Typer cellelinjer

Cellularbiologer dyrker celler i laboratoriet sitt for å låse opp hemmelighetene til normal og unormal celleaktivitet. Celler fra mennesker, dyr, planter og mikroorganismer isoleres og dyrkes for å utvikle cellelinjer for forskningsstudier. Mange typer cellelinjestudier har god anvendelse innen medisinsk vitenskap. For eksempel brukes cellelinjer for å undersøke genetiske mutasjoner, kreftbehandlinger, narkotikascreening, aldring, metabolisme og vaksiner.

Laboratorieforskere dyrker store populasjoner av celler fra en eller flere forelderceller. En cellekultur stammer fra celler fra en primær vevsgiver, eller fra en cellelinje kjøpt gjennom en cellebiobank. Dyrkede celler formerer seg i et vekstmedium under nøye regulerte forhold. Cellekulturer er uvurderlige i å diagnostisere infeksjoner og abnormiteter, teste nye medisiner og studere sykdommer som kreft, ifølge Nasjonalt kreftinstitutt.

Forskere studerer nøye celler dyrket fra mennesker, dyr, planter, bakterier og gjær. Noen cellekulturer har evnen til å dele seg på ubestemt tid.

Hver cellereplikasjon øker oddsen for mitotisk feil og eksponering for forurensning. Prosessen ligner på aldring. De fleste celler kan bare replikere så mange ganger før de dør av naturlig eller går inn i en hvileperiode som kalles aldring. Cellelinjer som består av dødelige celler som ikke kan leve evig, blir referert til som endelige cellelinjer.

Noen celler spontant tilegne seg evnen til å formere seg på ubestemt tid. I laboratoriet, udødelighet kan induseres ved å transformere celler kjemisk eller med virus. Befolkningen av udødelige celler er kjent som kontinuerlige cellelinjer. De fleste endelige og kontinuerlige cellelinjer er forankringsavhengig, noe som betyr at deres eksistens avhenger av næringsrike substrater, gasser, enzymer, riktig pH og passende temperatur.

Det må utvises forsiktighet for å beskytte endelige og kontinuerlige cellelinjer mot infeksjon og geninstabilitet som kan oppstå ved flere overføringer. Problemet kan løses ved kryogen lagring. Å fryse celler med flytende nitrogen krever jevn overvåking av temperatur og reservekjøling i tilfelle strømbrudd eller utstyrssvikt.

Subkulturerte celler tatt fra en primær kultur starter en cellelinje. Med mindre annet er endret, har normale celler fra en primær kultur en programmert levetid, noe som betyr at de er endelige. De sterkest, raskest voksende cellene dominerer og gir opphav til ensartethet i befolkningen. Hver overføring kalles a passasje.

Stamcellelinjer er høyt æret av forskere fordi en stamcelle har makten til å replikere seg selv eller skille seg inn i mange typer spesialiserte celler som f.eks. nevroner eller osteocytter. Stamceller reparerer skadet vev og regenererer manglende lemmer i noen arter. Stamcellestudier kan føre til fremskritt i behandlingen av vanlige sykdommer som koronarsykdom og diabetes. Imidlertid er det fortsatt mye å lære innen regenerativ medisin, ifølge National Institutes of Health.

Cellestammer er delpopulasjoner av en cellelinje. Cellestammer stammer fra celler som ble fjernet fra cellelinjen og genetisk endret gjennom kloning eller overføring av et virus, for eksempel. En cellestamme kan også skyldes forurensning under overføringsprosessen.

HeLa-celler er den eldste cellelinjen i USA, ifølge John Hopkins Medicine nettsted. HeLa-celler er oppkalt etter Henrietta Lacks, en mor til fem barn som døde i 1951 i en alder av 31 av en aggressiv form for livmorhalskreft. Legene ved John Hopkins Hospital ble forskrekket over hvor raskt Henriettas biopsierte svulst vokste i laboratoriet.

Villvoksende tumor HeLa-celler gjør dem godt egnet til å teste effekten av eksperimentelle medikamenter på kreftceller før kliniske studier på mennesker. HeLa-cellestudier har ført til mange banebrytende funn. Bemerkelsesverdig er at denne cellelinjen fortsatt brukes i dag i forskningslaboratorier over hele verden.

