DE3829183A1 - FEEDER-LAYER FROM HUMAN BINDING TISSUE CELLS, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND METHOD FOR THE PROPOSITION OF HUMAN EPITHELIC CELLS AND THE USE THEREOF FOR THE RESTITUTION OF THE SKIN - Google Patents
FEEDER-LAYER FROM HUMAN BINDING TISSUE CELLS, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND METHOD FOR THE PROPOSITION OF HUMAN EPITHELIC CELLS AND THE USE THEREOF FOR THE RESTITUTION OF THE SKINInfo
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Abstract
Description
Feeder-Layer aus menschlichen Bindegewebszellen, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verfahren zur Vermehrung menschlicher Epithelzellen und deren Verwendung zur Restitution der HautFeeder layers from human connective tissue cells, Process for its preparation and process for Multiplication of human epithelial cells and their use for restitution of the skin
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Feeder-Layers aus normalen diploiden menschlichen Bindegewebszellen, insbesondere Fibroplasten, welche zunächst aus gesundem menschlichem Hautbindegewebe isoliert und anschließend in vitro vermehrt werden, sowie die Verwendung des Feeder-Layers zur In Vitro-Vermehrung von normalen menschlichen Keratinocyten, Schweißdrüsen- und Talgdrüsenzellen, insbesondere Keratinocyten, welche anschließend alleine oder in Kombination mit in Kollagengele eingearbeiteten unbehandelten menschlichen Fibroplasten zur Restitution der Haut, beispielsweise nach Verbrennungen oder beim Vorliegen anderer Hautdefekte, verwendet werden.The present invention relates to the manufacture of a Feeder layers from normal diploid human connective tissue cells, especially fibroblasts, which initially isolated from healthy human skin connective tissue and can then be multiplied in vitro, and the use of the feeder layer for in vitro propagation of normal human keratinocytes, sweat glands and Sebaceous cells, especially keratinocytes, which then alone or in combination with in collagen gels incorporated untreated human fibroblasts for restitution of the skin, for example after Burns or other skin defects, be used.
Es ist bekannt, beispielsweise aus dem Artikel G.G. Gallico et al., N. Engl. J. Med. 311, 448-451 (1984), daß interfollikuläre menschliche Keratinocyten in vitro vermehrt und anschließend zur Abdeckung von Brandwunden verwendet werden können. Ein wesentlicher Nachteil jenes Verfahrens besteht darin, daß dem zu behandelnden Patienten zusätzlich operativ gesunde Haut entnommen werden muß, um Ausgangsmaterial für die In Vitro-Vermehrung körpereigener Keratinocyten zu gewinnen. It is known, for example from the article G.G. Gallico et al., N. Engl. J. Med. 311, 448-451 (1984) that interfollicular human keratinocytes in propagated in vitro and then to cover Burns can be used. An essential one The disadvantage of this method is that treating patients additionally surgically healthy skin must be taken to source material for the In Vitro reproduction of the body's own keratinocytes.
Die Menge des dem Patienten zu entnehmenden Hautmaterials kann nach J. G. Rheinwald und H. Green, Cell, 6, Seiten 331-344 (1975) beziehungsweise der DE-PS 26 51 685 reduziert werden, wenn für die Anzahl der Keratinocyten- Primärkulturen ein Feeder-Layer, bestehend aus 3T3- Zellen der Maus, zu Hilfe genommen wird. Da jedoch die 3T3-Zellen tierischen Ursprungs sind und zudem bestimmte, für transformierte Zellen charakteristische Eigenschaften besitzen, ist deren Verwendung als Feeder-Layer für die In Vitro-Vermehrung menschlicher Zellen, welche anschließend auf den Patienten rückverpflanzt werden, nicht unbedenklich.The amount of skin material to be removed from the patient according to J.G. Rheinwald and H. Green, Cell, 6, p 331-344 (1975) and DE-PS 26 51 685 be reduced if the number of keratinocytes Primary cultures a feeder layer consisting of 3T3- Cells of the mouse that is taken to help. However, since the 3T3 cells are of animal origin and also certain characteristics characteristic of transformed cells own, is their use as a feeder layer for the In vitro multiplication of human cells, which then be transplanted back to the patient, not harmless.
Weiterhin ist aus der Literatur A. Limat und F. K. Noser, J. Invest. Dermat. 87, 485-488 (1986) bekannt, daß intrafollikuläre Keratinocyten aus menschlichen Haarfollikeln, zum Beispiel Zellen der äußeren Wurzelscheide ausgezupfter menschlicher Anagenhaare beliebiger anatomischer Herkunft, dann in vitro vermehrt werden können, wenn der oben genannte 3T3-Feeder-Layer verwendet wird.Furthermore, from the literature A. Limat and F. K. Noser, J. Invest. Dermat. 87, 485-488 (1986) that intrafollicular Keratinocytes from human hair follicles, for example, plucked cells of the outer root sheath human anagen hair of any anatomical origin, can be multiplied in vitro if the 3T3 feeder layer mentioned above is used.
Es wurde auch bereits versucht, zum Beispiel von H. P. Baden et al., J. Invest. Dermat. 76, 53-55 (1981) normale menschliche Fibroplasten als Feeder-Layer für die Vermehrung von menschlichen Epithelzellen zu verwenden, jedoch war das Wachstum der Epithelzellen nach dem dort verwendeten Verfahren nicht zufriedenstellend.It has also been tried, for example by H. P. Baden et al., J. Invest. Dermat. 76, 53-55 (1981) normal human fibroblasts as feeder layers for the To use proliferation of human epithelial cells however, the growth of the epithelial cells was there after that method used unsatisfactory.
