Клітинні біологи вирощують клітини у своїй лабораторії, щоб розкрити секрети нормальної та аномальної активності клітин. Клітини людини, тварин, рослин та мікроорганізмів виділяють та культивують для розвитку клітинних ліній для дослідницьких досліджень. Багато видів досліджень клітинних ліній мають велике застосування в галузі медичної науки. Наприклад, клітинні лінії використовуються для дослідження генетичних мутацій, лікування раку, скринінгу наркотиків, старіння, метаболізму та вакцин.
Що таке клітинна культура?
Лабораторні дослідники культивують великі популяції клітин з однієї або декількох батьківських клітин. Культура клітин бере свій початок з клітин донора первинної тканини або з клітинної лінії, придбаної через клітинний біобанк. Культивовані клітини розмножуються в ростовому середовищі в ретельно регульованих умовах. Клітинні культури є безцінними для діагностики інфекцій та відхилень, тестування нових препаратів та вивчення таких захворювань, як рак Національний інститут раку.
Вчені ретельно вивчають клітини, культивовані з людини, тварин, рослин, бактерій та дріжджів. Деякі клітинні культури мають здатність нескінченно ділитися. Первинні культури являють собою клітини, виділені з тканини і вирощувані до тих пір, поки клітини не досягнуть максимальної ємності (злиття) для свого контейнера. Потім клітини переносяться в вторинний посудина, що містить свіже середовище для стимулювання безперервного розмноження клітин.
Кінцеві та безперервні клітинні лінії
Кожна реплікація клітин збільшує шанси мітотичної помилки та впливу забруднення. Процес подібний до старіння. Більшість клітин можуть розмножуватися стільки разів, перш ніж вони природним чином відмирають або вступають у період спокою, який називається старінням. Клітинні лінії, що складаються із смертних клітин, які не можуть жити вічно, називаються скінченні клітинні лінії.
Деякі клітини спонтанно набувають здатність нескінченно розмножуватися. У лабораторії, безсмертя може індукуватися шляхом хімічної трансформації клітин або вірусів. Популяції безсмертних клітин відомі як безперервні клітинні лінії. Більшість кінцевих і безперервних клітинних ліній є залежно від якоря, тобто їх існування залежить від багатих поживними речовинами субстратів, газів, ферментів, правильного рН та відповідної температури.
Потрібно подбати про те, щоб захистити кінцеві та безперервні клітинні лінії від зараження та нестабільності генів, які можуть виникнути при багаторазових переносах. Проблему можна усунути кріогенним сховищем. Заморожування камер рідким азотом вимагає постійного контролю температури та резервного охолодження у випадку відключення електроенергії або поломок обладнання.
Що таке стільникова лінія?
Субкультурні клітини, взяті з первинної культури, починають клітинну лінію. Якщо інше не змінено, нормальні клітини з первинної культури мають запрограмований термін життя, тобто вони скінченні. Найсильніші, швидкозростаючі клітини переважають і породжують однорідність у популяції. Кожна передача називається a прохід.
Лінії стовбурових клітин дуже шануються дослідниками, тому що стовбурові клітини мають силу самовідтворюватися або диференціюватися на багато типів спеціалізованих клітин, таких як нейрони або остеоцити. Стовбурові клітини відновлюють пошкоджені тканини і відновлюють відсутні кінцівки у деяких видів. Дослідження стовбурових клітин можуть призвести до прогресу в лікуванні таких загальних захворювань, як ішемічна хвороба та діабет. Однак, згідно з даними, в області регенеративної медицини ще багато чому можна навчитися Національний інститут охорони здоров’я.
Штам клітин - субпопуляції клітинної лінії. Клітинні штами походять від клітин, які були вилучені з клітинної лінії та генетично змінені шляхом клонування або передачі вірусу, наприклад. Штам клітини також може бути результатом забруднення в процесі перенесення.
Найстаріша стільникова лінія в США
Клітини HeLa є найстарішою клітинною лінією в США, згідно з Джон Гопкінс Медицина веб-сайт. Клітини HeLa названі на честь Генрієти Лакс, матері п'яти дітей, яка померла в 1951 році у віці 31 року від агресивної форми раку шийки матки. Лікарі лікарні Джона Хопкінса здивувались, як швидко зросла біоптатна пухлина Генрієтти в лабораторії.
