Tipi di linee cellulari

I biologi cellulari coltivano cellule nel loro laboratorio per svelare i segreti dell'attività cellulare normale e anormale. Le cellule di esseri umani, animali, piante e microrganismi vengono isolate e coltivate per sviluppare linee cellulari per studi di ricerca. Molti tipi di studi sulle linee cellulari hanno una grande applicazione nel campo della scienza medica. Ad esempio, le linee cellulari vengono utilizzate per studiare mutazioni genetiche, trattamenti contro il cancro, screening dei farmaci, invecchiamento, metabolismo e vaccini.

I ricercatori di laboratorio coltivano grandi popolazioni di cellule da una o più cellule madri. Una coltura cellulare ha origine da cellule di un donatore di tessuti primari o da una linea cellulare acquistata tramite una biobanca cellulare. Le cellule in coltura proliferano in un mezzo di crescita in condizioni attentamente regolate. Le colture cellulari hanno un valore inestimabile per diagnosticare infezioni e anomalie, testare nuovi farmaci e studiare malattie come il cancro, secondo il

Gli scienziati studiano attentamente le cellule coltivate da esseri umani, animali, piante, batteri e lieviti. Alcune colture cellulari possiedono la capacità di dividersi indefinitamente. culture primarie sono cellule isolate dal tessuto e cresciute fino a quando le cellule raggiungono la capacità massima (confluenza) per il loro contenitore. Le cellule vengono quindi trasferite in a secondario recipiente contenente terreno fresco per incoraggiare la continua moltiplicazione cellulare.

Ogni replicazione cellulare aumenta le probabilità di errore mitotico e di esposizione alla contaminazione. Il processo è simile all'invecchiamento. La maggior parte delle cellule può replicarsi solo tante volte prima di morire naturalmente o entrare in un periodo di riposo chiamato senescenza. Le linee cellulari composte da cellule mortali che non possono vivere per sempre sono chiamate referred linee cellulari finite.

Alcune cellule acquisire spontaneamente la capacità di moltiplicarsi all'infinito. Nel laboratorio, immortalità può essere indotto trasformando le cellule chimicamente o con virus. Le popolazioni di cellule immortali sono note come linee cellulari continue. La maggior parte delle linee cellulari finite e continue sono ancoraggio-dipendente, il che significa che la loro esistenza dipende da substrati ricchi di nutrienti, gas, enzimi, pH corretto e temperatura adeguata.

È necessario prestare attenzione per proteggere le linee cellulari finite e continue dall'infezione e dall'instabilità genica che può verificarsi con trasferimenti multipli. Il problema può essere risolto mediante la conservazione criogenica. Il congelamento delle celle con azoto liquido richiede un monitoraggio costante della temperatura e una refrigerazione di riserva in caso di interruzioni di corrente o rotture delle apparecchiature.

Le cellule in subcoltura prelevate da una coltura primaria iniziano una linea cellulare. Se non diversamente alterato, le cellule normali di una coltura primaria hanno una durata di vita programmata, il che significa che sono limitate. Le cellule più forti e in più rapida crescita predominano e danno luogo all'uniformità nella popolazione. Ogni trasferimento è chiamato a passaggio.

Linee di cellule staminali sono molto apprezzati dai ricercatori perché una cellula staminale ha il potere di replicarsi o differenziarsi in molti tipi di cellule specializzate come neuroni o osteociti. Le cellule staminali riparano i tessuti danneggiati e rigenerano gli arti mancanti in alcune specie. Gli studi sulle cellule staminali potrebbero portare a progressi nel trattamento di malattie comuni come la malattia coronarica e il diabete. Tuttavia, c'è ancora molto da imparare nel campo della medicina rigenerativa, secondo il Istituto Nazionale della Salute.

I ceppi cellulari sono sottopopolazioni di una linea cellulare. I ceppi cellulari derivano da cellule che sono state rimosse dalla linea cellulare e geneticamente alterate attraverso la clonazione o la trasmissione di un virus, per esempio. Un ceppo cellulare può anche derivare dalla contaminazione durante il processo di trasferimento.

cellule HeLa sono la linea cellulare più antica negli Stati Uniti, secondo il Medicina John Hopkins sito web. Le cellule HeLa prendono il nome da Henrietta Lacks, una madre di cinque figli morta nel 1951 all'età di 31 anni a causa di una forma aggressiva di cancro cervicale. I medici del John Hopkins Hospital sono rimasti sorpresi dalla velocità con cui il tumore sottoposto a biopsia di Henrietta è cresciuto in laboratorio.