Es bestand demnach die Aufgabe, ein Verfahren zur In Vitro-Vermehrung von normalen menschlichen Keratinocyten, Schweißdrüsen- oder Talgdrüsenzellen zur Verfügung zu stellen, welches mindestens ebenso reproduzierbare und gleichgute Vermehrungsergebnisse wie das Verfahren mit 3T3-Feeder-Layern erbringt, ohne jedoch dessen potentielle Nachteile in immunologischer und allenfalls auch infektiöser Hinsicht aufzuweisen.The task was therefore to develop a process for the In Vitro propagation of normal human keratinocytes, Sweat or sebum cells are available too which is at least as reproducible and propagation results as good as the procedure with 3T3 feeder layers, but without their potential Disadvantages in immunological and possibly also to be infectious.
Hierzu wurde nun gefunden, daß ein Feeder-Layer ausgehend von normalen menschlichen diploiden Bindegewebszellen, insbesondere normalen menschlichen Fibroplasten, welche in ihrer Vermehrung gehindert sind, hervorragend für die In-Vitro-Vermehrung von normalen menschlichen Epithelzellen der Haut, insbesondere Keratinocyten interfollikulärer oder intrafollikulärer Herkunft, sowie acinärer und tabulärer Zellen der ekkrinen Schweißdrüse oder Talgdrüsenzellen geeignet ist, wenn die Feeder-Layer-Zellen in der erfindungsgemäßen Dichte von 4000 bis 5000 Zellen/cm² ausplattiert werden.It has now been found that a feeder layer is starting from normal human diploid connective tissue cells, especially normal human fibroblasts, which are prevented from multiplying, excellent for that In Vitro Multiplication of Normal Human Epithelial Cells the skin, especially keratinocytes interfollicular or intrafollicular origin, as well as acinar and tabular cells of the eccrine sweat gland or sebaceous cells is appropriate if the feeder layer cells in the density according to the invention from 4000 to 5000 Cells / cm² are plated out.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Feeder-Layers aus menschlichen Bindegewebszellen, bei dem man normale diploide menschliche Bindegewebszellen so behandelt, daß sie danach an ihrer Vermehrung gehindert sind, diese sodann in einem geeigneten Nährmedium ausplattiert und dort in an sich bekannter Weise kultiviert, bis sie eine flache, epitheloide Form annehmen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bindegewebszellen in einer Dichte von 4000 bis 5000 Zellen/cm², vorzugsweise 4500 Zellen/cm², ausplattiert.The invention therefore relates to a method for Production of a feeder layer from human Connective tissue cells, where you have normal diploids human connective tissue cells treated so that they then prevented from multiplying, then this plated in a suitable nutrient medium and in there cultivated in a known manner until it has a flat, assume epithelioid form, characterized in that the connective tissue cells in a density of 4000 to 5000 cells / cm², preferably 4500 cells / cm², plated out.
Als Feeder-Layer-Zellen eignen sich beispielsweise menschliche Fibroplasten autologen oder heterologen Ursprungs der Differenzierungsstadien II-VI nach K. Bayreuther et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 1-5 (1988), wobei Fibroplasten der Differenzierungsstadien IV-VI bevorzugt sind. For example, are suitable as feeder layer cells human fibroblasts autologous or heterologous Origin of the differentiation stages II-VI according to K. Bayreuther et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 1-5 (1988), with fibroblasts of the differentiation stages IV-VI are preferred.
Die Verhinderung der Vermehrung der Bindegewebszellen erfolgt entweder durch Behandlung von Bindegewebszellkulturen mit einer Zelldichte von etwa 6000-9000 Zellen/cm², vorzugsweise 8000 Zellen/cm², mit 6-12 Mikrogramm/ml, vorzugsweise 8 Mikrogramm/ml, Mitomycin C während 4-8 Stunden bei 30 bis 37 Grad Celsius oder durch Bestrahlung von trypsinisierten Bindegewebszellen mit einer Zelldichte von etwa 10⁵ bis 10⁷ Zellen/ml, vorzugsweise 10⁶ Zellen/ml, mit einer Dosis von 5000 -10 000 cGy (Zentigray), bevorzugt 7000 cGy, durch eine ionisierende Strahlungsquelle.The prevention of the proliferation of connective tissue cells takes place either by treating connective tissue cell cultures with a cell density of about 6000-9000 Cells / cm², preferably 8000 cells / cm², with 6-12 Micrograms / ml, preferably 8 micrograms / ml, mitomycin C for 4-8 hours at 30 to 37 degrees Celsius or by irradiation of trypsinized connective tissue cells with a cell density of about 10⁵ to 10⁷ cells / ml, preferably 10⁶ cells / ml, with a dose of 5000 -10 000 cGy (Zentigray), preferably 7000 cGy, by a ionizing radiation source.
