Vrste celičnih linij

Celični biologi gojijo celice v svojem laboratoriju, da odkrijejo skrivnosti normalne in nenormalne celične aktivnosti. Celice ljudi, živali, rastlin in mikroorganizmov so izolirane in gojene, da razvijejo celične linije za raziskovalne študije. Številne vrste raziskav celičnih linij se zelo uporabljajo na področju medicinske znanosti. Na primer, celične linije se uporabljajo za raziskovanje genskih mutacij, zdravljenja raka, presejanja zdravil, staranja, metabolizma in cepiv.

Laboratorijski raziskovalci gojijo velike populacije celic iz ene ali več starševskih celic. Celična kultura izvira iz celic primarnega darovalca tkiva ali iz celične linije, kupljene prek celične biobanke. Kultivirane celice se v rastnem mediju razmnožujejo pod natančno urejenimi pogoji. Celične kulture so neprecenljive pri diagnosticiranju okužb in nepravilnosti, testiranju novih zdravil in preučevanju bolezni, kot je rak Nacionalni inštitut za raka.

Znanstveniki natančno preučujejo celice, gojene iz ljudi, živali, rastlin, bakterij in kvasa. Nekatere celične kulture imajo sposobnost neomejene delitve.

Vsaka replikacija celic poveča verjetnost mitotske napake in izpostavljenosti kontaminaciji. Postopek je podoben staranju. Večina celic se lahko tolikokrat ponovi, preden naravno odmre ali vstopi v počitek, imenovan staranje. Celične linije, sestavljene iz smrtnih celic, ki ne morejo živeti večno, se imenujejo končne celične linije.

Nekatere celice spontano pridobijo sposobnost množenja v nedogled. V laboratoriju, nesmrtnost lahko povzročijo s kemično preoblikovanjem celic ali z virusi. Populacije nesmrtnih celic so znane kot neprekinjene celične linije. Večina končnih in neprekinjenih celičnih linij je sidrišče odvisno, kar pomeni, da je njihov obstoj odvisen od substratov, plinov, encimov, pravilnega pH in primerne temperature, bogatih s hranili.

Paziti je treba, da se končne in neprekinjene celične linije zaščitijo pred okužbami in nestabilnostjo genov, ki se lahko pojavijo pri večkratnih prenosih. Težavo je mogoče odpraviti s kriogenim skladiščenjem. Zamrzovanje celic s tekočim dušikom zahteva stalno spremljanje temperature in rezervno hlajenje v primeru izpada električne energije ali okvare opreme.

Subkultivirane celice, odvzete iz primarne kulture, začnejo celično linijo. Če ni drugače spremenjeno, imajo normalne celice iz primarne kulture programirano življenjsko dobo, kar pomeni, da so omejene. Prevladujejo najmočnejše, najhitreje rastoče celice in povzročajo izenačenost populacije. Vsak prenos se imenuje a prehod.

Matične celične linije raziskovalci zelo spoštujejo, ker ima matična celica moč, da se razmnožuje ali razlikuje v številne vrste specializiranih celic, kot je nevroni ali osteociti. Matične celice pri nekaterih vrstah obnavljajo poškodovana tkiva in obnavljajo manjkajoče okončine. Študije na izvornih celicah bi lahko privedle do napredka pri zdravljenju pogostih bolezni, kot sta koronarna bolezen in diabetes. Vendar pa se je na področju regenerativne medicine treba še veliko naučiti, meni Nacionalni zavodi za zdravje.

Celični sevi so subpopulacije celične linije. Celični sevi izvirajo iz celic, ki so bile na primer odstranjene iz celične linije in gensko spremenjene s kloniranjem ali prenosom virusa. Celični sev je lahko tudi posledica kontaminacije med postopkom prenosa.

HeLa celice so najstarejša celična linija v ZDA, navaja John Hopkins Medicine Spletna stran. Celice HeLa so poimenovane po Henrietti Lacks, materi petih otrok, ki je umrla leta 1951 v starosti 31 let zaradi agresivne oblike raka materničnega vratu. Zdravniki v bolnišnici John Hopkins so bili presenečeni nad tem, kako hitro je Henriettin biopsirani tumor zrasel v laboratoriju.

Divje rastoče tumorske celice HeLa so zelo primerne za testiranje učinkov eksperimentalnih zdravil na rakave celice pred kliničnimi preskušanji na ljudeh. Študije celic HeLa so privedle do številnih prelomnih odkritij. Izjemno je, da se ta celična linija še danes uporablja v raziskovalnih laboratorijih po vsem svetu.