Le cellule tumorali HeLa a crescita selvaggia le rendono adatte per testare gli effetti dei farmaci sperimentali sulle cellule tumorali prima degli studi clinici sugli esseri umani. Gli studi sulle cellule HeLa hanno portato a molte scoperte rivoluzionarie. Sorprendentemente, questa linea cellulare è ancora utilizzata oggi nei laboratori di ricerca di tutto il mondo.

Linee cellulari animali includono cellule prelevate da centinaia di specie animali. Lo studio delle linee cellulari animali e della loro origine e caratteristiche evoca una comprensione più profonda della biologia dello sviluppo, dell'espressione genica e dell'evoluzione. I risultati hanno un significato anche per la fisiologia umana. La ricerca sulle colture di linee cellulari animali riduce la dipendenza dagli animali da laboratorio. Esempi inclusi:

• Linee cellulari di rana.
  
• Linee cellulari di criceto.
  
• Linee cellulari di topo.
  
• Linee cellulari di ratto.
  
• Linee cellulari di cane.
  

Colto linee cellulari umane deve essere ottenuto da una banca di cellule affidabile che segue rigidi protocolli per l'identificazione e la conservazione. L'errata identificazione della linea cellulare limita la validità dei risultati e la generalizzabilità dei risultati di un ricercatore. Molti tipi di cellule umane sono catalogati nelle banche cellulari per studi di ricerca e test sui farmaci:

• jcam1.6 linfociti umani.
  
• J82 cellule della vescica umana.
  
• kmst-6 cellule della pelle umana.
  
• hela229 cellule cervicali umane.
  

Linee cellulari cancerose con tumori e mutazioni genetiche offrono importanti informazioni su come si verificano e progrediscono i cambiamenti ai geni. Imparare di più sulla genesi dei tumori può suggerire migliori trattamenti farmacologici e cambiamenti nello stile di vita raccomandati. Ad esempio, si osservano mutazioni del gene RAS tumori del colon, del pancreas, della vescica e delle ovaie che non rispondono bene ai farmaci che inibiscono l'EGFR. La coltura di linee cellulari con la mutazione del gene RAS fornirebbe un modello per testare trattamenti farmacologici alternativi.

Le linee cellulari isogeniche vengono ingegnerizzate in laboratorio inserendo un gene in un campione di cellule isolate da una linea cellulare. Le cellule ingegnerizzate vengono quindi confrontate con cellule derivate direttamente dalla cellula madre, che funge da gruppo di controllo. Ad esempio, gli strumenti di modifica del gene Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) possono creare linee cellulari isogene di oncogeni da utilizzare per testare nuovi farmaci antitumorali. Gli studi che utilizzano linee cellulari isogene offrono anche informazioni su come il genotipo influenza il fenotipo.

Un'attenta considerazione va nella selezione del tipo più appropriato di linea cellulare per uno studio pianificato. Lo scopo dell'esperimento dovrebbe essere un fattore trainante nella selezione del tipo di cellula. Ad esempio, le cellule del fegato sono una buona scelta quando si studia la tossicità. Le linee cellulari continue sono più facili da mantenere a lungo termine.

Le cellule che crescono in un pallone o in un piatto di coltura si diffondono attraverso il mezzo nutritivo del loro contenitore, coprendo infine la superficie, che è chiamata confluenza. I biologi cellulari spesso annotano il livello di confluenza che è stato osservato quando riportano i loro risultati. Ad esempio, l'80% di confluenza indica che circa l'80% della superficie è coperto da cellule.

Le cellule vengono in genere trasferite prima di raggiungere il 100% di confluenza per mantenerle in crescita attiva. Tuttavia, le cellule immortalizzate possono continuare a dividersi e formare strati. Il tasso di crescita delle linee cellulari varia in base al tipo.

La contaminazione delle linee cellulari in coltura è un problema serio nella ricerca medica. UN Articolo 2015 2015 nel Scienza citato genetista Christopher Korch dicendo: "... decine di migliaia di pubblicazioni, milioni di riviste citazioni e potenzialmente centinaia di milioni di dollari di ricerca” sono collegati a studi che utilizzano erroneamente identificati linee cellulari. Sono in corso sforzi per esporre le linee cellulari di uso comune che contengono altri tipi di cellule.

Esempi di errori gravi includono scambiare le cellule di maiali o ratti per cellule umane e non rivelare la confusione quando si riportano i risultati dello studio. Si ritiene inoltre che molte linee cellulari umane siano contaminate da cellule HeLa a crescita rapida, che superano le altre cellule in divisione se si verifica un contatto inavvertitamente. Gruppi come l'International Cell Line Authentication Committee stanno lavorando per correggere la situazione richiedendo il controllo dell'identità del campione quando si avvia uno studio.