Tipuri de linii celulare

Biologii celulari cultivă celule în laboratorul lor pentru a debloca secretele activității celulare normale și anormale. Celulele de la oameni, animale, plante și microorganisme sunt izolate și cultivate pentru a dezvolta linii celulare pentru studii de cercetare. Multe tipuri de studii privind linia celulară au o mare aplicație în domeniul științei medicale. De exemplu, liniile celulare sunt utilizate pentru a investiga mutațiile genetice, tratamentele împotriva cancerului, screeningul medicamentelor, îmbătrânirea, metabolismul și vaccinurile.

Cercetătorii de laborator cultivă populații mari de celule din una sau mai multe celule părinte. O cultură celulară provine din celulele unui donator primar de țesut sau dintr-o linie celulară achiziționată printr-o biobancă celulară. Celulele cultivate proliferează într-un mediu de creștere în condiții atent reglementate. Culturile celulare sunt de neprețuit în diagnosticarea infecțiilor și anomaliilor, testarea medicamentelor noi și studierea bolilor precum cancerul, potrivit Institutul Național al Cancerului.

Oamenii de știință studiază cu atenție celulele cultivate din oameni, animale, plante, bacterii și drojdie. Unele culturi de celule au capacitatea de a se împărți la infinit. Culturi primare sunt celule izolate din țesut și crescute până când celulele ating capacitatea maximă (confluență) pentru recipientul lor. Celulele sunt apoi transferate la un secundar vas care conține mediu proaspăt pentru a încuraja înmulțirea continuă a celulelor.

Fiecare replicare celulară crește șansele de eroare mitotică și expunere la contaminare. Procesul este similar cu îmbătrânirea. Majoritatea celulelor se pot replica de atâtea ori doar înainte de a muri în mod natural sau de a intra într-o perioadă de odihnă numită senescență. Liniile celulare formate din celule muritoare care nu pot trăi pentru totdeauna sunt denumite linii celulare finite.

Unele celule dobândesc spontan capacitatea de a se înmulți la infinit. În laborator, nemurire poate fi indusă prin transformarea celulelor chimic sau cu viruși. Populațiile de celule nemuritoare sunt cunoscute sub numele de linii celulare continue. Cele mai multe linii celulare finite și continue sunt dependent de ancorare, ceea ce înseamnă că existența lor depinde de substraturi bogate în nutrienți, gaze, enzime, pH-ul corect și temperatura adecvată.

Trebuie avut grijă să protejăm liniile celulare finite și continue de infecție și instabilitate genetică care pot apărea cu transferuri multiple. Problema poate fi remediată prin stocarea criogenică. Congelarea celulelor cu azot lichid necesită o monitorizare constantă a temperaturii și refrigerare de rezervă în caz de întreruperi de curent sau de rupere a echipamentului.

Celulele subcultive preluate dintr-o cultură primară încep o linie celulară. Dacă nu se modifică altfel, celulele normale dintr-o cultură primară au o durată de viață programată, ceea ce înseamnă că sunt finite. Cele mai puternice celule cu cea mai rapidă creștere predomină și dau naștere la uniformitate în populație. Fiecare transfer se numește a trecere.

Linii de celule stem sunt foarte venerați de cercetători, deoarece o celulă stem are puterea de a se replica sau de a se diferenția în multe tipuri de celule specializate, cum ar fi neuroni sau osteocite. Celulele stem repară țesuturile deteriorate și regenerează membrele lipsă la unele specii. Studiile privind celulele stem ar putea duce la progrese în tratamentul bolilor comune, cum ar fi bolile coronariene și diabetul. Cu toate acestea, există încă multe de învățat în domeniul medicinei regenerative, potrivit Institute Naționale de Sănătate.

Tulpinile celulare sunt subpopulații ale unei linii celulare. Tulpinile celulare provin din celule care au fost îndepărtate din linia celulară și modificate genetic prin clonare sau transmiterea unui virus, de exemplu. O tulpină celulară poate rezulta și din contaminarea în timpul procesului de transfer.

Celulele HeLa sunt cea mai veche linie celulară din Statele Unite, potrivit John Hopkins Medicină site-ul web. Celulele HeLa poartă numele Henriettei Lacks, o mamă a cinci copii care au murit în 1951 la vârsta de 31 de ani de la o formă agresivă de cancer de col uterin. Doctorii de la spitalul John Hopkins au fost uimiți de cât de repede a crescut tumora biopsică a Henriettei în laborator.

