Rodzaje linii komórkowych

Biolodzy komórkowi hodują komórki w swoim laboratorium, aby odkryć sekrety normalnej i nieprawidłowej aktywności komórek. Komórki od ludzi, zwierząt, roślin i mikroorganizmów są izolowane i hodowane w celu opracowania linii komórkowych do badań naukowych. Wiele rodzajów badań linii komórkowych ma duże zastosowanie w dziedzinie nauk medycznych. Na przykład linie komórkowe są wykorzystywane do badania mutacji genetycznych, leczenia raka, badań przesiewowych leków, starzenia się, metabolizmu i szczepionek.

Badacze laboratoryjni hodują duże populacje komórek z jednej lub więcej komórek macierzystych. Hodowla komórkowa pochodzi z komórek pierwotnego dawcy tkanki lub z linii komórkowej zakupionej w biobanku komórek. Hodowane komórki proliferują w pożywce wzrostowej w dokładnie regulowanych warunkach. Hodowle komórkowe są nieocenione w diagnozowaniu infekcji i nieprawidłowości, testowaniu nowych leków i badaniu chorób, takich jak rak, według Narodowy Instytut Raka.

Naukowcy dokładnie badają komórki wyhodowane z ludzi, zwierząt, roślin, bakterii i drożdży. Niektóre kultury komórkowe mają zdolność dzielenia się w nieskończoność.

Każda replikacja komórki zwiększa prawdopodobieństwo błędu mitotycznego i narażenia na zanieczyszczenie. Proces jest podobny do starzenia. Większość komórek może replikować się tylko tyle razy, zanim naturalnie obumrze lub wejdzie w okres spoczynku zwany starzeniem. Linie komórkowe składające się ze śmiertelnych komórek, które nie mogą żyć wiecznie, są określane jako skończone linie komórkowe.

Niektóre komórki spontanicznie nabywają zdolność mnożenia się w nieskończoność. W laboratorium, nieśmiertelność mogą być indukowane przez transformację komórek chemicznie lub wirusami. Populacje nieśmiertelnych komórek są znane jako ciągłe linie komórkowe. Większość skończonych i ciągłych linii komórkowych to zależny od zakotwiczenia, co oznacza, że ​​ich istnienie zależy od bogatych w składniki odżywcze substratów, gazów, enzymów, prawidłowego pH i odpowiedniej temperatury.

Należy zadbać o ochronę skończonych i ciągłych linii komórkowych przed infekcją i niestabilnością genów, która może wystąpić przy wielokrotnych transferach. Problem można rozwiązać przez przechowywanie kriogeniczne. Zamrażanie ogniw ciekłym azotem wymaga stałego monitorowania temperatury i zapasowego chłodzenia w przypadku przerw w dostawie prądu lub awarii sprzętu.

Przeszczepione komórki pobrane z hodowli pierwotnej zapoczątkowują linię komórkową. O ile nie zmieniono inaczej, normalne komórki z pierwotnej kultury mają zaprogramowaną długość życia, co oznacza, że ​​są skończone. Dominują najsilniejsze, najszybciej rosnące komórki, które powodują ujednolicenie populacji. Każdy przelew nazywa się a przejście.

Linie komórek macierzystych są bardzo szanowane przez naukowców, ponieważ komórka macierzysta ma moc replikacji lub różnicowania się w wiele rodzajów wyspecjalizowanych komórek, takich jak neurony lub osteocyty. Komórki macierzyste naprawiają uszkodzone tkanki i regenerują brakujące kończyny u niektórych gatunków. Badania nad komórkami macierzystymi mogą przyczynić się do postępów w leczeniu powszechnych chorób, takich jak choroba wieńcowa i cukrzyca. Jednak w dziedzinie medycyny regeneracyjnej jest jeszcze wiele do nauczenia się, zgodnie z tym, co mówią Narodowy Instytut Zdrowia.

Szczepy komórkowe to subpopulacje linii komórkowej. Szczepy komórkowe pochodzą z komórek, które zostały usunięte z linii komórkowej i zmienione genetycznie poprzez klonowanie lub transmisję wirusa, na przykład. Szczep komórkowy może również powstać w wyniku zanieczyszczenia podczas procesu przenoszenia.

komórki HeLa są najstarszą linią komórkową w Stanach Zjednoczonych, według Medycyna Johna Hopkinsa stronie internetowej. Komórki HeLa noszą imię Henrietty Lacks, matki pięciorga dzieci, która zmarła w 1951 roku w wieku 31 lat na agresywną postać raka szyjki macicy. Lekarze ze szpitala Johna Hopkinsa byli zaskoczeni tym, jak szybko biopsja guza Henrietty rosła w laboratorium.

Dziko rosnące nowotworowe komórki HeLa sprawiają, że dobrze nadają się do testowania wpływu eksperymentalnych leków na komórki rakowe przed próbami klinicznymi na ludziach. Badania nad komórkami HeLa doprowadziły do ​​wielu przełomowych odkryć. Co ciekawe, ta linia komórkowa jest nadal używana w laboratoriach badawczych na całym świecie.