Ausgehend von explantiertem Hautbindegewebe von gesunden Personen werden Bindegewebszellkulturen nach bekannten Verfahren, beispielsweise nach W. S. Sly et al. Methods in Enzymology, Vol. LVIII-Cell Culture, Seiten 444- 450, Academic Press, New York (1979), gezüchtet. Anschließend werden Bindegewebszellkulturen mit einer Zelldichte von 6000-9000 Zellen/cm², bevorzugt 8000 Zellen/cm², in DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium), welches 10 Volumenprozent FCS (Foetal calf serum) und 6- 12 Mikrogramm/ml, bevorzugt 8 Mikrogramm/ml Mitomycin C enthält, während 4 bis 8 Stunden, bevorzugt 6 Stunden, bei 37 Grad Celsius inkubiert. Anschließend werden die Fibroblasten 4mal mit PBS (Phosphate buffered saline) gewaschen, mit Hilfe einer Lösung von 0,05 Gewichtsprozent Trypsin und 0,02 Gewichtsprozent EDTA in Ca2+ und Mg2+-freier PBS abgelöst, abzentrifugiert und erfindungsgemäß in einer Dichte von etwa 4000-5000, bevorzugt 4500 Zellen/cm², unter für Zellkulturen üblichen Inkubationsbedingungen in DMEM ausplattiert, welches 10 Volumenprozent FCS enthält. Starting from explanted skin connective tissue from healthy people, connective tissue cell cultures are prepared using known methods, for example according to WS Sly et al. Methods in Enzymology, Vol. LVIII-Cell Culture, pages 444-450, Academic Press, New York (1979). Subsequently, connective tissue cell cultures with a cell density of 6000-9000 cells / cm², preferably 8000 cells / cm², in DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium) containing 10 volume percent FCS (fetal calf serum) and 6- 12 micrograms / ml, preferably 8 micrograms / ml ml contains mitomycin C, incubated for 4 to 8 hours, preferably 6 hours, at 37 degrees Celsius. The fibroblasts are then washed 4 times with PBS (phosphate buffered saline), removed with the aid of a solution of 0.05% by weight of trypsin and 0.02% by weight of EDTA in Ca 2+ and Mg 2+ -free PBS, centrifuged off and, according to the invention, at a density of about 4000-5000, preferably 4500 cells / cm 2, plated under incubation conditions customary for cell cultures in DMEM which contains 10 volume percent FCS.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden präkonfluente angezüchtete Bindegewebszellkulturen so wie obenstehend für das erste Verfahren beschrieben trypsinisiert. Anschließend werden die Zellen in einer Dichte von etwa 10⁵-10⁷ Zelle/ml, bevorzugt 10⁶ Zellen/ml, unter für Zellkulturen üblichen Bedingungen in DMEM suspendiert, welches 10 Volumenprozent FCS enthält. Die vorzugsweise in Röhrchen abgefüllten Portionen dieser Zellsuspension von 2 ml werden mit einer Einzeldosis ionisierender Strahlen von 5000-10 000 cGy, bevorzugt 7000 cGy, bestrahlt.According to a second embodiment of the invention Preconfluent cultivated connective tissue cell cultures are used as above for the first method described trypsinized. Then the cells in a density of about 10⁵-10⁷ cell / ml, preferred 10⁶ cells / ml, under conditions customary for cell cultures suspended in DMEM containing 10 volume percent FCS contains. The portions, preferably filled into tubes this cell suspension of 2 ml with a Single dose of ionizing radiation of 5000-10 000 cGy, preferably 7000 cGy, irradiated.
Die mit Mitomycin C behandelten oder bestrahlten Bindegewebszellen sind für die Verwendung als Feeder-Layer sowohl in frisch ausgesätem Zustand als auch nach Aufbewahrung unter für Zellkulturen üblichen Inkubationsbedingugnen bei 30 bis 37 Grad Celsius, bevorzugt 37 Grad Celsius, bis zu 4 Monaten, insbesondere 1-2 Monate, nach der Aussaat oder nach Kryokonservierung über beliebige Zeiträume hervorragend geeignet. Die Krykokonservierung der Feeder-Layer-Zellen wird wie folgt durchgeführt: Um bestrahlte Zellen zu krykokonservieren, werden dem die Feeder-Layer-Zellen enthaltenden Medium vor der Bestrahlung 5 bis 10 Volumenprozent DMSO (Dimethylsulfoxid) oder 5 bis 10 Volumenprozent Glycerin zugesetzt. Die Feeder-Layer-Zellen werden unmittelbar nach der Bestrahlung gemäß üblicher Methodik tiefgefroren. Mitomycin C-behandelte Feeder-Layer-Zellen werden 14-24 Stunden lang, insbesondere 20 Stunden lang, in Mitomycin C-freiem, 10 Volumenprozent FCS enthaltenden DMEM-Nährmedium gehalten, mit Trypsin behandelt, abzentrifugiert und unter für Zellkulturen üblichen Bedingungen in einem 5 bis 10 Volumenprozent DMSO oder 5 bis 10 Volumenprozent Glycerin enthaltenem Medium resuspendiert und anschließend gemäß üblicher Methodik tiefgefroren.The connective tissue cells treated or irradiated with mitomycin C. are for use as feeder layers both freshly sown and after Storage under normal incubation conditions for cell cultures at 30 to 37 degrees Celsius, preferably 37 degrees Celsius, up to 4 months, especially 1-2 months, after sowing or after cryopreservation via any Periods ideally suited. Cryopreservation of the feeder layer cells is done as follows: To cryopreserve irradiated cells the medium containing the feeder layer cells before the irradiation 5 to 10 volume percent DMSO (dimethyl sulfoxide) or 5 to 10 volume percent glycerin added. The feeder layer cells are immediately after the Irradiation frozen according to the usual methodology. Mitomycin C-treated feeder-layer cells are 14-24 In mitomycin for hours, especially 20 hours C-free, containing 10 volume percent FCS DMEM culture medium kept, treated with trypsin, centrifuged and under usual for cell cultures Conditions in a 5 to 10 volume percent DMSO or 5 up to 10 percent by volume Medium containing glycerin and then resuspended frozen according to the usual methodology.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Feeder-Layer erhalten aus normalen diploiden menschlichen Bindegewebszellen, welcher eine Zelldichte von 4000 bis 5000 Zellen/cm² besitzt, insbesondere ein solcher, der durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten wurde.The invention further relates to a feeder layer obtained from normal diploid human connective tissue cells, which has a cell density of 4000 to 5000 Has cells / cm², especially one that by the procedure described above was obtained.
Bestrahlte Bindegewebszellen weisen 24 Stunden nach der Bestrahlung überwiegend die Form einer langgezogenen Spindel auf. Die Zellfläche nimmt in der anschließenden Inkubationsperiode noch beträchtlich zu. Nach 3-4 Tagen haben die bestrahlten Bindegewebszellen überwiegend eine abgeflacht-epitheloide Form. Mit Mitomycin C behandelte Bindegewebszellen weisen 24 Stunden nach der Behandlung überwiegend abgeflacht-epitheloide Form auf. Die Zellfläche nimmt während der anschließenden Inkubationsperiode noch beträchtlich zu.Irradiated connective tissue cells show 24 hours after Irradiation mostly takes the form of an elongated one Spindle on. The cell area increases in the subsequent Incubation period is still increasing considerably. After 3-4 days the irradiated connective tissue cells predominantly have one flattened-epitheloid shape. Mitomycin C treated Connective tissue cells show 24 hours after treatment predominantly flattened-epitheloid form. The Cell area increases during the subsequent Incubation period is still increasing considerably.
