Typy buněčných linií

Buněční biologové pěstují buňky ve své laboratoři, aby odhalili tajemství normální a abnormální buněčné aktivity. Buňky z lidí, zvířat, rostlin a mikroorganismů se izolují a kultivují za účelem vývoje buněčných linií pro výzkumné studie. Mnoho typů studií buněčných linií má skvělé uplatnění v oblasti lékařské vědy. Například buněčné linie se používají k vyšetřování genetických mutací, léčby rakoviny, screeningu léků, stárnutí, metabolismu a vakcín.

Laboratorní vědci kultivují velké populace buněk z jedné nebo více rodičovských buněk. Buněčná kultura pochází z buněk primárního dárce tkáně nebo z buněčné linie zakoupené prostřednictvím buněčné biobanky. Kultivované buňky proliferují v růstovém médiu za pečlivě regulovaných podmínek. Buněčné kultury jsou neocenitelné při diagnostice infekcí a abnormalit, testování nových léků a studiu nemocí, jako je rakovina, tvrdí Národní onkologický institut.

Vědci pečlivě studují buňky kultivované z lidí, zvířat, rostlin, bakterií a kvasinek. Některé buněčné kultury mají schopnost dělit se donekonečna.

Každá replikace buněk zvyšuje pravděpodobnost mitotické chyby a vystavení kontaminaci. Proces je podobný stárnutí. Většina buněk se může replikovat pouze tolikrát, než přirozeně odumřou nebo vstoupí do období odpočinku zvaného stárnutí. Buněčné linie složené ze smrtelných buněk, které nemohou žít věčně, jsou označovány jako konečné buněčné linie.

Některé buňky spontánně získat schopnost množit se neomezeně dlouho. V laboratoři nesmrtelnost lze vyvolat chemickou transformací buněk nebo viry. Populace nesmrtelných buněk jsou známé jako spojité buněčné linie. Většina konečných a spojitých buněčných linií je závislé na ukotvení, což znamená, že jejich existence závisí na substrátech bohatých na živiny, plynech, enzymech, správném pH a vhodné teplotě.

Je třeba dbát na ochranu konečných a kontinuálních buněčných linií před infekcí a nestabilitou genů, ke kterým může dojít při více přenosech. Problém lze napravit kryogenním skladováním. Mrazení článků kapalným dusíkem vyžaduje stálé monitorování teploty a záložní chlazení v případě výpadku proudu nebo poškození zařízení.

Subkultivované buňky odebrané z primární kultury začínají buněčnou linii. Pokud není jinak změněno, normální buňky z primární kultury mají naprogramovanou délku života, což znamená, že jsou konečné. Nejsilnější a nejrychleji rostoucí buňky převládají a vedou k uniformitě populace. Každý převod se nazývá a průchod.

Kmenové buněčné linie jsou vědci velmi ctěni, protože kmenová buňka má sílu replikovat se nebo se diferencovat na mnoho typů specializovaných buněk, jako jsou neurony nebo osteocyty. Kmenové buňky opravují poškozené tkáně a regenerují chybějící končetiny u některých druhů. Studie s kmenovými buňkami by mohly vést k pokroku v léčbě běžných onemocnění, jako jsou koronární onemocnění a cukrovka. V oblasti regenerativní medicíny se však podle EU stále dá hodně naučit Národní institut zdraví.

Buněčné kmeny jsou subpopulace buněčné linie. Buněčné kmeny pocházejí z buněk, které byly odstraněny z buněčné linie a geneticky změněny například klonováním nebo přenosem viru. Buněčný kmen může také být důsledkem kontaminace během procesu přenosu.

HeLa buňky jsou podle USA nejstarší buněčnou linií ve Spojených státech John Hopkins Medicine webová stránka. Buňky HeLa jsou pojmenovány po Henriettě Lacksové, matce pěti dětí, které zemřely v roce 1951 ve věku 31 let na agresivní formu rakoviny děložního čípku. Lékaři v nemocnici Johna Hopkinse byli překvapeni, jak rychle v laboratoři rostl Henriettin biopsovaný nádor.

Díky divoce rostoucím nádorovým buňkám HeLa se dobře hodí k testování účinků experimentálních léků na rakovinné buňky před klinickými zkouškami na lidech. Studie buněk HeLa vedly k mnoha průkopnickým objevům. Je pozoruhodné, že tato buněčná linie se dodnes používá ve výzkumných laboratořích po celém světě.

