Solulinjojen tyypit

Solubiologit kasvattavat soluja laboratoriossaan normaalin ja epänormaalin soluaktiivisuuden salaisuuksien avaamiseksi. Ihmisten, eläinten, kasvien ja mikro-organismien solut eristetään ja viljellään solulinjojen kehittämiseksi tutkimuksia varten. Monilla solulinjatutkimuksilla on suuri sovellus lääketieteen alalla. Esimerkiksi solulinjoja käytetään geneettisten mutaatioiden, syöpähoitojen, lääkeseulonnan, ikääntymisen, aineenvaihdunnan ja rokotteiden tutkimiseen.

Laboratoriotutkijat viljelevät suuria solupopulaatioita yhdestä tai useammasta emosolusta. Soluviljely on peräisin primaarisen kudosluovuttajan soluista tai solubiopankin kautta ostetusta solulinjasta. Viljellyt solut lisääntyvät kasvualustassa huolellisesti säännellyissä olosuhteissa. Soluviljelmät ovat korvaamattomia infektioiden ja poikkeavuuksien diagnosoinnissa, uusien lääkkeiden testauksessa ja sairauksien, kuten syövän, tutkimisessa Kansallinen syöpäinstituutti.

Tutkijat tutkivat huolellisesti ihmisistä, eläimistä, kasveista, bakteereista ja hiivasta viljeltyjä soluja. Joillakin soluviljelmillä on kyky jakautua loputtomiin.

Jokainen solun replikaatio lisää mitoottisen virheen todennäköisyyttä ja altistumista kontaminaatiolle. Prosessi on samanlainen kuin ikääntyminen. Suurin osa soluista voi replikoitua vain niin monta kertaa, ennen kuin ne kuolevat luonnollisesti tai siirtyvät lepoaikaan, jota kutsutaan vanhenemiseksi. Solulinjoista, jotka koostuvat kuolevaisista soluista, jotka eivät voi elää ikuisesti, viitataan nimellä äärelliset solulinjat.

Jotkut solut spontaanisti hankkia kyky lisääntyä loputtomiin. Laboratoriossa kuolemattomuus voidaan indusoida transformoimalla solut kemiallisesti tai viruksilla. Kuolemattomien solujen populaatiot tunnetaan nimellä jatkuvat solulinjat. Useimmat äärelliset ja jatkuvat solulinjat ovat ankkuripaikasta riippuvainen, mikä tarkoittaa, että niiden olemassaolo riippuu ravinnepitoisista substraateista, kaasuista, entsyymeistä, oikeasta pH: sta ja sopivasta lämpötilasta.

On huolehdittava rajallisten ja jatkuvien solulinjojen suojaamisesta infektioilta ja geenin epävakaudelta, joka voi tapahtua useiden siirtojen yhteydessä. Ongelma voidaan korjata kryogeenisella varastoinnilla. Solujen pakastaminen nestemäisellä typellä edellyttää tasaista lämpötilan seurantaa ja varajäähdytystä sähkökatkosten tai laitteiden rikkoutuessa.

Primaariviljelmästä otetut aliviljellyt solut aloittavat solulinjan. Ellei toisin muuteta, primääriviljelmän normaaleilla soluilla on ohjelmoitu elinikä, mikä tarkoittaa, että ne ovat rajallisia. Vahvimmat, nopeimmin kasvavat solut ovat hallitsevia ja johtavat populaation tasalaatuisuuteen. Kutakin siirtoa kutsutaan a kulku.

Kantasolulinjat tutkijat arvostavat suuresti, koska kantasoluilla on valta toistaa itseään tai erilaistua monentyyppisiin erikoistuneisiin soluihin, kuten neuronit tai osteosyytit. Kantasolut korjaavat vaurioituneet kudokset ja uudistavat puuttuvia raajoja joillakin lajeilla. Kantasolututkimukset voivat johtaa edistymiseen yleisten sairauksien, kuten sepelvaltimotaudin ja diabeteksen, hoidossa. Uusiutuvan lääketieteen alalla on kuitenkin vielä paljon opittavaa Kansalliset terveyslaitokset.

Solukannat ovat solulinjan alapopulaatioita. Solukannat ovat peräisin soluista, jotka poistettiin solulinjasta ja muunnettiin geneettisesti esimerkiksi kloonaamalla tai tarttumalla virukseen. Solukanta voi myös johtua saastumisesta siirtoprosessin aikana.

HeLa-solut ovat Yhdysvaltojen vanhin solulinja John Hopkinsin lääke verkkosivusto. HeLa-solut on nimetty Henrietta Lacksin, viiden lapsen äidin mukaan, joka kuoli vuonna 1951 31-vuotiaana kohdunkaulan syövän aggressiiviseen muotoon. John Hopkinsin sairaalan lääkärit hämmästyivät siitä, kuinka nopeasti Henriettan biopsinen kasvain kasvoi laboratoriossa.

Villisti kasvavat tuumoriset HeLa-solut tekevät niistä sopivia kokeellisten lääkkeiden vaikutusten testaamiseen syöpäsoluihin ennen ihmisillä tehtäviä kliinisiä tutkimuksia. HeLa-solututkimukset ovat johtaneet moniin uraauurtaviin löytöihin. Huomionarvoista on, että tätä solulinjaa käytetään edelleen nykyään tutkimuslaboratorioissa maailmanlaajuisesti.

