أنواع خطوط الخلايا

يقوم علماء الأحياء الخلوية بزراعة الخلايا في معملهم لكشف أسرار نشاط الخلية الطبيعي وغير الطبيعي. يتم عزل الخلايا من البشر والحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة وزراعتها لتطوير خطوط الخلايا للدراسات البحثية. العديد من أنواع دراسات الخط الخلوي لها تطبيقات رائعة في مجال العلوم الطبية. على سبيل المثال ، تُستخدم خطوط الخلايا لفحص الطفرات الجينية وعلاجات السرطان وفحص الأدوية والشيخوخة والتمثيل الغذائي واللقاحات.

قام باحثو المختبرات بزراعة مجموعات كبيرة من الخلايا من خلية أصل واحدة أو أكثر. تنشأ زراعة الخلايا من خلايا متبرع أولي بالأنسجة أو من خط خلوي يتم شراؤه من خلال بنك حيوي للخلية. تتكاثر الخلايا المستنبتة في وسط نمو في ظل ظروف منظمة بعناية. لا تقدر الثقافات الخلوية بثمن في تشخيص العدوى والتشوهات ، واختبار عقاقير جديدة ودراسة أمراض مثل السرطان ، وفقًا لـ المعهد الوطني للسرطان.

يدرس العلماء بعناية الخلايا المستنبتة من البشر والحيوانات والنباتات والبكتيريا والخميرة. تمتلك بعض مزارع الخلايا القدرة على الانقسام إلى أجل غير مسمى. الثقافات الأولية هي خلايا معزولة من الأنسجة وتنمو حتى تصل الخلايا إلى أقصى سعة (التقاء) لحاوياتها. ثم يتم نقل الخلايا إلى ملف

يزيد تكرار كل خلية من احتمالات الخطأ الانقسامي والتعرض للتلوث. هذه العملية تشبه الشيخوخة. يمكن لمعظم الخلايا أن تتكاثر عدة مرات فقط قبل أن تموت بشكل طبيعي أو تدخل فترة راحة تسمى الشيخوخة. يشار إلى خطوط الخلايا المكونة من خلايا مميتة لا تستطيع أن تعيش إلى الأبد باسم خطوط الخلايا المحدودة.

بعض الخلايا يكتسب تلقائيًا القدرة على التكاثر إلى أجل غير مسمى. في المختبر، خلود يمكن تحفيزها عن طريق تحويل الخلايا كيميائيا أو بالفيروسات. يُعرف سكان الخلايا الخالدة باسم خطوط الخلايا المستمرة. معظم خطوط الخلايا المحدودة والمستمرة هي يعتمد على المرسى، بمعنى أن وجودها يعتمد على ركائز غنية بالعناصر الغذائية والغازات والإنزيمات ودرجة الحموضة الصحيحة ودرجة الحرارة المناسبة.

يجب توخي الحذر لحماية خطوط الخلايا المحدودة والمستمرة من العدوى وعدم الاستقرار الجيني الذي يمكن أن يحدث مع عمليات نقل متعددة. يمكن تصحيح المشكلة عن طريق التخزين المبرد. تتطلب خلايا التجميد بالنيتروجين السائل مراقبة ثابتة لدرجة الحرارة والتبريد الاحتياطي في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو تعطل المعدات.

تبدأ الخلايا المستنبتة الفرعية المأخوذة من ثقافة أولية سلالة خلوية. ما لم يتم تغييرها بطريقة أخرى ، فإن الخلايا الطبيعية من ثقافة أولية لها عمر مبرمج ، مما يعني أنها محدودة. تسود الخلايا الأقوى والأسرع نموًا وتؤدي إلى التوحيد في السكان. كل عملية نقل تسمى a العبور.

خطوط الخلايا الجذعية يحظى باحترام كبير من قبل الباحثين لأن الخلية الجذعية لديها القدرة على تكرار نفسها أو التمايز إلى أنواع عديدة من الخلايا المتخصصة مثل الخلايا العصبية أو خلية عظمية. تعمل الخلايا الجذعية على إصلاح الأنسجة التالفة وتجديد الأطراف المفقودة في بعض الأنواع. يمكن أن تؤدي دراسات الخلايا الجذعية إلى إحراز تقدم في علاج الأمراض الشائعة مثل مرض الشريان التاجي والسكري. ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير لنتعلمه في مجال الطب التجديدي ، وفقًا لـ المعاهد الوطنية للصحة.

سلالات الخلايا هي مجموعات سكانية فرعية من خط الخلية. تُشتق سلالات الخلايا من الخلايا التي أُزيلت من الخط الخلوي وتم تعديلها وراثيًا من خلال الاستنساخ أو نقل الفيروس ، على سبيل المثال. يمكن أن ينتج إجهاد الخلية أيضًا عن التلوث أثناء عملية النقل.

خلايا هيلا هي أقدم خط خلوي في الولايات المتحدة ، وفقًا لـ جون هوبكنز ميديسن موقع الكتروني. سميت خلايا هيلا على اسم هنريتا لاكس ، وهي أم لخمسة أطفال توفيت في عام 1951 عن عمر يناهز 31 عامًا بسبب شكل عدواني من سرطان عنق الرحم. اندهش الأطباء في مستشفى جون هوبكنز من مدى سرعة نمو ورم خزعة هنريتا في المختبر.

