Typer af cellelinjer

Cellebiologer dyrker celler i deres laboratorium for at låse hemmelighederne bag normal og unormal celleaktivitet op. Celler fra mennesker, dyr, planter og mikroorganismer isoleres og dyrkes for at udvikle cellelinjer til forskningsundersøgelser. Mange typer cellelinieundersøgelser har stor anvendelse inden for medicinsk videnskab. For eksempel anvendes cellelinjer til at undersøge genetiske mutationer, kræftbehandlinger, lægemiddelscreening, aldring, stofskifte og vacciner.

Laboratorieforskere dyrker store populationer af celler fra en eller flere forælderceller. En cellekultur stammer fra celler fra en primær vævsdonor eller fra en cellelinie købt gennem en cellebiobank. Dyrkede celler formerer sig i et vækstmedium under nøje regulerede betingelser. Cellekulturer er uvurderlige ved diagnosticering af infektioner og abnormiteter, testning af nye lægemidler og undersøgelse af sygdomme som kræft, ifølge National Cancer Institute.

Forskere studerer omhyggeligt celler dyrket fra mennesker, dyr, planter, bakterier og gær. Nogle cellekulturer har evnen til at dele sig på ubestemt tid.

Hver cellereplikation øger oddsen for mitotisk fejl og eksponering for kontaminering. Processen ligner aldring. De fleste celler kan kun replikere så mange gange, før de dør af naturligt eller går ind i en hvileperiode kaldet ældning. Cellelinjer, der består af dødelige celler, der ikke kan leve evigt, kaldes endelige cellelinjer.

Nogle celler spontant erhverve evnen til at formere sig på ubestemt tid. I laboratoriet, udødelighed kan induceres ved at transformere celler kemisk eller med vira. Befolkningen af ​​udødelige celler er kendt som kontinuerlige cellelinjer. De fleste begrænsede og kontinuerlige cellelinjer er forankringsafhængig, hvilket betyder, at deres eksistens afhænger af næringsrige substrater, gasser, enzymer, korrekt pH og passende temperatur.

Der skal udvises forsigtighed for at beskytte endelige og kontinuerlige cellelinjer mod infektion og geninstabilitet, der kan forekomme ved flere overførsler. Problemet kan afhjælpes ved kryogen opbevaring. Frysning af celler med flydende kvælstof kræver konstant overvågning af temperatur og reservekøling i tilfælde af strømafbrydelser eller brud på udstyret.

Subkulturerede celler taget fra en primær kultur starter en cellelinje. Medmindre andet ændres, har normale celler fra en primær kultur en programmeret levetid, hvilket betyder, at de er endelige. De stærkeste, hurtigst voksende celler dominerer og giver anledning til ensartethed i befolkningen. Hver overførsel kaldes a passage.

Stamcellelinjer er meget æret af forskere, fordi en stamcelle har beføjelse til at replikere sig selv eller differentiere sig i mange typer specialiserede celler såsom neuroner eller osteocytter. Stamceller reparerer beskadiget væv og regenererer manglende lemmer i nogle arter. Stamcelleundersøgelser kan føre til fremskridt i behandlingen af ​​almindelige sygdomme som koronar sygdom og diabetes. Der er dog stadig meget at lære inden for regenerativ medicin, ifølge National Institutes of Health.

Cellestammer er delpopulationer af en cellelinje. Cellestammer stammer fra celler, der blev fjernet fra cellelinien og genetisk ændret ved f.eks. Kloning eller transmission af en virus. En cellestamme kan også skyldes forurening under overførselsprocessen.

HeLa-celler er den ældste cellelinje i USA, ifølge John Hopkins Medicin internet side. HeLa-celler er opkaldt efter Henrietta Lacks, en mor til fem børn, der døde i 1951 i en alder af 31 år fra en aggressiv form for livmoderhalskræft. Læger på John Hopkins Hospital blev forskrækkede over, hvor hurtigt Henriettas biopsierede tumor voksede i laboratoriet.

Vildt voksende tumor HeLa-celler gør dem velegnede til at teste virkningen af ​​eksperimentelle lægemidler på kræftceller inden kliniske forsøg på mennesker. HeLa-celleundersøgelser har ført til mange banebrydende opdagelser. Bemærkelsesværdigt bruges denne cellelinie stadig i dag i forskningslaboratorier over hele verden.