Damit die Feeder-Layer Zellen ihre Feeder-Funktion ausüben können, müssen sie sich ihrem Differenzierungsstand entsprechend voll ausbreiten können; gleichzeitig muß genügend Raum für die sich vermehrenden Hautepithelzellen übrigbleiben. Die Feeder-Layer-Kapazität der Bindegewebszellen wird durch die anatomische Herkunft und die Anzahl durchlaufener Populationsverdoppelungen nicht meßbar beeinflußt.So that the feeder layer cells perform their feeder function they have to be differentiated can spread fully accordingly; at the same time enough space for the multiplying skin epithelial cells left over. The feeder layer capacity of the connective tissue cells is determined by the anatomical origin and the number The population doubled through cannot be measured influenced.
Im Gegensatz zu 3T3-Feeder-Layern ist bei der Benutzung von Feeder-Layern aus menschlichen Bindegewebszellen während der Kultivierung der Keratinocyten keine Erneuerung des Feeder-Layers notwendig. In contrast to 3T3 feeder layers is in use of feeder layers from human connective tissue cells none during the cultivation of keratinocytes Renewal of the feeder layer necessary.
Ferner hat sich herausgestellt, daß, im Gegensatz zu den 3T3-Feeder-Layern, bei den erfindungsgemäßen Feeder- Layern das Anhaften an der Kulturoberfläche optimal ist.It has also been found that, in contrast to the 3T3 feeder layers, in the feeder according to the invention Layering the adherence to the culture surface is optimal.
Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Bindegewebs-Feeder-Layer-Zellen sind daher sehr viel einfacher als die 3T3-Feeder-Layer-Zellen zu handhaben, welche während ihrer Verwendung als Feeder-Layer dazu neigen, sich vorzeitig von der Kulturoberfläche abzulösen oder sogar häufig ohne offensichtlichen Grund degenerieren.Those made by the method described above Connective tissue feeder layer cells are therefore very much easier to handle than the 3T3 feeder layer cells, which while in use as a feeder layer tend to get out of the culture surface prematurely peel off or even frequently for no apparent reason degenerate.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur In-Vitro-Vermehrung von normalen menschlichen Keratinocyten der Haut, acinären und tubulären Zellen der ekrinen Schweißdrüse sowie von Talgdrüsenzellen, wobei man zunächst einen Feeder-Layer ausgehend von normalen diploiden menschlichen Bindegewebszellen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren in einer Dichte von etwa 4000 bis 5000 Zellen/cm² herstellt und anschließend darauf die Keratinocyten und/oder Schweißdrüsen und/oder Talgdrüsenzellen aussät.The invention further relates to a method for In Vitro Multiplication of Normal Human Keratinocytes the skin, acinar and tubular cells of the ecrine sweat gland as well as of sebaceous cells, whereby you start with a feeder layer based on normal diploid human connective tissue cells after the methods described above in a density of produces about 4000 to 5000 cells / cm² and then then the keratinocytes and / or sweat glands and / or Sows sebaceous cells.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die Keratinocyten, Schweißdrüsen- oder Talgdrüsenzellen in einer Dichte von 50 bis 10 000, insbesondere 500 bis 4000 Zellen/cm², ausgesät werden.Particularly good results are obtained if the keratinocytes, Sweat or sebum cells in one Density from 50 to 10,000, especially 500 to 4000 Cells / cm², are sown.
Von den verwendbaren Keratinocyten sind die interfollikulären oder intrafollikulären Keratinocyten bevorzugt.Of the keratinocytes that can be used are the interfollicular ones or intrafollicular keratinocytes are preferred.
Als ganz besonders geeignet erwies sich der vorstehend beschriebene Feeder-Layer zur Kultur von Keratinocyten aus der äußeren Wurzelscheide von Haarfollikeln menschlicher Anagenhaare. The above proved to be very particularly suitable described feeder layer for the culture of keratinocytes from the outer root sheath of hair follicles more human Anagen hair.
Dabei werden je nach Alter der Personen 30 (bei jungen Personen) bis 60 (bei älteren Personen) Anagenhaare ausgezupft. Zur Vermeidung von Verunreinigungen durch Keratinocyten oder Epidermis oder der Haarzwiebel werden auf der Höhe der Talgdrüse der distale Teil und proximal mitentfernte Anteile der Haarzwiebel abgetrennt und verworfen. Vom verbleibenden Haarfollikelstück werden die Keratinocyten der äußeren Wurzelscheide durch Behandlung mit Trypsin, wie bei A. Limat und F. K. Noser, J. Invest. Dermat. 87, 485-488 (1986) beschrieben, isoliert. Es werden etwa 5000-10 000 einzelne Keratinocyten/ Haarfollikel erhalten. Zur Herstellung von Primärkulturen sät man diese in dem in der vorstehend genannten Publikation A. Limat und F. K. Noser beschriebenen FAD-Nährmedium in einer Dichte von etwa 500-4000 Zellen/cm² auf dem vorstehend beschriebenen Feeder-Layer, erhalten aus normalen diploiden menschlichen Bindegewebszellen der Dichte von etwa 4000-5000 Zellen/cm², aus.Depending on the age of the people, 30 (for young People) up to 60 (in older people) anagen hair plucked. To avoid contamination by Keratinocytes or epidermis or the hair bulb at the level of the sebaceous gland the distal part and proximally removed portions of the hair bulb and discarded. From the remaining hair follicle piece, the Outer root sheath keratinocytes by treatment with trypsin, as in A. Limat and F. K. Noser, J. Invest. Dermat. 87, 485-488 (1986). It about 5000-10,000 individual keratinocytes / Get hair follicles. For the production of primary cultures these are sown in the above-mentioned publication A. Limat and F. K. Noser described FAD nutrient medium at a density of about 500-4000 cells / cm² on the feeder layer described above, obtained from normal diploid human connective tissue cells of the Density of about 4000-5000 cells / cm².