Celulele HeLa tumorale în creștere sălbatică le fac foarte potrivite pentru testarea efectelor medicamentelor experimentale asupra celulelor canceroase înainte de studiile clinice pe oameni. Studiile celulare HeLa au dus la numeroase descoperiri inovatoare. În mod remarcabil, această linie celulară este încă folosită astăzi în laboratoarele de cercetare din întreaga lume.

Linii celulare animale includ celule preluate de la sute de specii de animale. Studierea liniilor de celule animale, originea și caracteristicile acestora evocă o înțelegere mai profundă a biologiei dezvoltării, a expresiei genei și a evoluției. Constatările au semnificație și pentru fiziologia umană. Cercetarea culturilor de linii de celule animale reduce dependența de animalele de laborator. Exemplele includ:

• Linii celulare de broască.
  
• Linii celulare de hamster.
  
• Liniile celulare ale mouse-ului.
  
• Linii celulare de șobolan.
  
• Linii celulare de câine.
  

Cultivat liniile celulare umane trebuie obținut de la o bancă de celule de renume care respectă protocoale stricte de identificare și stocare. Identificarea greșită a liniei celulare limitează valabilitatea constatărilor și generalizabilitatea rezultatelor unui cercetător. Multe tipuri de celule umane sunt catalogate în bănci de celule pentru cercetare și studii de testare a medicamentelor:

• jcam1.6 limfocite umane.
  
• J82 celule vezicale umane.
  
• kmst-6 celule ale pielii umane.
  
• hela229 celule cervicale umane.
  

Linii celulare canceroase cu tumori și mutații genetice oferă o perspectivă importantă asupra modului în care apar modificările genelor și progresul acestora. Aflați mai multe despre geneza tumorilor poate sugera tratamente medicamentoase îmbunătățite și schimbări de stil de viață recomandate. De exemplu, mutațiile genei RAS sunt observate cancere ale colonului, pancreasului, vezicii urinare și ovarelor care nu răspund bine medicamentelor care inhibă EGFR. Cultivarea liniilor celulare cu mutația genei RAS ar oferi un model pentru testarea tratamentelor medicamentoase alternative.

Liniile celulare izogene sunt proiectate în laborator prin inserarea unei gene într-un eșantion de celule izolate dintr-o linie celulară. Celulele proiectate sunt apoi comparate cu celule derivate direct din celula părinte, care acționează ca grupul de control. De exemplu, instrumentele de editare a genelor cu repetare scurtă interspățiată (CRISPR) regrupate în mod regulat pot crea linii de celule izogene de oncogene pentru a fi utilizate în testarea noilor medicamente de combatere a cancerului. Studiile care utilizează linii celulare izogene oferă, de asemenea, o perspectivă asupra modului în care genotipul influențează fenotipul.

O analiză atentă se referă la selectarea celui mai potrivit tip de linie celulară pentru un studiu planificat. Scopul experimentului ar trebui să fie un factor determinant în selectarea tipului de celulă. De exemplu, celulele hepatice sunt o alegere bună atunci când se studiază toxicitatea. Liniile celulare continue sunt mai ușor de întreținut pe termen lung.

Celulele care cresc într-un balon sau vas de cultură se răspândesc pe mediul nutritiv al recipientului lor, acoperind în cele din urmă suprafața, care se numește confluență. Biologii celulari observă adesea nivelul de confluență care a fost observat la raportarea descoperirilor lor. De exemplu, confluența de 80% indică faptul că aproximativ 80% din suprafață este acoperită de celule.

Celulele sunt de obicei transferate înainte de a ajunge la confluența de 100% pentru a le menține în creștere activă. Cu toate acestea, celulele imortalizate pot continua să se divizeze și să formeze straturi. Rata de creștere a liniilor celulare variază în funcție de tip.

Contaminarea liniilor celulare cultivate este o problemă gravă în cercetarea medicală. A Articol din 2015 în Ştiinţă a citat geneticianul Christopher Korch spunând: „... zeci de mii de publicații, milioane de jurnale citate și potențial sute de milioane de dolari pentru cercetare ”sunt legate de studii folosind identificări greșite linii telefonice. Sunt depuse eforturi pentru a expune liniile celulare frecvent utilizate care conțin alte tipuri de celule.

Exemple de erori uriașe includ confundarea celulelor porcilor sau șobolanilor cu celule umane și nedivulgarea amestecului atunci când se raportează rezultatele studiului. Multe linii celulare umane sunt, de asemenea, considerate a fi contaminate cu celule HeLa cu creștere rapidă, care depășesc alte celule care se divid în cazul în care apare contactul din greșeală. Grupuri precum Comitetul Internațional de Autentificare a Liniei de Celule lucrează pentru a corecta situația cerând verificarea identității specimenului la lansarea unui studiu.