Optimierung der Kultivierung humaner hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen und deren Expansion in einem miniaturisierten Bioreaktorsystem

Das primare Interesse dieser Arbeit galt der Expansion von adulten hamatopoetischen Stamm- und Vorlauferzellen aus peripherem Blut. Es konnte ein Basalmedium identifiziert werden, welches die Expansion optimal unterstutzt. Mit L-Serin und L-Asparaginsaure konnten zwei limitierende Aminosauren dieses Mediums identifiziert werden, durch Supplementierung die Formulierung verbessert und die Expansionsleistung weiter gesteigert werden. SCF und Interleukin-3 wurden selbststandig auf der Basis des Baculovirus-Expressionssystems in Insektenzellen hochaktiv exprimiert, aufgereinigt und charakterisiert. Die Notwendigkeit einer permanenten Stimulation mit Wachstumsfaktoren konnte eindeutig nachgewiesen werden. Zur Abschatzung des Potentials von Zell-Zell-kontaktfreien Kokultivierungsstrategien als Alternative zum Einsatz von rekombinanten Wachstumsfaktoren wurden konditionierte Zellkulturuberstande verschiedener primarer Zelltypen sowie und kontinuierlicher Zelllinien untersucht. Eine Stimulation konnte fur humane Knochenmarkfibroblasten und HUVEC eindeutig gezeigt werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Weiterentwicklung und dem Einsatz eines neuartigen gemeinsam einem industriellen Partner realisierten miniaturisierten, voll-kontrollierten Bioreaktorsystems zur submersen Kultivierung von humanen peripheren Stamm- und Vorlauferzellen. Zunachst wurde das System verfahrenstechnisch hinsichtlich der Mischzeit und des kLa-Wertes charakterisiert. Uber initiale Kultivierungen wurde der Drehzahlbereich optimiert und auftretende Scherkrafte als kritisch eingestuft. Zur Reduzierung der auftretenden Scherkrafte, wurde der scherprotektive Zellkulturzusatz Pluronic F-68 erfolgreich eingesetzt. Die kontinuierliche Medienperfusion war geeignet die Expansionsleistung des Bioreaktors weiter zu steigern.