Die so erhaltenen Keratinocyten-Primärkulturen können, ebenso wie davon ausgehend angelegte Subkulturen, für welche entweder das FAD-Nährmedium oder das MCDB 153- Nährmedium (Clonetics Corporation, San Diego, USA) verwendet wird, direkt für die Rücktransplantation auf den Patienten verwendet werden.The primary keratinocyte cultures obtained in this way can as well as subcultures based on it, for which is either the FAD culture medium or the MCDB 153- Culture medium (Clonetics Corporation, San Diego, USA) was used directly for the back transplant to the Patients are used.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wuchsen beispielsweise intrafollikuläre Keratinocyten, innerhalb von 2 bis 3 Wochen zur Konfluenz heran und verdrängten dabei die Feeder-Layer-Zellen, welche sich von der Unterlage ablösten und beim Wechsel des Mediums quantitativ beseitigt werden konnten. Die Anwachsrate von primären intrafollikulären Keratinocytenkulturen betrug etwa 4 bis 8% (n = 6), die Zahl der Populationsverdoppelungen wurde mit 9,6 innerhalb von 20 Tagen ermittelt. Präkonfluente Kulturen können überdies von noch anhaftenden Feeder- Layer-Zellen durch Behandlung mit 0,02 gewichtsprozentiger wäßriger EDTA-Lösung befreit werden.In the method according to the invention, for example, grew intrafollicular keratinocytes, within 2 to 3 weeks to confluence, displacing the Feeder layer cells that detached from the base and eliminated quantitatively when changing the medium could become. The growth rate of primary intrafollicular Keratinocyte cultures were about 4 to 8% (n = 6), the number of population doubles was increased 9.6 determined within 20 days. Preconfluent Cultures can also be Layer cells by treatment with 0.02 percent by weight aqueous EDTA solution are freed.
Die Keratinocytenkulturen, welche etwa 2 bis 7 Zellagen dick sind, lassen sich für die Rücktransplantation mit Dispase II (neutrale Protease, erhältlich bei Boehringer/ Mannheim) vom Boden der Kulturgefäße ablösen.The keratinocyte cultures, which are about 2 to 7 cell layers are thick, can be used for back transplantation Dispase II (neutral protease, available from Boehringer / Mannheim) from the bottom of the culture vessels.
Die Sekundärkultivierung ist optimal, wenn Keratinocyten der Primärkultur verwendet werden, welche sich noch im präkonfluenten Stadium befinden.Secondary cultivation is optimal when keratinocytes the primary culture, which is still in the preconfluent stage.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gezüchteten Keratinocyten sind bezüglich des Keratinexpressionsmusters identisch mit Keratinocyten in situ und mit Keratinocyten, welche mit Hilfe von 3T3-Zellen gezüchtet wurden. Bezüglich morphologischer Kriterien sind die erfindungsgemäß gezüchteten Keratinocyten identisch mit solchen, die mit Hilfe von 3T3-Zellen gezüchtet wurden; insbesondere weisen sie eine typische epitheloide Form mit hohem Kern/Cytoplasma-Verhältnis auf.The grown according to the method of the invention Keratinocytes are in terms of the keratin expression pattern identical to keratinocytes in situ and with keratinocytes, which was grown using 3T3 cells were. With regard to morphological criteria, they are according to the invention grown keratinocytes identical to those grown using 3T3 cells; in particular, they have a typical epitheloid shape with a high nucleus / cytoplasm ratio.
Die hervorragenden Ergebnisse bei der Vermehrung normaler menschlicher Keratinocyten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind nach dem Stand der Technik, beispielsweise der DE-PS 26 51 685, völlig überraschend. Dort wurde nämlich festgestellt, daß der 3T3-Feeder-Layer zur Vermehrung menschlicher Epidermiszellen in einer Dichte von etwa 1,5-5 × 10⁴ Zellen/cm² auszusäen ist, während eine Aussaatdichte der Epidermiszellen von etwa 50-5000 Zellen/cm² zweckmäßig ist. Außerdem sind nach jener Veröffentlichung 3T3-Zellen gegenüber menschlichen diploiden Fibroblasten hinsichtlich ihrer Verwendung als Feeder-Layer bevorzugt.The excellent results in normal propagation human keratinocytes according to the invention Methods are state of the art, for example DE-PS 26 51 685, completely surprising. There was namely found that the 3T3 feeder layer for propagation human epidermal cells with a density of about 1.5-5 × 10⁴ cells / cm² is to be sown while one Sowing density of the epidermal cells of about 50-5000 Cells / cm² is appropriate. Besides are after that Publication of 3T3 cells versus human diploid fibroblasts regarding their use as Preferred feeder layer.
Weiterhin wurde festgestellt, daß sich das Wachstum der Keratinocyten drastisch verringert, wenn die Anzahl der 3T3-Feeder-Layer-Zellen auf Werte unterhalb von 20 000 Zellen pro cm² reduziert wird. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren festzustellen, daß gerade bei der sehr viel kleineren Anzahl von 4500 erfindungsgemäßen Zellen pro cm² eine optimale Vermehrung der Keratinocyten gewährleistet ist. Dieser Sachverhalt ist, wie oben erwähnt, dadurch bedingt, daß die wesentlich größeren erfindungsgemäßen Feeder-Zellen einen viel höheren Platzbedarf als entsprechende 3T3-Zellen aufweisen.It was also found that the growth of Keratinocytes drastically decreased when the number of 3T3 feeder layer cells to values below 20,000 Cells per cm² is reduced. In contrast, the the inventive method to determine that just at the much smaller number of 4500 according to the invention Cells per cm² an optimal multiplication of the keratinocytes is guaranteed. This is as above mentioned, due to the fact that the much larger feeder cells according to the invention a much higher Show space requirements as corresponding 3T3 cells.