إن خلايا هيلا الورمية المتنامية بشكل كبير تجعلها مناسبة تمامًا لاختبار تأثيرات الأدوية التجريبية على الخلايا السرطانية قبل التجارب السريرية على البشر. أدت دراسات خلايا هيلا إلى العديد من الاكتشافات الرائدة. من اللافت للنظر أن هذا الخط الخلوي لا يزال يستخدم اليوم في المعامل البحثية في جميع أنحاء العالم.

خطوط الخلايا الحيوانية تشمل خلايا مأخوذة من مئات الأنواع الحيوانية. دراسة سلالات الخلايا الحيوانية وأصلها وخصائصها تثير فهماً أعمق لبيولوجيا النمو والتعبير الجيني والتطور. النتائج لها أهمية في علم وظائف الأعضاء البشري أيضًا. البحث عن مزارع خط الخلايا الحيوانية يقلل من الاعتماد على حيوانات المختبر. الامثله تشمل:

• خطوط خلايا الضفدع.
  
• خطوط خلايا الهامستر.
  
• خطوط خلايا الماوس.
  
• خطوط خلايا الفئران.
  
• خطوط خلايا الكلب.
  

مثقف خطوط الخلايا البشرية يجب الحصول عليها من بنك خلوي حسن السمعة يتبع بروتوكولات صارمة لتحديد الهوية والتخزين. يحد التحديد الخاطئ لخط الخلية من صحة النتائج وإمكانية تعميم نتائج الباحث. يتم فهرسة أنواع عديدة من الخلايا البشرية في بنوك الخلايا لإجراء دراسات حول الأبحاث واختبار الأدوية:

• jcam1.6 الخلايا الليمفاوية البشرية.
  
• خلايا المثانة البشرية J82.
  
• kmst-6 خلايا الجلد البشرية.
  
• hela229 خلايا عنق الرحم البشرية.
  

خطوط الخلايا السرطانية مع الأورام والطفرات الجينية تقدم نظرة ثاقبة مهمة حول كيفية حدوث التغييرات في الجينات والتقدم. معرفة المزيد عن نشأة الأورام يمكن أن يقترح علاجات دوائية محسنة وتغييرات في نمط الحياة موصى بها. على سبيل المثال ، تُشاهد طفرات جين RAS سرطانات القولون والبنكرياس والمثانة والمبيض التي لا تستجيب جيدًا للأدوية المثبطة لـ EGFR. إن زراعة سلالات الخلايا مع طفرة الجين RAS ستوفر نموذجًا لاختبار العلاجات الدوائية البديلة.

يتم تصميم خطوط الخلايا المتجانسة في المختبر عن طريق إدخال جين في عينة من الخلايا المعزولة من خط الخلية. ثم تتم مقارنة الخلايا المهندسة بالخلايا المشتقة مباشرة من الخلية الأم ، والتي تعمل كمجموعة تحكم. على سبيل المثال ، يمكن لأدوات تحرير الجينات العنقودية ذات التكرار القصير المتناوب (CRISPR) أن تخلق خطوطًا متجانسة من الخلايا السرطانية لاستخدامها في اختبار عقاقير جديدة لمكافحة السرطان. تقدم الدراسات التي تستخدم خطوط الخلايا المتجانسة أيضًا نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير النمط الجيني على النمط الظاهري.

يذهب النظر بعناية في اختيار أنسب نوع من خط الخلية لدراسة مخططة. يجب أن يكون الغرض من التجربة عاملاً دافعًا في اختيار نوع الخلية. على سبيل المثال ، تعد خلايا الكبد خيارًا جيدًا عند دراسة السمية. من الأسهل الحفاظ على خطوط الخلايا المستمرة على المدى الطويل.

تنتشر الخلايا التي تنمو في دورق أو طبق استنبات عبر وسط المغذيات لحاوياتها ، وفي النهاية تغطي السطح ، وهو ما يسمى التقاء. غالبًا ما يلاحظ علماء بيولوجيا الخلية مستوى التقاء الذي لوحظ عند الإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها. على سبيل المثال ، يشير التقاء 80 بالمائة إلى أن حوالي 80 بالمائة من السطح مغطى بالخلايا.

عادة ما يتم نقل الخلايا قبل الوصول إلى نقطة التقاء 100٪ للحفاظ على نموها بنشاط. ومع ذلك ، قد تستمر الخلايا الخالدة في الانقسام وتشكيل الطبقات. يختلف معدل نمو خطوط الخلايا حسب النوع.

يعد تلوث سلالات الخلايا المزروعة مشكلة خطيرة في البحث الطبي. أ مقال 2015 في علم نقل عن عالم الوراثة كريستوفر كورتش قوله ، "... عشرات الآلاف من المنشورات ، ملايين المجلات الاستشهادات وربما مئات الملايين من دولارات البحث "مرتبطة بالدراسات التي تستخدم خطأً في التحديد خطوط الخلية. الجهود جارية لفضح خطوط الخلايا شائعة الاستخدام التي تحتوي على أنواع أخرى من الخلايا.

تشمل الأمثلة على الأخطاء الفادحة الخلط بين خلايا الخنازير أو الجرذان وخلايا بشرية وعدم الكشف عن الاختلاط عند الإبلاغ عن نتائج الدراسة. يُعتقد أيضًا أن العديد من سلالات الخلايا البشرية ملوثة بخلايا هيلا سريعة النمو ، والتي تفوق الخلايا المنقسمة الأخرى إذا حدث الاتصال عن غير قصد. تعمل مجموعات مثل لجنة مصادقة الخط الخلوي الدولية على تصحيح الموقف من خلال طلب فحص هوية العينة عند بدء الدراسة.