Typer av cellinjer

Cellbiologer odlar celler i sitt laboratorium för att låsa upp hemligheterna för normal och onormal cellaktivitet. Celler från människor, djur, växter och mikroorganismer isoleras och odlas för att utveckla cellinjer för forskningsstudier. Många typer av cellinjestudier har stor tillämpning inom medicinsk vetenskap. Exempelvis används cellinjer för att undersöka genetiska mutationer, cancerbehandlingar, läkemedelsscreening, åldrande, ämnesomsättning och vacciner.

Laboratorieforskare odlar stora populationer av celler från en eller flera förälderceller. En cellkultur härstammar från celler från en primär vävnadsgivare eller från en cellinje som köpts genom en cellbiobank. Odlade celler sprider sig i ett tillväxtmedium under noggrant reglerade förhållanden. Cellkulturer är ovärderliga för att diagnostisera infektioner och abnormiteter, testa nya läkemedel och studera sjukdomar som cancer, enligt National Cancer Institute.

Forskare studerar noggrant celler odlade från människor, djur, växter, bakterier och jäst. Vissa cellkulturer har förmågan att dela sig på obestämd tid.

Varje cellreplikation ökar oddsen för mitotiska fel och exponering för kontaminering. Processen liknar åldrande. De flesta celler kan bara replikera så många gånger innan de dör naturligt eller går in i en viloperiod som kallas åldrande. Cellinjer som består av dödliga celler som inte kan leva för evigt kallas ändliga cellinjer.

Vissa celler spontant förvärva förmågan att multiplicera på obestämd tid. I labbet, odödlighet kan induceras genom att transformera celler kemiskt eller med virus. Befolkningar av odödliga celler är kända som kontinuerliga cellinjer. De flesta ändliga och kontinuerliga cellinjer är förankringsberoende, vilket betyder att deras existens beror på näringsrika substrat, gaser, enzymer, korrekt pH och lämplig temperatur.

Försiktighet måste iakttas för att skydda ändliga och kontinuerliga cellinjer från infektion och geninstabilitet som kan uppstå vid flera överföringar. Problemet kan åtgärdas genom kryogen lagring. Att frysa celler med flytande kväve kräver kontinuerlig övervakning av temperatur och reservkylning i händelse av strömavbrott eller utrustningsbrott.

Subkulturerade celler som tas från en primärodling startar en cellinje. Om inte annat ändras har normala celler från en primärkultur en programmerad livslängd, vilket betyder att de är ändliga. De starkaste, snabbast växande cellerna dominerar och ger upphov till enhetlighet i befolkningen. Varje överföring kallas a textavsnitt.

Stamcellinjer är mycket vördade av forskare eftersom en stamcell har förmågan att replikera sig själv eller differentiera till många typer av specialiserade celler som t.ex. neuroner eller osteocyter. Stamceller reparerar skadade vävnader och regenererar saknade lemmar hos vissa arter. Stamcellstudier kan leda till framsteg inom behandlingen av vanliga sjukdomar som kranskärlssjukdom och diabetes. Det finns emellertid fortfarande mycket att lära sig inom regenerativ medicin, enligt National Institutes of Health.

Cellstammar är delpopulationer av en cellinje. Cellstammar härrör från celler som togs bort från cellinjen och genetiskt förändrades genom kloning eller överföring av ett virus, till exempel. En cellstam kan också bero på kontaminering under överföringsprocessen.

HeLa-celler är den äldsta cellinjen i USA, enligt John Hopkins Medicine hemsida. HeLa-celler är uppkallade efter Henrietta Lacks, en mamma till fem barn som dog 1951 vid 31 års ålder av en aggressiv form av livmoderhalscancer. Läkare vid John Hopkins Hospital blev förvånade över hur snabbt Henriettas biopsierade tumör växte i laboratoriet.

Vildväxande tumör HeLa-celler gör dem väl lämpade för att testa effekterna av experimentella läkemedel på cancerceller före kliniska prövningar på människor. HeLa-cellstudier har lett till många banbrytande upptäckter. Anmärkningsvärt är att denna cellinje fortfarande används idag i forskningslaboratorier över hela världen.

