Ląstelių linijų tipai

Ląstelių biologai savo laboratorijoje augina ląsteles, kad atskleistų normalaus ir nenormalaus ląstelių aktyvumo paslaptis. Žmonių, gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų ląstelės yra išskiriamos ir auginamos, kad būtų sukurtos ląstelių linijos tyrimams. Daugelis ląstelių linijų tyrimų rūšių labai tinka medicinos mokslų srityje. Pavyzdžiui, ląstelių linijos naudojamos genetinėms mutacijoms, vėžio gydymui, vaistų atrankai, senėjimui, medžiagų apykaitai ir vakcinoms tirti.

Laboratorijos tyrėjai kultivuoja dideles ląstelių populiacijas iš vienos ar kelių pirminių ląstelių. Ląstelių kultūra gaunama iš pirminio audinio donoro ląstelių arba iš ląstelių linijos, įsigytos per ląstelių biobanką. Kultūruotos ląstelės dauginasi auginimo terpėje kruopščiai reguliuojamomis sąlygomis. Ląstelių kultūros yra neįkainojamos diagnozuojant infekcijas ir anomalijas, išbandant naujus vaistus ir tiriant tokias ligas kaip vėžys Nacionalinis vėžio institutas.

Mokslininkai atidžiai tiria ląsteles, išaugintas iš žmonių, gyvūnų, augalų, bakterijų ir mielių. Kai kurios ląstelių kultūros gali dalytis neribotą laiką.

Kiekviena ląstelių replikacija padidina mitozinės klaidos ir užterštumo tikimybę. Procesas panašus į senėjimą. Dauguma ląstelių gali daugintis tik tiek kartų, kol natūraliai miršta arba patenka į poilsio laikotarpį, vadinamą senėjimu. Ląstelių linijos, sudarytos iš mirtinų ląstelių, kurios negali gyventi amžinai, vadinamos baigtinės ląstelių linijos.

Kai kurios ląstelės spontaniškai įgyja gebėjimą neribotą laiką daugintis. Laboratorijoje nemirtingumas gali sukelti ląsteles chemiškai transformuojant arba virusais. Nemirtingų ląstelių populiacijos yra žinomos kaip ištisinės ląstelių linijos. Dauguma baigtinių ir ištisinių ląstelių linijų yra priklauso nuo inkaravimo vietos, tai reiškia, kad jų egzistavimas priklauso nuo maistingų medžiagų turinčių substratų, dujų, fermentų, teisingo pH ir tinkamos temperatūros.

Turi būti stengiamasi apsaugoti ribotas ir nepertraukiamas ląstelių linijas nuo infekcijos ir genų nestabilumo, kuris gali atsirasti perduodant kelis kartus. Problemą galima pašalinti kriogeniniu saugojimu. Norint užšaldyti ląsteles skystu azotu, reikia nuolat stebėti temperatūrą ir rezervinį šaldymą, jei nutrūktų elektros energija ar nutrūktų įranga.

Subkultūruotos ląstelės, paimtos iš pirminės kultūros, pradeda ląstelių liniją. Nebent kitaip pakeista, normalios pirminės kultūros ląstelės turi užprogramuotą gyvenimo trukmę, vadinasi, jos yra ribotos. Vyrauja stipriausios, greičiausiai augančios ląstelės, kurios sukelia populiacijos tolygumą. Kiekvienas perdavimas vadinamas a ištrauka.

Kamieninių ląstelių linijos yra labai gerbiami tyrinėtojų, nes kamieninė ląstelė turi galią daugintis arba diferencijuotis į daugelį specializuotų ląstelių tipų, tokių kaip neuronai arba osteocitų. Kamieninės ląstelės taiso pažeistus audinius ir regeneruoja trūkstamas kai kurių rūšių galūnes. Kamieninių ląstelių tyrimai gali paskatinti pažangą gydant įprastas ligas, tokias kaip koronarinė liga ir diabetas. Vis dėlto, regeneracinės medicinos srityje dar daug ko reikia išmokti, teigia Nacionaliniai sveikatos institutai.

Ląstelių padermės yra ląstelių linijos subpopuliacijos. Ląstelių padermės gaunamos iš ląstelių, kurios buvo pašalintos iš ląstelių linijos ir genetiškai pakeistos, pavyzdžiui, klonuojant ar perduodant virusą. Ląstelių padermė taip pat gali atsirasti dėl užteršimo perkėlimo proceso metu.

HeLa ląstelės yra seniausia ląstelių linija JAV, teigia Johno Hopkinso medicina Interneto svetainė. „HeLa“ ląstelės pavadintos Henriettos Lacks, penkių vaikų motinos, mirusios 1951 m., Būdamos 31 metų, nuo agresyvios gimdos kaklelio vėžio formos, motina. Džono Hopkinso ligoninės gydytojai buvo nustebę, kaip greitai laboratorijoje auga Henriettos biopsijos navikas.

Dėl nepaprastai augančių navikinių HeLa ląstelių jie puikiai tinka tirti eksperimentinių vaistų poveikį vėžinėms ląstelėms prieš klinikinius tyrimus su žmonėmis. „HeLa“ ląstelių tyrimai atvedė į daugybę novatoriškų atradimų. Pažymėtina, kad ši ląstelių linija vis dar naudojama tyrimų laboratorijose visame pasaulyje.