Zusammenfassend können für das erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermehrung von Keratinocyten, Schweißdrüsen- oder Talgdrüsenzellen folgende Vorteile gegenüber der bekannten Vermehrung mit 3T3-Feeder-Layern genannt werden:In summary, for the method according to the invention for the proliferation of keratinocytes, sweat glands or Sebaceous cells have the following advantages over the known ones Propagation with 3T3 feeder layers are called:
- 1. Die Verwendung von normalen diploiden menschlichen Bindegewebszellen im Gegensatz zu aneuploiden, schlecht definierten und transformierten, also bezüglich Wachstum und Stoffwechsel von normalen Zellen verschiedenen, Mäusezellinien.1. The use of normal human diploid Connective tissue cells in contrast to aneuploid, poorly defined and transformed, so regarding normal growth and metabolism Different cells, mouse cell lines.
- 2. Die Möglichkeit, heterologe und für spezielle Fragestellungen auch autologe Bindegewebszellen zu verwenden.2. The possibility of being heterologous and for special Issues also include autologous connective tissue cells use.
- 3. Die Möglichkeit, die Bindegewebszellen von anatomisch definierten Orten zu verwenden. 3. The ability to anatomically connect the connective tissue cells defined places to use.
- 4. Die bessere Reproduzierbarkeit für die In Vitro- Vermehrung von normalen Epithelzellen der Haut aufgrund der Tatsache, daß menscliche Bindegewebs- Feeder-Layer leichter handhabbar sind.4. The better reproducibility for the in vitro Proliferation of normal skin epithelial cells due to the fact that human connective tissue Feeder layers are easier to handle.
- 5. Die Möglichkeit, menschliche Bindegewebs-Feeder-Layer für einen Zeitraum von mindestens 4 Wochen ohne merklichen Verlust ihrer Feeder-Wirksamkeit bei 37 Grad Celsius unter für Zellkulturen üblichen Inkubationsbedingungen aufzubewahren.5. The ability to layer human connective tissue feeders for a period of at least 4 weeks without noticeable loss of feeder effectiveness at 37 Degrees Celsius below usual for cell cultures Keep incubation conditions.
- 6. Die Möglichkeit, menschliche Bindegewebs-Feeder- Layer-Zellen für unbegrenzte Zeit in tiefgefrorenem Zustand aufzubewahren.6. The ability to feed human connective tissue Layer cells indefinitely in frozen Keep condition.
- 7. Die Verringerung von potentiellen immunologischen und auch infektiösen (viralen) Gefährdungen bei der Verwendung von auf der Grundlage des Feeder-Layers vermehrten menschlichen Keratinocyten, zur Restitution der Haut.7. The reduction of potential immunological and also infectious (viral) hazards in the Use based on the feeder layer increased human keratinocytes, for restitution of the skin.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung von nach dem vorstehenden Verfahren vermehrten Keratinocyten, Schweißdrüsen oder Talgdrüsenzellen zur Restitution der Haut, beispielsweise nach Verbrennungen oder beim Vorliegen anderweitiger großflächiger Hautdefekte. The invention therefore also relates to the use of keratinocytes increased by the above method, Sweat glands or sebum cells for restitution the skin, for example after burns or if there are other large skin defects.
Während der für die In Vitro-Kultivierung der Keratinocyten, welche vorzugsweise vom Patienten selbst stammen (autologe Transplantation), benötigten Zeit, werden die Hautdefekte provisorisch abgedeckt und für die anschließende Transplantation vorbereitet (Vermeidung der Austrocknung, Anregung der Granulation, Infektbekämpfung). Zur Transplantation werden die etwa 2 bis 8 Zeitlagen dicken Keratinocytenkulturen mit Dispase II vom Boden der Kulturgefäße abgelöst, mit Haemoclips im Kulturgefäß an geeignetes Verbandmaterial, zum Beispiel Sofratulle, angeheftet und anschließend auf die gereinigten und von übermäßigen Granulationsgewebe befreiten Wundflächen transferiert und eventuell angenäht. Die weitere Behandlung erfolgt gemäß den allgemeinen Richtlinien für Hauttransplantationen.During the in vitro cultivation of keratinocytes, which preferably come from the patient himself (autologous transplantation), the time required, the Skin defects temporarily covered and for that subsequent transplant prepared (avoidance of Dehydration, stimulation of granulation, infection control). About 2 to 8 are used for the transplant Time slots of thick keratinocyte cultures with Dispase II from Detached from the bottom of the culture vessels, with Haemoclips in the Culture vessel with suitable dressing material, for example Sofratulle, pinned and then on the cleaned and from excessive granulation tissue released wound areas and possibly sewn on. The further treatment follows the general Guidelines for skin grafts.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.The following examples are intended to illustrate the invention explain without the invention to these examples restrict.
Ausgehend von explantiertem gesundem menschlichem Hautbindegewebe oder von diploiden menschlichen Fibroblasten- Zellstämmen, erhalten von Human Genetic Mutant Cell Repository, Camden, New York, wurden nach bekannten Verfahren, wie beispielsweise bei W. S. Sly et al., Methods in Enzymology, Vol LVII - Cell Culture, Seiten 444-450, Academic Press, New York (1979) beschrieben, Fibroblastenkulturen angezüchtet und nach einem der nachfolgend beschriebenen Verfahren A oder B weiterbehandelt.Starting from explanted healthy human skin connective tissue or from diploid human fibroblasts Cell strains obtained from Human Genetic Mutant Cell Repository, Camden, New York, were made famous for Methods, such as in W. S. Sly et al., Methods in Enzymology, Vol LVII - Cell Culture, pages 444-450, Academic Press, New York (1979), Fibroblast cultures are grown and according to one of the following described method A or B treated further.
