalten zu beobachten. Testmoleküle, die die Endothelzellnetzwerkbildung fördern, sind Kandidaten für Geweberegenerationstherapien, während Testmoleküle, die die Endothelzellnetzwerkbildung hemmen, Kandidaten für Antikrebstherapien sind. Ebenso könnten Testmoleküle, die die Migration von Tumorzellen hemmen, auch Potenzial als Antikrebsmittel haben. Matrigel wird auch häufig verwendet, um humane Tumor- Xenotransplantate bei Nagetieren im Rahmen eines Programms zur Entdeckung von Krebsmedikamenten herzustellen . Matrigel wird mit immortalisierten menschlichen Krebszellen gemischt und das Gemisch wird immundefizienten Mäusen subkutan injiziert . Ein menschlicher Tumor bildet sich normalerweise in zwei bis vier Wochen. Dieses Modellsystem ermöglicht es einem Forscher, eine Anti-Krebs-Verbindung in einem Ersatzwirt zu testen.
Bestandteile
Die Fähigkeit von Matrigel, komplexes Zellverhalten zu stimulieren, ist eine Folge seiner heterogenen Zusammensetzung. Die Hauptkomponenten von Matrigel sind Strukturproteine wie Laminin , Nidogen , Collagen und Heparansulfat-Proteoglykane, die kultivierten Zellen die anhaftenden Peptidsequenzen präsentieren , denen sie in ihrer natürlichen Umgebung begegnen würden. Ebenfalls vorhanden sind Wachstumsfaktoren wie TGF-beta und EGF, die die Differenzierung verhindern und die Proliferation vieler Zelltypen fördern. Ein wachstumsfaktorreduziertes Matrigel ist ebenfalls erhältlich. Matrigel enthält andere Proteine in geringen Mengen und seine genaue Zusammensetzung kann von Charge zu Charge variieren. Aus diesem Grund ist Matrigel möglicherweise nicht für Experimente geeignet, die eine genaue Kenntnis aller Proteine und Konzentrationen erfordern.
Embryonische Stammzellen
Matrigel wird auch als Anheftungssubstrat in embryonalen Stammzellkulturen verwendet . Wenn embryonale Stammzellen in Abwesenheit von Feederzellen gezüchtet werden, werden extrazelluläre Matrixkomponenten benötigt, um den pluripotenten , undifferenzierten Zustand (Selbsterneuerung) aufrechtzuerhalten . Eine dieser verwendbaren Matrizen ist verdünntes Matrigel. Bei unverdünnter Anwendung fördert Matrigel das Wachstum und die Differenzierung von Stammzellen.