Živočišné buněčné linie zahrnují buňky odebrané ze stovek druhů zvířat. Studium zvířecích buněčných linií a jejich původu a charakteristik evokuje hlubší pochopení vývojové biologie, genové exprese a evoluce. Nálezy mají význam i pro lidskou fyziologii. Výzkum kultur zvířecích buněčných linií snižuje závislost na laboratorních zvířatech. Mezi příklady patří:

• Žabí buněčné linie.
  
• Buněčné linie křečků.
  
• Myší buněčné linie.
  
• Krysí buněčné linie.
  
• Psí buněčné linie.
  

Kultivovaný lidské buněčné linie musí být získáno od renomované buněčné banky, která dodržuje přísné protokoly pro identifikaci a skladování. Chybná identifikace buněčné linie omezuje platnost zjištění a zobecnitelnost výsledků výzkumného pracovníka. Mnoho typů lidských buněk je katalogizováno v buněčných bankách pro výzkum a testování léků:

• jcam1.6 lidské lymfocyty.
  
• J82 lidské buňky močového měchýře.
  
• kmst-6 buňky lidské kůže.
  
• hela229 lidské krční buňky.
  

Buněčné linie rakoviny s nádory a genetickými mutacemi nabízí důležitý pohled na to, jak dochází ke změnám genů a jak postupují. Dozvědět se více o genezi nádorů může naznačovat lepší léčbu léky a doporučené změny životního stylu. Například mutace genu RAS jsou patrné rakoviny tlustého střeva, slinivky břišní, močového měchýře a vaječníků, které nereagují dobře na léky inhibující EGFR. Kultivace buněčných linií s mutací genu RAS by poskytla model pro testování alternativních léčebných postupů.

Izogenní buněčné linie se v laboratoři připravují vložením genu do vzorku buněk izolovaných z buněčné linie. Vytvořené buňky jsou poté porovnány s buňkami odvozenými přímo z mateřské buňky, která funguje jako kontrolní skupina. Například nástroje pro úpravu genů s klastrem pravidelně střídaných krátkých palindromických opakování (CRISPR) mohou vytvářet izogenní buněčné linie onkogenů pro použití při testování nových léků proti rakovině. Studie využívající izogenní buněčné linie také nabízejí pohled na to, jak genotyp ovlivňuje fenotyp.

Při výběru nejvhodnějšího typu buněčné linie pro plánovanou studii je třeba pečlivě zvážit. Účelem experimentu by měl být hnací faktor při výběru typu buňky. Například jaterní buňky jsou dobrou volbou při studiu toxicity. Kontinuální buněčné linie se snáze udržují dlouhodobě.

Buňky rostoucí v baňce nebo kultivační misce se šíří přes živné médium v ​​jejich nádobě a nakonec pokrývají povrch, který se nazývá soutok. Buněční biologové často zaznamenávají úroveň soutoku, která byla pozorována při hlášení jejich nálezů. Například 80 procentní soutok naznačuje, že asi 80 procent povrchu je pokryto buňkami.

Buňky se obvykle přenášejí před dosažením 100 procentního soutoku, aby se udržovaly v aktivním růstu. Imortalizované buňky však mohou pokračovat v dělení a vytváření vrstev. Rychlost růstu buněčných linií se liší podle typu.

Kontaminace kultivovaných buněčných linií je vážným problémem lékařského výzkumu. A 2015 článek v Věda citoval genetika Christophera Korcha, který řekl: „… desítky tisíc publikací, miliony časopisů citace a potenciálně stovky milionů dolarů na výzkum “jsou spojeny se studiemi používajícími nesprávně identifikované buněčné linie. Probíhá úsilí o vystavení běžně používaných buněčných linií, které obsahují jiné typy buněk.

Mezi příklady závažných chyb patří zaměňování buněk prasat nebo potkanů ​​s lidskými buňkami a nezveřejnění záměny při hlášení výsledků studie. Předpokládá se také, že mnoho lidských buněčných linií je kontaminováno rychle rostoucími buňkami HeLa, které předčí jiné dělící se buňky, pokud dojde k nechtěnému kontaktu. Skupiny jako Mezinárodní výbor pro ověřování buněčných linií pracují na nápravě situace tím, že při zahájení studie vyžadují kontrolu identity vzorku.