Basalmembranartige Matrix

Eine basalmembranartige Matrix (englisch basement membrane-like matrix) ist eine komplexe Mischung von Biomolekülen, die in der 3D-Zellkultur und beim Tissue Engineering als Wachstumsgrundlage (Matrix, Zellsubstrat) verwendet wird. Markennamen für basalmembranartige Matrices sind z. B. Matrigel, BME, EHS matrix.

Eigenschaften

Basalmembranartige Matrices haben strukturelle, mechanische und funktionelle Ähnlichkeiten mit der Basalmembran von tierischem Gewebe. Die Basalmembran ist eine spezialisierte Form einer extrazellulären Matrix (EZM), die in verschiedenen Geweben des Körpers zu finden ist.

Eine kommerziell erhältliche Art der basalmembranartigen Matrix wird aus dem Engelbreth-Holm-Swarm-(EHS-)Sarkom aus Mäusen gewonnen. Sie enthält unter anderem Laminin, Entactin, Kollagen und Heparansulfat-Proteoglykane. Die basalmembranartige Matrix von EHS-Zellen bildet bei 37 °C ein Hydrogel aus, während es bei 4 °C flüssig ist. Im Vergleich zu Polylysin-beschichteten Zellkulturflaschen erzeugt Matrigel eine veränderte dreidimensionale Zellverbandstruktur.

Andere basalmembranartige Matrices sind Hydrogele aus natürlichen und/oder synthetischen Polymeren. Diese Hydrogele können mit verschiedenen EZM-Bestandteilen beliebig komplex kombiniert werden.

In der Zellkultur von Stammzellen können teilweise Fütterzellen durch eine basalmembranartige Matrix ersetzt werden. Basalmembranartige Matrices werden in der onkologischen Forschung bei der Etablierung von Tumormodellen den zu injizierenden Tumorzellen beigemischt. Ebenso wird sie bei der Erzeugung von Organoiden verwendet.

Einzelnachweise

1 2 3 C. S. Hughes, L. M. Postovit, G. A. Lajoie: Matrigel: a complex protein mixture required for optimal growth of cell culture. In: Proteomics. Band 10, Nummer 9, Mai 2010, ISSN 1615-9861, S. 1886–1890, doi:10.1002/pmic.200900758, PMID 20162561.
1 2 G. Benton, H. K. Kleinman, J. George, I. Arnaoutova: Multiple uses of basement membrane-like matrix (BME/Matrigel) in vitro and in vivo with cancer cells. In: International journal of cancer. Journal international du cancer. Band 128, Nummer 8, April 2011, ISSN 1097-0215, S. 1751–1757, doi:10.1002/ijc.25781, PMID 21344372.
1 2 I. Arnaoutova, J. George, H. K. Kleinman, G. Benton: The endothelial cell tube formation assay on basement membrane turns 20: state of the science and the art. In: Angiogenesis. Band 12, Nummer 3, 2009, ISSN 1573-7209, S. 267–274, doi:10.1007/s10456-009-9146-4, PMID 19399631.
1 2 Puja Jain, Sebastian Bernhard Rauer, Martin Möller, Smriti Singh: Mimicking the Natural Basement Membrane for Advanced Tissue Engineering. In: Biomacromolecules. Band 23, Nr. 8, 8. August 2022, ISSN 1525-7797, S. 3081–3103, doi:10.1021/acs.biomac.2c00402, PMID 35839343, PMC 9364315 (freier Volltext) – (acs.org [abgerufen am 26. November 2023]).
1 2 M. T. Kozlowski, C. J. Crook, H. T. Ku: Towards organoid culture without Matrigel. In: Communications biology. Band 4, Nummer 1, Dezember 2021, S. 1387, doi:10.1038/s42003-021-02910-8, PMID 34893703, PMC 8664924 (freier Volltext).
↑ C. Xu, M. S. Inokuma, J. Denham, K. Golds, P. Kundu, J. D. Gold, M. K. Carpenter: Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. In: Nature Biotechnology. Band 19, Nummer 10, Oktober 2001, ISSN 1087-0156, S. 971–974, doi:10.1038/nbt1001-971, PMID 11581665.

[PMID_20162561-1] 1 2 3 C. S. Hughes, L. M. Postovit, G. A. Lajoie: Matrigel: a complex protein mixture required for optimal growth of cell culture. In: Proteomics. Band 10, Nummer 9, Mai 2010, ISSN 1615-9861, S. 1886–1890, doi:10.1002/pmic.200900758, PMID 20162561.

[PMID_21344372-2] 1 2 G. Benton, H. K. Kleinman, J. George, I. Arnaoutova: Multiple uses of basement membrane-like matrix (BME/Matrigel) in vitro and in vivo with cancer cells. In: International journal of cancer. Journal international du cancer. Band 128, Nummer 8, April 2011, ISSN 1097-0215, S. 1751–1757, doi:10.1002/ijc.25781, PMID 21344372.

[PMID_19399631-3] 1 2 I. Arnaoutova, J. George, H. K. Kleinman, G. Benton: The endothelial cell tube formation assay on basement membrane turns 20: state of the science and the art. In: Angiogenesis. Band 12, Nummer 3, 2009, ISSN 1573-7209, S. 267–274, doi:10.1007/s10456-009-9146-4, PMID 19399631.

[:0-4] 1 2 Puja Jain, Sebastian Bernhard Rauer, Martin Möller, Smriti Singh: Mimicking the Natural Basement Membrane for Advanced Tissue Engineering. In: Biomacromolecules. Band 23, Nr. 8, 8. August 2022, ISSN 1525-7797, S. 3081–3103, doi:10.1021/acs.biomac.2c00402, PMID 35839343, PMC 9364315 (freier Volltext) – (acs.org [abgerufen am 26. November 2023]).

[Kozlowski-5] 1 2 M. T. Kozlowski, C. J. Crook, H. T. Ku: Towards organoid culture without Matrigel. In: Communications biology. Band 4, Nummer 1, Dezember 2021, S. 1387, doi:10.1038/s42003-021-02910-8, PMID 34893703, PMC 8664924 (freier Volltext).

[6] C. Xu, M. S. Inokuma, J. Denham, K. Golds, P. Kundu, J. D. Gold, M. K. Carpenter: Feeder-free growth of undifferentiated human embryonic stem cells. In: Nature Biotechnology. Band 19, Nummer 10, Oktober 2001, ISSN 1087-0156, S. 971–974, doi:10.1038/nbt1001-971, PMID 11581665.