Rakuliinide tüübid

Rakubioloogid kasvatavad oma laboris rakke, et avada rakkude normaalse ja ebanormaalse aktiivsuse saladused. Inimeste, loomade, taimede ja mikroorganismide rakud eraldatakse ja kultiveeritakse rakuliinide väljatöötamiseks uurimistööks. Paljudel rakuliinide tüüpidel on arstiteaduse valdkonnas suur rakendus. Näiteks kasutatakse rakuliine geneetiliste mutatsioonide, vähiravide, ravimite sõeluuringute, vananemise, ainevahetuse ja vaktsiinide uurimiseks.

Mis on rakukultuur?

Laboratooriumi teadlased kasvatavad suuri rakupopulatsioone ühest või mitmest vanemrakust. Rakukultuur pärineb primaarse koedoonori rakkudest või raku biopanga kaudu ostetud rakuliinist. Kultiveeritud rakud paljunevad kasvukeskkonnas hoolikalt reguleeritud tingimustes. Rakukultuurid on infektsioonide ja kõrvalekallete diagnoosimisel, uute ravimite testimisel ja selliste haiguste nagu vähk uurimisel hindamatud Riiklik vähiinstituut.

Teadlased uurivad hoolikalt inimestelt, loomadelt, taimedelt, bakteritelt ja pärmilt kasvatatud rakke. Mõnel rakukultuuril on võime lõputult jagada.

Esmased kultuurid on rakud, mis on koest eraldatud ja kasvatatud seni, kuni rakud saavutavad mahuti maksimaalse mahutavuse (ühinemise). Seejärel viiakse rakud a teisejärguline anum, mis sisaldab värsket keskkonda, et soodustada rakkude jätkuvat paljunemist.

Lõplikud ja pidevad rakuliinid

Iga raku replikatsioon suurendab mitootilise vea tõenäosust ja kokkupuudet saastumisega. Protsess sarnaneb vananemisega. Enamik rakke suudab paljuneda ainult nii mitu korda, enne kui nad loomulikult surevad või jõuavad puhkeperioodi, mida nimetatakse vananemiseks. Rakuliinidele, mis koosnevad surelikest rakkudest, mis ei saa elada igavesti, viidatakse kui piiratud rakuliinid.

Mõned lahtrid spontaanselt omandada võime lõputult paljuneda. Laboris surematus rakke keemiliselt või viirustega transformeerides. Surematute rakkude populatsioonid on tuntud kui pidevad rakuliinid. Enamik lõplikke ja pidevaid rakuliini on kinnituspunktist sõltuv, mis tähendab, et nende olemasolu sõltub toitaineterikastest substraatidest, gaasidest, ensüümidest, õigest pH-st ja sobivast temperatuurist.

Tuleb hoolitseda piiratud ja pidevate rakuliinide kaitsmise eest nakkuse ja geenide ebastabiilsuse eest, mis võib ilmneda mitme ülekande korral. Probleemi saab lahendada krüogeense säilitamise teel. Rakkude külmutamine vedela lämmastikuga nõuab elektrikatkestuste või seadmete purunemise korral temperatuuri pidevat jälgimist ja varukülmikut.

Mis on rakuliin?

Primaarkultuurist võetud alakultiveeritud rakud alustavad rakuliini. Kui teisiti pole muudetud, on primaarkultuuri normaalsetel rakkudel programmeeritud eluiga, see tähendab, et nad on piiratud. Tugevaimad ja kõige kiiremini kasvavad rakud on ülekaalus ja põhjustavad populatsiooni ühtlust. Iga ülekannet nimetatakse a läbipääs.

Tüvirakkude liinid on teadlaste poolt väga austatud, kuna tüvirakk on võimeline end paljundama või eristuma mitut tüüpi spetsialiseeritud rakkudeks, näiteks neuronid või osteotsüüdid. Tüvirakud parandavad kahjustatud kudesid ja taastavad mõne liigi puuduvad jäsemed. Tüvirakkude uuringud võivad viia edusammudeni selliste tavaliste haiguste nagu koronaarhaigus ja diabeet ravis. Siiski on regeneratiivse meditsiini valdkonnas veel palju õppida Riiklikud tervishoiuasutused.

Rakutüved on rakuliini alampopulatsioonid. Rakutüved pärinevad rakkudest, mis eemaldati rakuliinist ja muudeti geneetiliselt näiteks viiruse kloonimise või edasikandumise kaudu. Rakutüvi võib tuleneda ka saastumisest ülekandeprotsessi ajal.

Vanim rakuliin USA-s

HeLa rakud on Ameerika Ühendriikide vanim rakuliin vastavalt John Hopkinsi meditsiin veebisaidil. HeLa rakud on nimetatud viie lapse ema Henrietta Lacksi järgi, kes suri 1951. aastal 31-aastaselt emakakaelavähi agressiivse vormi tõttu. John Hopkinsi haigla arstid ehmatasid, kui kiiresti Henrietta biopsiaga kasvaja laboris kasvas.