Die, wie vorstehend angegeben, erhaltenen Fibroblastenkulturen werden in einer Dichte von 8 × 10³ Zellen/cm² in DMEM (Dulbecco′s modified Eagle's medium), welches 10 Volumenprozent FCS (Foetal calf serum) und 8 Mikrogramm/ ml Mitomycin C enthält, 6 Stunden lang bei 37 Grad Celsius inkubiert. Anschließend werden die durch diese Behandlung am Wachstum gehinderten Fibroblasten 4mal mit PBS (Phosphate buffered saline) gewaschen, mit Hilfe einer 0,05 Gewichtsprozent Trypsin und 0,02 Gewichtsprozent EDTA enthaltenen Ca2+ und Mg2+-freien PBS abgelöst und sodann abzentrifugiert. The fibroblast cultures obtained as stated above are at a density of 8 × 10³ cells / cm² in DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium), which contains 10 volume percent FCS (fetal calf serum) and 8 micrograms / ml mitomycin C, for 6 hours incubated for long at 37 degrees Celsius. The fibroblasts which are prevented from growing by this treatment are then washed 4 times with PBS (phosphate buffered saline), detached with the aid of a Ca 2+ and Mg 2+ -free PBS containing 0.05% by weight of trypsin and 0.02% by weight of EDTA, and then centrifuged off.
Die wie vorstehend angegebenen, erhaltenen präkonfluenten Fibroblastenkulturen werden mit Hilfe einer 0,05 Gewichtsprozent Trypsin und 0,02 Gewichtsprozent EDTA enthaltenden Ca2+- und Mg2+-freien PBS abgelöst, abzentrifugiert und anschließend in einer Dichte von 10⁶ Zellen/ml in DMEM, welches 10 Volumenprozent FCS enthält, suspendiert. In Röhrchen abgefüllte Portionen von 2 ml dieser Zellsuspension werden mit einer Einzeldosis von 7000 cGy (Bestrahlungsgerät und -bedingungen: Dermopan 2 (der Firma Siemens), 50 Kilovolt, 1,0 mm Aluminiumfilter, Distanz 5 cm) bestrahlt.The preconfluent fibroblast cultures obtained as above are detached with the aid of a Ca 2+ and Mg 2+ -free PBS containing 0.05% by weight of trypsin and 0.02% by weight of EDTA, centrifuged off and then at a density of 10⁶ cells / ml in DMEM , which contains 10 volume percent FCS, suspended. Portions of 2 ml of this cell suspension filled into tubes are irradiated with a single dose of 7000 cGy (radiation device and conditions: Dermopan 2 (from Siemens), 50 kilovolts, 1.0 mm aluminum filter, distance 5 cm).
Die nach den Verfahren A oder B behandelten Fibroblasten sind für die Verwendung als Feeder-Layer-Zellen hervorragend geeignet und werden für diesen Zweck in einer Dichte von 4000 bis 5000 Zellen/cm² in DMEM, welches 10 Volumenprozent FCS enthält, ausplattiert.Fibroblasts treated according to procedure A or B. are excellent for use as feeder layer cells suitable and are used for this purpose in a density from 4000 to 5000 cells / cm² in DMEM, which is 10 volume percent FCS contains plated.
Folgende, in der Tabelle 1 angegebene diploide menschliche Zellstämme wurden in der vorstehend beschriebenen Weise als Feeder-Layer verwendet:The following diploid human shown in Table 1 Cell strains were described in the above Way used as feeder layer:
Die nach Verfahren A (Beispiel 1) erhaltenen, mit Mitomycin C behandelten Feeder-Layer-Zellen werden 24 Stunden lang in Mitomycin C-freiem 10 Volumenprozent FCS enthaltendem DMEM gehalten, anschließend typsinisiert, abzentrifugiert, sodann in 10 Volumenprozent Dimethylsulfoxid enthaltendem Medium resuspendiert und anschließend tiefgefroren.The obtained according to method A (Example 1) with Feeder-layer cells treated with mitomycin C turn 24 Mitomycin C-free 10 volume percent FCS for hours containing DMEM, then typed, centrifuged, then in 10 volume percent dimethyl sulfoxide containing medium and then resuspended frozen.
Um nach B (Beispiel 1) bestrahlte Zellen zu kryokonservieren, werden dem die Feeder-Layer-Zellen enthaltenden Medium vor der Bestrahlung 10 Volumenprozent Dimethylsulfoxid oder Glycerin zugesetzt. Sodann werden die Feeder-Layer-Zellen bestrahlt und und unmittelbar nach der Bestrahlung tiefgefroren. To get to B (Example 1) irradiated cells cryopreserve, the one containing the feeder layer cells Medium before irradiation 10 percent by volume Dimethyl sulfoxide or glycerin added. Then be the feeder layer cells irradiated and immediately after radiation frozen.
Das Tiefgefrieren erfolgt jeweils durch 24stündiges Abkühlen auf -80 Grad Celsius und anschließender Aufbewahrung in flüssigem Stickstoff.The freezing process takes place every 24 hours Cool to -80 degrees Celsius and then store in liquid nitrogen.
Die auf die vorstehend beschriebene Weise krykokonservierten Feeder-Layer-Zellen sind über beliebige Zeiträume haltbar.The cryopreserved in the manner described above Feeder layer cells are over any period of time durable.