Živalske celične linije vključujejo celice, vzete iz več sto živalskih vrst. Preučevanje živalskih celičnih linij ter njihovega izvora in značilnosti vzbuja globlje razumevanje razvojne biologije, izražanja genov in evolucije. Ugotovitve so pomembne tudi za človeško fiziologijo. Raziskovanje kultur živalskih celičnih linij zmanjšuje odvisnost od laboratorijskih živali. Primeri vključujejo:

• Žabje celične linije.
  
• Celične linije hrčka.
  
• Mišje celične linije.
  
• Celične linije podgan.
  
• Pasje celične linije.
  

Kultiviran človeške celične linije je treba pridobiti pri ugledni banki celic, ki sledi strogim protokolom za identifikacijo in shranjevanje. Napačna identifikacija celične linije omejuje veljavnost ugotovitev in splošnost rezultatov raziskovalca. Številne vrste človeških celic so razvrščene v celične banke za raziskave in študije testiranja zdravil:

• jcam1,6 človeški limfociti.
  
• J82 človeške celice mehurja.
  
• kmst-6 človeške kožne celice.
  
• hela229 človeške cervikalne celice.
  

Celične linije raka s tumorji in genskimi mutacijami ponujajo pomemben vpogled v to, kako nastajajo in napredujejo spremembe genov. Če izvemo več o nastanku tumorjev, lahko predlagamo izboljšano zdravljenje z zdravili in priporočene spremembe življenjskega sloga. Na primer, pri mutacijah gena RAS opazimo raka debelega črevesa, trebušne slinavke, mehurja in jajčnikov, ki se ne odzivajo dobro na zdravila, ki zavirajo EGFR. Kultiviranje celičnih linij z gensko mutacijo RAS bi zagotovilo model za testiranje alternativnega zdravljenja z zdravili.

Izogene celične linije so izdelane v laboratoriju z vstavitvijo gena v vzorec celic, izoliranih iz celične linije. Nato se izdelane celice primerjajo s celicami, ki izvirajo neposredno iz nadrejene celice, ki deluje kot kontrolna skupina. Na primer, orodja za urejanje genov Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) lahko ustvarijo izogene celične linije onkogenov za uporabo pri testiranju novih zdravil za boj proti raku. Študije z uporabo izogenih celičnih linij ponujajo tudi vpogled v to, kako genotip vpliva na fenotip.

Skrbno razmislimo o izbiri najprimernejše vrste celične linije za načrtovano študijo. Namen poskusa mora biti gonilni dejavnik pri izbiri vrste celice. Na primer, jetrne celice so dobra izbira pri proučevanju toksičnosti. Neprekinjene celične linije je lažje dolgoročno vzdrževati.

Celice, ki rastejo v bučki ali gojišču, se razširijo po hranilnem mediju v svoji posodi in sčasoma prekrijejo površino, ki ji pravimo sotočje. Celični biologi pogosto opazijo stopnjo sotočja, ki so jo opazili pri poročanju o svojih ugotovitvah. Na primer, 80-odstotno sotočje kaže, da približno 80 odstotkov površine pokrivajo celice.

Celice se običajno prenesejo, preden dosežejo 100-odstotno sotočje, da ostanejo aktivno rastoče. Vendar pa lahko ovekovečene celice še naprej delijo in tvorijo plasti. Stopnja rasti celičnih linij se razlikuje glede na vrsto.

Kontaminacija gojenih celičnih linij je resen problem v medicinskih raziskavah. A Članek iz leta 2015 v Znanost je citiral genetika Christopherja Korcha, ki je dejal: “... desettisoče objav, milijoni revij citati in potencialno na stotine milijonov raziskovalnih dolarjev "so povezani s študijami z napačno identificiranimi celične linije. V teku so prizadevanja za razkritje pogosto uporabljenih celičnih linij, ki vsebujejo druge vrste celic.

Primeri hudih napak vključujejo zamenjavo celic prašičev ali podgan s človeškimi celicami in nerazkritje zmede pri poročanju o ugotovitvah študije. Verjame se tudi, da je veliko človeških celičnih linij onesnaženih s hitro rastočimi celicami HeLa, ki v primeru nenamernega stika prehitevajo druge delitvene celice. Skupine, kot je Mednarodni odbor za preverjanje pristnosti celičnih linij, si prizadevajo popraviti situacijo tako, da ob začetku študije zahtevajo preverjanje identitete vzorca.