Djurcellinjer inkluderar celler som tagits från hundratals djurarter. Att studera djurcellinjer och deras ursprung och egenskaper väcker djupare förståelse för utvecklingsbiologi, genuttryck och evolution. Resultaten har också betydelse för mänsklig fysiologi. Att undersöka djurcellinjekulturer minskar beroendet av laboratoriedjur. Exempel inkluderar:

• Groda cellinjer.
  
• Hamstercellinjer.
  
• Muscellinjer.
  
• Råttcellinjer.
  
• Hundcellinjer.
  

Odlad mänskliga cellinjer måste erhållas från en ansedd cellbank som följer strikta protokoll för identifiering och lagring. Felaktig identifiering av cellinjen begränsar giltigheten av resultaten och generaliserbarheten av en forskares resultat. Många typer av mänskliga celler är katalogiserade i cellbanker för forskning och läkemedelsprovning:

• jcam1.6 humana lymfocyter.
  
• J82 mänskliga blåsceller.
  
• kmst-6 mänskliga hudceller.
  
• hela229 mänskliga livmoderhalsceller.
  

Cancercellinjer med tumörer och genetiska mutationer erbjuder viktig inblick i hur förändringar i gener sker och utvecklas. Att lära sig mer om tumörernas ursprung kan föreslå förbättrade läkemedelsbehandlingar och rekommenderade livsstilsförändringar. Till exempel ses mutationer av RAS-genen cancer i tjocktarmen, bukspottkörteln, urinblåsan och äggstockarna som inte svarar bra på EGFR-hämmande läkemedel. Odling av cellinjer med RAS-genmutationen skulle ge en modell för testning av alternativa läkemedelsbehandlingar.

Isogena cellinjer konstrueras i laboratoriet genom att infoga en gen i ett cellprov som isolerats från en cellinje. De konstruerade cellerna jämförs sedan med celler härledda direkt från modercellen, som fungerar som kontrollgrupp. Till exempel kan Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) genredigeringsverktyg skapa isogena cellinjer av onkogener för användning vid testning av nya cancerbekämpande läkemedel. Studier som använder isogena cellinjer ger också insikt i hur genotyp påverkar fenotyp.

Noggrant övervägande går ut på att välja den lämpligaste typen av cellinjer för en planerad studie. Syftet med experimentet bör vara en drivande faktor vid val av celltyp. Till exempel är leverceller ett bra val när man studerar toxicitet. Kontinuerliga cellinjer är lättare att underhålla på lång sikt.

Celler som växer i en kolv eller odlingsskål sprids över näringsmediet i behållaren och täcker så småningom ytan, vilket kallas sammanflöde. Cellbiologer noterar ofta den sammanflödesnivå som observerades när de rapporterade sina resultat. Till exempel indikerar 80 procent sammanflöde att cirka 80 procent av ytan är täckt av celler.

Celler överförs vanligtvis innan de når 100 procent sammanflöde för att hålla dem aktivt växande. Immortaliserade celler kan emellertid fortsätta dela och bilda lager. Tillväxthastigheten för cellinjer varierar beroende på typ.

Förorening av odlade cellinjer är ett allvarligt problem inom medicinsk forskning. A 2015-artikeln i Vetenskap citerade genetikern Christopher Korch, ”... tiotusentals publikationer, miljontals tidskrifter citat och potentiellt hundratals miljoner forskningsdollar ”är kopplade till studier med felidentifierade cellinjer. Ansträngningar pågår för att avslöja vanliga cellinjer som innehåller andra typer av celler.

Exempel på allvarliga fel är att misstänka cellerna hos grisar eller råttor som mänskliga celler och inte avslöja blandningen när rapporteringsresultaten från studien rapporteras. Många humana cellinjer antas också vara förorenade med snabbt växande HeLa-celler, som överträffar andra delande celler om kontakt oavsiktligt inträffar. Grupper som International Cell Line Authentication Committee arbetar för att rätta till situationen genom att kräva kontroll av providentitet när de inleder en studie.