Eläinsolulinjat sisältää soluja, jotka on otettu sadoista eläinlajeista. Eläinsolulinjojen sekä niiden alkuperän ja ominaisuuksien tutkiminen herättää syvemmän ymmärryksen kehitysbiologiasta, geenien ilmentymisestä ja evoluutiosta. Havainnoilla on merkitystä myös ihmisen fysiologialle. Eläinsolulinjojen tutkiminen vähentää riippuvuutta laboratorioeläimistä. Esimerkkejä ovat:

• Sammakon solulinjat.
  
• Hamsterin solulinjat.
  
• Hiiren solulinjat.
  
• Rotan solulinjat.
  
• Koiran solulinjat.
  

Viljelty ihmisen solulinjat on hankittava hyvämaineisesta solupankista, joka noudattaa tiukkoja tunnistus- ja varastointiprotokollia. Solulinjan väärä tunnistaminen rajoittaa tutkimuksen tulosten oikeellisuutta ja yleistettävyyttä. Monia ihmissolutyyppejä on luetteloitu solupankeissa tutkimusta ja lääketestausta varten:

• jcam1,6 ihmisen lymfosyytit.
  
• J82-ihmisen virtsarakon solut.
  
• kmst-6 ihmisen ihosolut.
  
• hela229 ihmisen kohdunkaulan solut.
  

Syöpäsolulinjat kasvainten ja geneettisten mutaatioiden kanssa tarjoavat tärkeän käsityksen siitä, miten geenimuutokset tapahtuvat ja edistyvät. Kasvainten syntymisestä oppiminen voi ehdottaa parempia lääkehoitoja ja suositeltuja elämäntapamuutoksia. Esimerkiksi RAS-geenin mutaatiot nähdään paksusuolen, haiman, virtsarakon ja munasarjojen syövissä, jotka eivät reagoi hyvin EGFR: ää estäviin lääkkeisiin. Solulinjojen viljely RAS-geenimutaatiolla antaisi mallin vaihtoehtoisten lääkehoitojen testaamiseen.

Isogeeniset solulinjat suunnitellaan laboratoriossa lisäämällä geeni solulinjasta eristettyyn solunäytteeseen. Suunniteltuja soluja verrataan sitten soluihin, jotka on johdettu suoraan emosolusta, joka toimii kontrolliryhmänä. Esimerkiksi Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) -geeninmuokkaustyökalut voivat luoda onkogeenien isogeenisiä solulinjoja uusien syöpää torjuvien lääkkeiden testaamiseen. Isogeenisiä solulinjoja käyttävät tutkimukset tarjoavat myös käsityksen siitä, miten genotyyppi vaikuttaa fenotyyppiin.

Suunniteltuun tutkimukseen sopivimman solulinjan tyypin valitsemisessa harkitaan huolellisesti. Kokeilun tulisi olla ohjaava tekijä solutyypin valinnassa. Esimerkiksi maksasolut ovat hyvä valinta myrkyllisyyttä tutkittaessa. Jatkuvia solulinjoja on helpompi ylläpitää pitkällä aikavälillä.

Pullossa tai viljelyastiassa kasvavat solut leviävät astiansa ravintoalustan yli ja lopulta peittävät pinnan, jota kutsutaan yhtymäkohdaksi. Solubiologit panevat usein merkille yhtymäkohdan, joka havaittiin ilmoitettaessa löydöksistään. Esimerkiksi 80 prosentin yhtymäkohta osoittaa, että noin 80 prosenttia pinnasta on solujen peitossa.

Solut siirretään tyypillisesti ennen kuin ne saavuttavat sataprosenttisen yhtymäkohdan pitääkseen ne aktiivisesti kasvamassa. Kuolemattomat solut voivat kuitenkin jakaa ja muodostaa kerroksia. Solulinjojen kasvunopeus vaihtelee tyypin mukaan.

Viljeltyjen solulinjojen saastuminen on vakava ongelma lääketieteellisessä tutkimuksessa. A 2015-artikkeli sisään Tiede lainasi geneetikko Christopher Korch sanoneen: "… kymmeniä tuhansia julkaisuja, miljoonia lehtiä viittaukset ja mahdollisesti satoja miljoonia tutkimusdollareita ”liittyvät tutkimuksiin, joissa käytetään väärin tunnistettuja solulinjat. Pyrkimyksiä paljastaa yleisesti käytettyjä solulinjoja, jotka sisältävät muun tyyppisiä soluja.

Esimerkkejä törkeistä virheistä ovat sikojen tai rottien solujen sekoittaminen ihmissoluihin ja sekoituksen paljastaminen tutkimuksen havaintoja raportoitaessa. Monien ihmisen solulinjojen uskotaan myös olevan saastuneita nopeasti kasvavilla HeLa-soluilla, jotka ohittavat muut jakautuvat solut, jos kontakti vahingossa tapahtuu. Kansainvälisen solulinjan todennuskomitean kaltaiset ryhmät pyrkivät korjaamaan tilanteen vaatimalla näytteen identiteetin tarkistusta aloittaessaan tutkimuksen.