Дико зростаючі пухлинні клітини HeLa роблять їх добре придатними для тестування впливу експериментальних препаратів на ракові клітини перед клінічними випробуваннями на людях. Дослідження клітин HeLa призвели до багатьох новаторських відкриттів. Примітно, що ця клітинна лінія і сьогодні використовується в дослідницьких лабораторіях по всьому світу.
Розуміння типів клітинних ліній
Клітинні лінії тварин включають клітини, взяті з сотень видів тварин. Вивчення клітинних ліній тварин та їх походження та характеристик викликає глибше розуміння біології розвитку, експресії генів та еволюції. Висновки також мають значення для фізіології людини. Дослідження культур клітинних ліній тварин зменшує залежність від лабораторних тварин. Приклади включають:
- Клітинні лінії жаби.
- Клітинні лінії хом'ячка.
- Клітинні лінії миші.
- Клітинні лінії щурів.
- Собачі клітинні лінії.
Культурна клітинні лінії людини його слід отримати у поважному банку комірок, який дотримується суворих протоколів ідентифікації та зберігання. Помилкова ідентифікація клітинної лінії обмежує достовірність висновків та узагальнення результатів дослідника. Багато типів клітин людини каталогізовано в банках клітин для досліджень та досліджень наркотиків:
- jcam1,6 людські лімфоцити.
- J82 Клітини сечового міхура людини.
- кмст-6 клітин шкіри людини.
- hela229 клітини шийки матки людини.
Клітинні лінії раку з пухлинами та генетичними мутаціями дають важливе розуміння того, як відбуваються та прогресують зміни в генах. Дізнавшись більше про генез пухлин, можна запропонувати вдосконалене медикаментозне лікування та рекомендовані зміни способу життя. Наприклад, при мутаціях гена RAS спостерігаються раки товстої кишки, підшлункової залози, сечового міхура та яєчників, які погано реагують на препарати, що інгібують EGFR. Культивування клітинних ліній з мутацією гена RAS забезпечить модель для тестування альтернативних методів лікування наркотиками.
Ізогенні клітинні лінії
Ізогенні клітинні лінії розробляються в лабораторії шляхом вставки гена в зразок клітин, виділених із клітинної лінії. Потім сконструйовані клітини порівнюються з клітинами, отриманими безпосередньо з батьківської клітини, яка діє як контрольна група. Наприклад, інструменти редагування генів Clusted Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) можуть створювати ізогенні клітинні лінії онкогенів для використання в тестуванні нових препаратів, що борються з раком. Дослідження із використанням ізогенних клітинних ліній також дають змогу зрозуміти, як генотип впливає на фенотип.
Вибір типів клітинних ліній
Ретельний розгляд стосується вибору найбільш відповідного типу клітинної лінії для планованого дослідження. Метою експерименту має бути рушійний фактор у виборі типу клітини. Наприклад, клітини печінки є хорошим вибором при вивченні токсичності. Безперервні клітинні лінії легше підтримувати довгостроково.
Що таке злиття клітин?
Клітини, що ростуть у колбі чи посуді для культури, поширюються по поживному середовищу їх контейнера, врешті-решт покриваючи поверхню, що називається злиттям. Клітинні біологи часто відзначають рівень злиття, який спостерігався під час повідомлення про свої висновки. Наприклад, 80-відсоткове злиття вказує на те, що близько 80 відсотків поверхні покрито клітинами.
Клітини, як правило, переносяться до досягнення 100-процентного злиття, щоб підтримувати їх активний ріст. Однак безсмертні клітини можуть продовжувати ділитися і утворювати шари. Швидкість росту клітинних ліній залежить від типу.
Забруднення клітинної лінії
Забруднення культивованих клітинних ліній є серйозною проблемою в медичних дослідженнях. A Стаття 2015 року в Наука цитував генетика Крістофера Корха, який сказав: «... десятки тисяч публікацій, мільйони журналів цитати та потенційно сотні мільйонів дослідницьких доларів »пов’язані з дослідженнями з використанням помилково визначених клітинні лінії. Зусилля проводяться з метою викриття загальновживаних клітинних ліній, що містять клітини інших типів.
Приклади грубих помилок включають помилкове сприймання клітин свиней або щурів за людські клітини та нерозкриття сумбуту під час повідомлення результатів дослідження. Вважається також, що багато клітинних ліній людини забруднені швидкозростаючими клітинами HeLa, які випереджають інші клітини, що діляться, якщо випадково відбувається контакт. Такі групи, як Міжнародний комітет з автентифікації стільникових ліній, працюють над виправленням ситуації, вимагаючи перевірки ідентичності зразка під час запуску дослідження.