Gyvūnų ląstelių linijos apima ląsteles, paimtas iš šimtų gyvūnų rūšių. Gyvūnų ląstelių linijų, jų kilmės ir savybių tyrimas sukelia gilesnį vystymosi biologijos, genų raiškos ir evoliucijos supratimą. Išvados taip pat turi reikšmės žmogaus fiziologijai. Gyvūnų ląstelių linijų kultūrų tyrimai sumažina priklausomybę nuo laboratorinių gyvūnų. Pavyzdžiai:

• Varlių ląstelių linijos.
  
• Žiurkėno ląstelių linijos.
  
• Pelės ląstelių linijos.
  
• Žiurkių ląstelių linijos.
  
• Šuns ląstelių linijos.
  

Kultūringas žmogaus ląstelių linijos turi būti gautas iš patikimo ląstelių banko, kuris laikosi griežtų identifikavimo ir saugojimo protokolų. Neteisingas ląstelių linijos nustatymas riboja išvadų pagrįstumą ir tyrėjo rezultatų apibendrinamumą. Daugelis žmogaus ląstelių tipų yra kataloguojami ląstelių bankuose atliekant tyrimus ir atliekant vaistų tyrimus:

• jcam1,6 žmogaus limfocitai.
  
• J82 žmogaus šlapimo pūslės ląstelės.
  
• kmst-6 žmogaus odos ląstelės.
  
• hela229 žmogaus gimdos kaklelio ląstelės.
  

Vėžio ląstelių linijos su navikais ir genetinėmis mutacijomis suteikia svarbų supratimą, kaip vyksta genų pokyčiai ir kaip jie progresuoja. Sužinojus daugiau apie navikų genezę, galima pasiūlyti geresnį vaistų gydymą ir rekomenduojamus gyvenimo būdo pakeitimus. Pvz., RAS geno mutacijos yra matomos storosios žarnos, kasos, šlapimo pūslės ir kiaušidžių vėžiu, kuris blogai reaguoja į EGFR slopinančius vaistus. Ląstelių linijų kultivavimas naudojant RAS geno mutaciją būtų alternatyvių vaistų gydymo testavimo modelis.

Izogeninės ląstelių linijos yra sukurtos laboratorijoje įterpiant geną į ląstelių, izoliuotų iš ląstelių linijos, mėginį. Tada sukurtos ląstelės lyginamos su ląstelėmis, gautomis tiesiogiai iš pirminės ląstelės, kuri veikia kaip kontrolinė grupė. Pavyzdžiui, „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat“ (CRISPR) genų redagavimo priemonės gali sukurti izogenines onkogenų ląstelių linijas, skirtas naudoti išbandant naujus su vėžiu kovojančius vaistus. Tyrimai, naudojant izogenines ląstelių linijas, taip pat leidžia suprasti, kaip genotipas daro įtaką fenotipui.

Atidžiai apsvarstoma, ar pasirinkti tinkamiausią ląstelių linijos tipą planuojamam tyrimui. Eksperimento tikslas turėtų būti lemiamas veiksnys renkantis ląstelių tipą. Pavyzdžiui, kepenų ląstelės yra geras pasirinkimas tiriant toksiškumą. Nepertraukiamas ląstelių linijas lengviau išlaikyti ilgą laiką.

Ląstelės, augančios kolboje ar kultūros inde, pasklido po savo indo maistinę terpę, galiausiai padengdamos paviršių, kuris vadinamas santaka. Ląstelių biologai dažnai atkreipia dėmesį į santakos lygį, kuris buvo pastebėtas pranešant apie jų išvadas. Pavyzdžiui, 80 proc. Santakos rodo, kad maždaug 80 proc. Paviršiaus padengia ląstelės.

Ląstelės paprastai perduodamos prieš pasiekiant 100 proc. Santaką, kad jos aktyviai augtų. Tačiau įamžintos ląstelės gali toliau dalytis ir formuoti sluoksnius. Ląstelių linijų augimo greitis skiriasi pagal tipą.

Kultūruotų ląstelių linijų užteršimas yra rimta medicininių tyrimų problema. A 2015 straipsnis į Mokslas cituojamas genetikas Christopheris Korchas, sakydamas: „... dešimtys tūkstančių leidinių, milijonai žurnalų citatos ir potencialiai šimtai milijonų tyrimų dolerių “yra susieti su tyrimais, naudojant neteisingai atpažintus ląstelių linijos. Šiuo metu stengiamasi atskleisti dažniausiai naudojamas ląstelių linijas, kuriose yra kitų tipų ląstelių.

Akivaizdžių klaidų pavyzdžiai yra kiaulių ar žiurkių ląstelių klaidinimas su žmogaus ląstelėmis ir neatskleidimas, kai pranešama apie tyrimo išvadas. Manoma, kad daugelis žmogaus ląstelių linijų yra užterštos greitai augančiomis HeLa ląstelėmis, kurios netyčia kontaktuodamos aplenkia kitas dalijančias ląsteles. Tokios grupės, kaip Tarptautinis ląstelių linijos autentifikavimo komitetas, stengiasi ištaisyti situaciją reikalaudamos patikrinti tapatybės pavyzdį, kai pradedama studija.