A. Keratinocyten der äußeren Wurzelscheide von ausgezupften menschlichen Haarfollikeln werden wie bei A. Limat und F. K. Noser, J. Invest. Dermatol. 87, 485 -488 (1986) beschrieben isoliert: 40 Haarfollikel werden in DMEM, welches mit 25 mmol HEPES (N-2-Hydroxyethylpiperazin-N′-2-ethansulfonsäure) gepuffert ist und 400 U/ml Penicillin und 400 Mikrogramm/ml Streptomycin enthält, suspendiert. Die Haarfollikel von Haaren in der Anagen (Wachstums-)phase werden mit Hilfe eines Mikroskops sorgfältig ausgesucht. Für bestimmte Forschungszwecke kann der obere Teil des Haares bis auf die Höhe der Talgdrüse sowie die Haarzwiebel abgeschnitten werden, um eine Verunreinigung durch Keratinocyten der Epidermis oder der Haarzwiebel zu vermeiden. Nach 2 weiteren Spülungen mit DMEM werden die verbleibenden Teile der Haarfollikel in eine Petrischale überführt und die Flüssigkeit abgesaugt. Anschließend werden die Follikel mit 0,15 ml einer 0,1 Gewichtsprozent Trypsin und 0,02 Gewichtsprozent EDTA enthaltenden PBS, welche frei ist von Ca2+- und Mg2+-Ionen und einen pH-Wert von 7,2 besitzt, 10 Minuten lang bei 37 Grad Celsius inkubiert. Danach erhält man durch heftiges Pipettieren der Follikelsuspension in mit 10 volumenprozentigem fötalem Kälberserum versetzten DMEM eine Suspension, welche hauptsächlich aus einzelnen Zellen besteht.A. Keratinocytes of the outer root sheath of plucked human hair follicles are, as in A. Limat and FK Noser, J. Invest. Dermatol. 87, 485-488 (1986) described: 40 hair follicles are in DMEM, which is buffered with 25 mmol HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid) and 400 U / ml penicillin and 400 micrograms / ml streptomycin contains, suspended. The hair follicles of hair in the anagen (growth) phase are carefully selected using a microscope. For certain research purposes, the upper part of the hair can be cut to the level of the sebaceous gland and the hair bulb in order to avoid contamination by keratinocytes of the epidermis or the hair bulb. After 2 more rinses with DMEM, the remaining parts of the hair follicles are transferred to a petri dish and the liquid is suctioned off. The follicles are then 10 with 0.15 ml of a PBS containing 0.1% by weight of trypsin and 0.02% by weight of EDTA, which is free of Ca 2+ and Mg 2+ ions and has a pH of 7.2 Incubated for minutes at 37 degrees Celsius. Then a vigorous pipetting of the follicle suspension in DMEM mixed with 10 volume percent fetal calf serum gives a suspension which mainly consists of individual cells.
Nach 10minütigem Zentrifugieren bei etwa 2000 m/s² werden die Keratinocyten wieder im Kulturmedium suspendiert. Die auf diese Weise gewonnenen Keratinocyten aus der äußeren Wurzelscheide menschlicher Haarfollikel werden in einer Dichte von 1 × 10³ Zellen/cm² auf einem Feeder-Layer, erhalten aus normalen diploiden menschlichen Fibroblasten, welcher nach Beispiel 1 hergestellt wurde und eine Dichte von 4,5 × 10³ Zellen/cm² aufweist, in einer 10-cm-Kulturschale in FAD-Medium ausgesät. Im Verlauf von 2-3 Wochen wachsen die Keratinocyten zur Konfluenz heran und verdrängen dabei die Feeder-Layer-Zellen, welche sich von der Unterlage ablösen und beim Wechsel des Kulturmediums quantitativ beseitigt werden. Die so erhaltenen Primärkulturen der Keratinocyten oder davon ausgehend angelegte Subkulturen (Nährmedium FAD oder MCDB 153 (Clonetics Corporation, San Diego, USA)) vom jeweils benötigten Flächenausmaß können direkt für die Transplantation verwendet werden.After centrifuging at about 2000 m / s² for 10 minutes the keratinocytes are back in the culture medium suspended. The keratinocytes obtained in this way from the outer root sheath more human Hair follicles are in a density of 1 × 10³ Cells / cm² on a feeder layer, obtained from normal diploid human fibroblasts, which was produced according to Example 1 and a density of 4.5 × 10³ cells / cm² in a 10 cm culture dish sown in FAD medium. In the course of 2-3 The keratinocytes grow to confluence for weeks and displace the feeder layer cells, which detach from the pad and when changing the Culture medium are eliminated quantitatively. The so obtained primary cultures of keratinocytes or based on this subcultures (nutrient medium FAD or MCDB 153 (Clonetics Corporation, San Diego, USA)) of the area required in each case can be used directly for the transplant.
B. Keratinocyten der jugendlichen Vorhaut und von anderen Gewebeproben von Kindern und Erwachsenen werden durch 1,5stündige Behandlung mit 0,25 prozentigem Trypsin in Ca2+- und Mg2+-freier PBS bei 37 Grad Celsius isoliert und in der gleichen Weise vermehrt, wie unter Beispiel 3, Absatz A beschrieben. B. Keratinocytes of the juvenile foreskin and other tissue samples from children and adults are isolated by 1.5 hours of treatment with 0.25 percent trypsin in Ca 2+ and Mg 2+ -free PBS at 37 degrees Celsius and grown in the same way, as described in example 3, paragraph A.
Die nach Beispiel 3 in der benötigten Größe hergestellten Keratinocyten-Kulturen (Primär- oder Subkulturen), welche etwa 2-8 Zellagen dick sind, werden nach bekannten Verfahren mit Dispase II (Boehringer Mannheim) vom Boden der Kulturgefäße abgelöst, mit Haemoclips im Kulturgefäß an Sofratulle angeheftet, anschließend auf die gereinigten, von übermäßigem Granulationsgewebe befreiten Wundflächen transferiert und sodann entweder angenäht (beispielsweise im Falle von Verbrennungswunden oder nach größeren Exzisionen wie bei kutanen Hamartomen oder Melanomen) oder mittels weiterer Lagen Sofratulle und Kompressionsverband (beispielsweise im Falle von Ulcera cruris) fixiert. Die weitere Behandlung erfolgt nach den jeweiligen allgemeinen Richtlinien für Hauttransplantationen.The manufactured according to Example 3 in the required size Keratinocyte cultures (primary or subcultures) which about 2-8 cell layers are known to be known Procedure with Dispase II (Boehringer Mannheim) from the ground the culture vessels detached, with haemoclips in the culture vessel attached to the sofa truss, then to the cleaned, freed from excessive granulation tissue Wound surfaces transferred and then either sewn on (for example in the case of burns or after larger excisions like cutaneous hamartomas or Melanomas) or by means of additional layers of sofa and Compression bandage (for example in the case of ulcers cruris) fixed. The further treatment takes place after the respective general guidelines for skin grafts.
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