Metsikult kasvavad kasvajalikud HeLa rakud muudavad need enne kliinilisi uuringuid inimestega hästi katsetamiseks eksperimentaalsete ravimite mõju vähirakkudele. HeLa rakkude uuringud on viinud paljude murranguliste avastusteni. Tähelepanuväärne on, et seda rakuliini kasutatakse tänapäeval ka kogu maailma laborites.

Rakuliinide tüüpide mõistmine

Loomsed rakuliinid hulka kuuluvad rakud, mis on võetud sadadelt loomaliikidelt. Loomsete rakuliinide ning nende päritolu ja omaduste uurimine kutsub esile sügavama arusaama arengubioloogiast, geeniekspressioonist ja evolutsioonist. Leiud omavad tähtsust ka inimese füsioloogiale. Loomsete rakuliinide kultuuride uurimine vähendab sõltuvust laboriloomadest. Näited hõlmavad järgmist:

  • Konna rakuliinid.
  • Hamstri rakuliinid.
  • Hiire rakuliinid.
  • Roti rakuliinid.
  • Koerarakuliinid.

Kultiveeritud inimese rakuliinid tuleb hankida usaldusväärsest rakupangast, mis järgib identifitseerimiseks ja säilitamiseks rangeid protokolle. Rakuliini vale tuvastamine piirab leidude paikapidavust ja uurija tulemuste üldistatavust. Uuringute ja ravimite testimise uuringute jaoks on rakupankades kataloogitud mitut tüüpi inimrakke:

  • jcam1,6 inimese lümfotsüüdid.
  • J82 inimese põie rakud.
  • kmst-6 inimese naharakud.
  • inimese emakakaela rakud hela229.

Vähirakkude read kasvajate ja geneetiliste mutatsioonidega pakuvad olulist teavet selle kohta, kuidas muutused geenides toimuvad ja arenevad. Kasvajate tekke kohta lisateabe saamine võib soovitada paremat ravimiravi ja soovitatavaid elustiili muutusi. Näiteks täheldatakse RAS-geeni mutatsioone käärsoole-, pankrease-, põie- ja munasarjavähki, mis ei allu hästi EGFR-i inhibeerivatele ravimitele. Rakuliinide kultiveerimine RAS-geenimutatsiooniga pakuks mudeli alternatiivsete ravimravi testimiseks.

Isogeensed rakuliinid

Isogeensed rakuliinid konstrueeritakse laboris, sisestades geeni rakuliinist eraldatud rakuproovi. Seejärel võrreldakse konstrueeritud rakke rakkudega, mis on saadud otse kontrollrühmana toimivast emarakust. Näiteks võivad klasterdatud regulaarselt ruumidevahelised lühikese palindromilise korduse (CRISPR) geenide redigeerimisvahendid luua onkogeenide isogeensed rakuliinid, mida kasutatakse uute vähivastaste ravimite testimisel. Isogeensete rakuliinide kasutamisega tehtud uuringud pakuvad ka ülevaate sellest, kuidas genotüüp fenotüüpi mõjutab.

Rakuliinide tüüpide valimine

Hoolikalt kaalutakse kavandatud uuringu jaoks kõige sobivama rakuliini tüübi valimist. Katse eesmärk peaks olema rakutüübi valiku tegur. Näiteks on maksarakud toksilisuse uurimisel hea valik. Pidevaid rakuliini on pikaajaliselt lihtsam säilitada.

Mis on rakkude kokkusuruvus?

Kolvis või kultuurnõus kasvavad rakud levisid üle kogu anuma toitainekeskkonna, kattes lõpuks pinna, mida nimetatakse liitumiseks. Rakubioloogid märgivad sageli nende leidude teatamisel täheldatud ühinemistaset. Näiteks näitab 80-protsendiline ühinemine, et umbes 80 protsenti pinnast on rakkudega kaetud.

Rakud viiakse tavaliselt üle enne 100-protsendilist ühinemist, et hoida neid aktiivselt kasvamas. Immortaliseeritud rakud võivad aga kihte jagada ja moodustada. Rakuliinide kasvukiirus on tüübiti erinev.

Rakuliini saastumine

Kultiveeritud rakuliinide saastumine on meditsiiniuuringutes tõsine probleem. A 2015. aasta artikkel aastal Teadus tsiteeris geneetik Christopher Korch, öeldes: “... kümned tuhanded väljaanded, miljonid ajakirjad tsitaadid ja potentsiaalselt sajad miljonid uurimisdollarid ”on seotud valesti tuvastatud uuringutega rakuliinid. Praegu püütakse paljastada muud tüüpi rakke sisaldavad tavaliselt kasutatavad rakuliinid.

Ränkade vigade näited hõlmavad sigade või rottide rakkude eksitamist inimrakkudega ja uuringu tulemustest teatamisel segiajamise avaldamata jätmist. Arvatakse, et paljud inimese rakuliinid on saastunud ka kiiresti kasvavate HeLa-rakkudega, mis tahtmatu kontakti korral edestavad teisi jagunevaid rakke. Sellised rühmad nagu Rahvusvaheline rakuliinide autentimiskomitee töötavad olukorra parandamiseks, nõudes uuringu alustamisel isendite kontrollimist.

  • Jaga
instagram viewer