Linie komórek zwierzęcych obejmują komórki pobrane od setek gatunków zwierząt. Badanie linii komórek zwierzęcych oraz ich pochodzenia i cech pozwala lepiej zrozumieć biologię rozwoju, ekspresję genów i ewolucję. Odkrycia mają również znaczenie dla fizjologii człowieka. Badanie kultur linii komórek zwierzęcych zmniejsza zależność od zwierząt laboratoryjnych. Przykłady zawierają:

• Linie komórkowe żaby.
  
• Linie komórkowe chomika.
  
• Linie komórkowe myszy.
  
• Linie komórkowe szczura.
  
• Linie komórkowe psa.
  

Wykształcony ludzkie linie komórkowe muszą być uzyskane z renomowanego banku komórek, który przestrzega ścisłych protokołów identyfikacji i przechowywania. Błędna identyfikacja linii komórkowej ogranicza ważność ustaleń i uogólnianie wyników badacza. Wiele typów komórek ludzkich jest skatalogowanych w bankach komórek do badań i testów leków:

• jcam1.6 ludzkie limfocyty.
  
• J82 ludzkie komórki pęcherza moczowego.
  
• kmst-6 ludzkie komórki skóry.
  
• hela229 ludzkie komórki szyjki macicy.
  

Linie komórek rakowych z nowotworami i mutacjami genetycznymi zapewniają ważny wgląd w to, jak zachodzą i postępują zmiany w genach. Więcej informacji na temat genezy nowotworów może zasugerować ulepszone leczenie farmakologiczne i zalecane zmiany stylu życia. Na przykład mutacje genu RAS to nowotwory okrężnicy, trzustki, pęcherza moczowego i jajników, które nie reagują dobrze na leki hamujące EGFR. Hodowanie linii komórkowych z mutacją genu RAS zapewniłoby model do testowania alternatywnych terapii lekowych.

Linie komórek izogenicznych są opracowywane w laboratorium przez wprowadzenie genu do próbki komórek wyizolowanych z linii komórkowej. Zmodyfikowane komórki są następnie porównywane z komórkami pochodzącymi bezpośrednio z komórki rodzicielskiej, która pełni rolę grupy kontrolnej. Na przykład narzędzia do edycji genów Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) mogą tworzyć izogeniczne linie komórkowe onkogenów do wykorzystania w testowaniu nowych leków przeciwnowotworowych. Badania z wykorzystaniem izogenicznych linii komórkowych dają również wgląd w to, jak genotyp wpływa na fenotyp.

Starannie rozważono wybór najbardziej odpowiedniego rodzaju linii komórkowej do planowanego badania. Cel eksperymentu powinien stanowić czynnik motywujący do wyboru typu komórki.. Na przykład komórki wątroby są dobrym wyborem podczas badania toksyczności. Ciągłe linie komórkowe są łatwiejsze do utrzymania w dłuższej perspektywie.

Komórki rosnące w kolbie lub naczyniu hodowlanym rozprzestrzeniają się po pożywce w pojemniku, ostatecznie pokrywając powierzchnię, co nazywa się konfluencją. Biolodzy komórkowi często odnotowują poziom konfluencji, który zaobserwowano, zgłaszając swoje odkrycia. Na przykład 80 procent konfluencji oznacza, że ​​około 80 procent powierzchni pokrywają komórki.

Komórki są zazwyczaj przenoszone przed osiągnięciem 100% konfluencji, aby utrzymać ich aktywny wzrost. Jednak unieśmiertelnione komórki mogą dalej się dzielić i tworzyć warstwy. Tempo wzrostu linii komórkowych różni się w zależności od typu.

Zanieczyszczenie hodowanych linii komórkowych jest poważnym problemem w badaniach medycznych. ZA Artykuł 2015 w Nauka zacytował genetyka Christophera Korcha mówiącego: „…dziesiątki tysięcy publikacji, miliony czasopism cytaty i potencjalnie setki milionów dolarów na badania” są powiązane z badaniami z wykorzystaniem błędnie zidentyfikowanych linie komórkowe. Trwają prace nad ujawnieniem powszechnie stosowanych linii komórkowych, które zawierają inne typy komórek.

Przykłady rażących błędów obejmują pomylenie komórek świń lub szczurów z komórkami ludzkimi i nieujawnianie pomyłek przy zgłaszaniu wyników badania. Uważa się również, że wiele ludzkich linii komórkowych jest zanieczyszczonych szybko rosnącymi komórkami HeLa, które w przypadku nieumyślnego kontaktu wyprzedzają inne dzielące się komórki. Grupy takie jak Międzynarodowy Komitet Uwierzytelniania Linii Komórkowych pracują nad naprawą sytuacji, wymagając sprawdzenia tożsamości próbki podczas rozpoczynania badania.