Dyrecellelinjer inkluderer celler hentet fra hundrevis av dyrearter. Å studere dyrecellelinjer og deres opprinnelse og egenskaper fremkaller dypere forståelse av utviklingsbiologi, genuttrykk og evolusjon. Funn har også betydning for menneskelig fysiologi. Forskning på dyrecellelinjekulturer reduserer avhengigheten av forsøksdyr. Eksempler inkluderer:

• Froskecellelinjer.
  
• Hamstercellelinjer.
  
• Musecellelinjer.
  
• Rottecellelinjer.
  
• Hundecellelinjer.
  

Kultivert menneskelige cellelinjer må hentes fra en hederlig cellebank som følger strenge protokoller for identifikasjon og lagring. Feilidentifisering av cellelinjen begrenser gyldigheten av funn og generaliserbarhet av en forskers resultater. Mange typer humane celler er katalogisert i cellebanker for forskning og legemiddelprøvingstudier:

• jcam1.6 humane lymfocytter.
  
• J82 humane blæreceller.
  
• kmst-6 menneskelige hudceller.
  
• hela229 humane livmorhalsceller.
  

Kreftcellelinjer med svulster og genetiske mutasjoner gir viktig innsikt i hvordan generendringer oppstår og utvikler seg. Å lære mer om svulstens tilblivelse kan foreslå forbedrede medikamentelle behandlinger og anbefalte livsstilsendringer. For eksempel er mutasjoner av RAS-genet sett kreft i tykktarmen, bukspyttkjertelen, blæren og eggstokkene som ikke reagerer bra på EGFR-hemmende medisiner. Dyrking av cellelinjer med RAS-genmutasjonen vil gi en modell for testing av alternative medikamentelle behandlinger.

Isogene cellelinjer konstrueres i laboratoriet ved å sette et gen inn i en prøve av celler isolert fra en cellelinje. De konstruerte cellene blir deretter sammenlignet med celler avledet direkte fra overordnet celle, som fungerer som kontrollgruppe. For eksempel kan Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) genredigeringsverktøy lage isogene cellelinjer av onkogener for bruk ved testing av nye kreftbekjempende medisiner. Studier ved bruk av isogene cellelinjer gir også innsikt i hvordan genotype påvirker fenotype.

Det tas nøye hensyn til å velge den mest passende typen cellelinje for en planlagt studie. Formålet med eksperimentet skal være en drivende faktor i valg av celletype. For eksempel er leverceller et godt valg når man studerer toksisitet. Kontinuerlige cellelinjer er lettere å opprettholde på lang sikt.

Celler som vokser i en kolbe eller kulturskål, spres over næringsmediet i beholderen og dekker til slutt overflaten, som kalles sammenløp. Cellebiologer bemerker ofte nivået av sammenløp som ble observert når de rapporterte funnene. For eksempel indikerer 80 prosent sammenløp at omtrent 80 prosent av overflaten er dekket av celler.

Celler overføres vanligvis før de når 100 prosent sammenløp for å holde dem aktivt voksende. Imidlertid kan udødelige celler fortsette å dele og danne lag. Veksthastigheten til cellelinjer varierer etter type.

Forurensning av dyrkede cellelinjer er et alvorlig problem i medisinsk forskning. EN 2015-artikkelen i Vitenskap siterte genetikeren Christopher Korch med å si: “... titusenvis av publikasjoner, millioner av journal sitater og potensielt hundrevis av millioner av forskningsdollar ”er knyttet til studier med feilidentifisert cellelinjer. Det arbeides med å avsløre ofte brukte cellelinjer som inneholder andre typer celler.

Eksempler på alvorlige feil inkluderer å forveksle celler fra griser eller rotter som humane celler og ikke avsløre blandingen når rapporteringsresultater rapporteres. Mange menneskelige cellelinjer antas også å være forurenset med raskt voksende HeLa-celler, som overgår andre delende celler hvis kontakt utilsiktet oppstår. Grupper som International Cell Line Authentication Committee jobber for å rette opp situasjonen ved å kreve prøveidentitetskontroll når de starter en studie.