Dyrecellelinjer inkluderer celler taget fra hundreder af dyrearter. At studere dyrecellelinjer og deres oprindelse og egenskaber fremkalder dybere forståelse af udviklingsbiologi, genekspression og evolution. Resultater har også betydning for menneskelig fysiologi. Forskning i dyrecellelinjekulturer reducerer afhængigheden af ​​forsøgsdyr. Eksempler inkluderer:

• Frøcellelinjer.
  
• Hamstercellelinjer.
  
• Musecellelinjer.
  
• Rottecellelinjer.
  
• Hundecellelinjer.
  

Kultiveret menneskelige cellelinjer skal hentes fra en velrenommeret cellebank, der følger strenge protokoller til identifikation og opbevaring. Fejlagtig identifikation af cellelinien begrænser gyldigheden af ​​resultater og generaliserbarheden af ​​en forskers resultater. Mange typer humane celler er katalogiseret i cellebanker til undersøgelser og lægemiddeltestundersøgelser:

• jcam1.6 humane lymfocytter.
  
• J82 humane blære celler.
  
• kmst-6 humane hudceller.
  
• hela229 humane cervikale celler.
  

Kræftcellelinjer med tumorer og genetiske mutationer giver vigtig indsigt i, hvordan ændringer i gener forekommer og udvikler sig. At lære mere om oprindelsen af ​​tumorer kan foreslå forbedrede lægemiddelbehandlinger og anbefalede livsstilsændringer. For eksempel ses mutationer af RAS-genet kræft i tyktarmen, bugspytkirtlen, blæren og æggestokkene, der ikke reagerer godt på EGFR-hæmmende lægemidler. Dyrkning af cellelinier med RAS-genmutationen ville give en model til test af alternative lægemiddelbehandlinger.

Isogene cellelinjer konstrueres i laboratoriet ved at indsætte et gen i en prøve af celler isoleret fra en cellelinje. De konstruerede celler sammenlignes derefter med celler afledt direkte fra modercellen, der fungerer som kontrolgruppen. For eksempel kan Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) genredigeringsværktøjer skabe isogene cellelinier af onkogener til brug ved test af nye kræftbekæmpende lægemidler. Undersøgelser, der bruger isogene cellelinjer, giver også indsigt i, hvordan genotype påvirker fænotype.

Omhyggelig overvejelse går i valg af den mest passende type cellelinie til en planlagt undersøgelse. Formålet med eksperimentet skal være en drivende faktor i valg af celletype. For eksempel er leverceller et godt valg, når man studerer toksicitet. Kontinuerlige cellelinjer er lettere at vedligeholde på lang sigt.

Celler, der vokser i en kolbe eller kulturskål, spredes over næringsmediet i deres beholder og til sidst dækker overfladen, hvilket kaldes sammenløb. Cellebiologer bemærker ofte det sammenflydningsniveau, der blev observeret, når de rapporterede deres fund. For eksempel angiver 80 procent sammenløb, at ca. 80 procent af overfladen er dækket af celler.

Celler overføres typisk, inden de når 100 procent sammenløb for at holde dem aktivt voksende. Imidlertid kan udødelige celler fortsat dele sig og danne lag. Væksthastigheden for cellelinjer varierer efter type.

Forurening af dyrkede cellelinjer er et alvorligt problem inden for medicinsk forskning. EN 2015-artikel i Videnskab citerede genetikeren Christopher Korch, ”… titusinder af publikationer, millioner af tidsskrifter citater og potentielt hundreder af millioner af forsknings-dollars ”er forbundet med undersøgelser, der bruger fejlagtigt identificeret cellelinjer. Der er bestræbelser på at afsløre almindeligt anvendte cellelinjer, der indeholder andre typer celler.

Eksempler på alvorlige fejl inkluderer forveksling af celler fra svin eller rotter som humane celler og ikke afsløring af sammenblandingen, når rapporteringsresultater fra undersøgelsen rapporteres. Mange humane cellelinjer menes også at være forurenet med hurtigt voksende HeLa-celler, som overgår andre delende celler, hvis kontakt utilsigtet forekommer. Grupper som International Cell Line Authentication Committee arbejder på at rette op på situationen ved at kræve kontrol af prøveidentitet, når de starter en undersøgelse.