Kultivimi i qelizave varet shumë nga kushtet. Ato ndryshojnë për çdo lloj qelize, por zakonisht përbëhen nga një enë e përshtatshme me një substrat ose medium që siguron lëndët ushqyese të nevojshme (aminoacidet, karbohidratet, vitaminat, mineralet), faktorët e rritjes, hormonet dhe gazrat (CO2, O2) dhe rregullon gjendjen fizike. -mjedis kimik.(pH tampon, presioni osmotik, temperatura). Shumica e qelizave kërkojnë një sipërfaqe ose një substrat artificial (kulturë ngjitëse ose njështresore), ndërsa të tjerat mund të përhapen lirisht në një mjedis kulture (kulturë pezullimi). Jetëgjatësia e shumicës së qelizave përcaktohet gjenetikisht, por disa kultura qelizore janë shndërruar në qeliza të pavdekshme që do të riprodhohen pafundësisht nëse krijohen kushte optimale.
Përkufizim
Spërkufizimi këtu është shumë i thjeshtë. Në praktikë, termi "kulturë qelizore" tani i referohet kultivimit të qelizave që rrjedhin nga eukariotët shumëqelizorë, veçanërisht qelizat shtazore, në krahasim me llojet e tjera të kulturave. Zhvillimi historik dhe metodat e kulturës janë të lidhura ngushtë me kulturën e indeve dhe kulturën e organeve. Kultura e virusit shoqërohet gjithashtu me qelizat si strehues për viruset.
Histori
Teknikat laboratorike për marrjen dhe kultivimin e qelizave të ndara nga burimi origjinal i indit u bënë më të fuqishme në mesin e shekullit të 20-të. Zbulimet kryesore në këtë fushë u bënë nga shkencëtarët nga Universiteti Yale.
Përparim i mesit të shekullit
Fillimisht, marrja dhe kultivimi i qelizave praktikohej për të gjetur një ilaç për shumë viruse të rrezikshme. Një numër studiuesish kanë zbuluar se shumë shtame virusesh mund të jetojnë, të lulëzojnë dhe të shumohen në mënyrë të sigurtë në qelizat e kafshëve të rritura artificialisht apo edhe në organe të tëra që mbahen në mënyrë autonome në balona të veçanta. Si rregull, qelizat e organeve të kafshëve që janë sa më afër njerëzve përdoren për teste të tilla - për shembull, primatët më të lartë si shimpanzetë. Të gjitha këto zbulime u bënë në vitet 1940, kur eksperimentet mbi njerëzit ishin më të rëndësishme për disa arsye.
Metodologji
Qelizat mund të izolohen nga indet për kulturë ex vivo në disa mënyra. Ato mund të pastrohen lehtësisht nga gjaku, por vetëm qelizat e bardha janë të afta të rriten në kulturë. Qelizat mundtë izolohen nga indet e ngurta me anë të tretjes së matricës jashtëqelizore duke përdorur enzima të tilla si kolagjenaza, tripsina ose pronaza përpara se të trazohet indi për të lëshuar qelizat në pezullim. Përndryshe, pjesët e indeve mund të vendosen në mjediset e rritjes dhe qelizat që rriten janë të disponueshme për kulturë. Kjo metodë njihet si kultura e eksplantit.
Qelizat që kultivohen drejtpërdrejt nga subjekti njihen si qeliza primare. Me përjashtim të disave që rrjedhin nga tumoret, shumica e kulturave të qelizave primare kanë një jetëgjatësi të kufizuar.
Të pavdekshmit dhe qelizat staminale
Një linjë qelizore e krijuar ose e përjetësuar ka fituar aftësinë për t'u riprodhuar pafundësisht, qoftë përmes mutacionit të rastësishëm ose modifikimit të qëllimshëm, siç është shprehja artificiale e gjenit të telomerazës. Linjat e shumta qelizore njihen mirë si tipe tipike qelizash.
Kultivimi masiv i linjave qelizore shtazore është thelbësor për prodhimin e vaksinave virale dhe produkteve të tjera bioteknologjike. Kultura e qelizave burimore njerëzore përdoret për të zgjeruar numrin e tyre dhe për të diferencuar qelizat në lloje të ndryshme të përshtatshme për transplantim. Kultura e qelizave burimore njerëzore përdoret gjithashtu për të mbledhur molekulat dhe ekzosomet e lëshuara nga qelizat burimore për qëllime terapeutike.
Lidhja me gjenetikën
Produktet biologjike të prodhuara nga teknologjia rikombinuese e ADN-së (rADN) në kulturat e kafshëve përfshijnëenzimat, hormonet sintetike, imunobiologjike (antitrupat monoklonalë, interleukinat, limfokinat) dhe agjentët antikancerogjenë. Ndërsa shumë proteina më të thjeshta mund të bëhen duke përdorur rADN në kulturat bakteriale, proteinat më komplekse që janë të glikoziluara (të modifikuara nga karbohidratet) duhet të bëhen aktualisht në qelizat shtazore.
Një shembull i rëndësishëm i një proteine kaq komplekse është hormoni eritropoietin. Kostot e rritjes së kulturave të qelizave të gjitarëve janë të larta, kështu që kërkimet janë duke u zhvilluar për të krijuar proteina të tilla komplekse në qelizat e insekteve ose në bimët më të larta. Përdorimi i qelizave të vetme embrionale dhe embrioneve somatike si një burim i transferimit të drejtpërdrejtë të gjeneve nga bombardimi i grimcave, shprehja e gjeneve kalimtare dhe mikroskopi konfokal është një nga aplikimet e tij. Kultura e qelizave bimore është forma më e zakonshme e kësaj praktike.
Kulturat indore
Kultivimi i indeve është kultivimi i indeve ose qelizave të ndara nga një organizëm. Ky proces zakonisht lehtësohet duke përdorur një mjedis të lëngshëm, gjysmë të ngurtë ose të ngurtë të rritjes si lëngu ose agar. Kultura e indeve në përgjithësi i referohet kulturës së qelizave dhe indeve shtazore, me termin më specifik të përdorur për bimët, kulturën e qelizave bimore dhe indeve. Termi "kulturë e indeve" u krijua nga patologu amerikan Montrose Thomas Burroughs.
Historia e kulturës së indeve
Në 1885, Wilhelm Roux hoqi një pjesë të medularëspjata me pulë fetale dhe e mbajti atë në një tretësirë të ngrohtë të kripur për disa ditë, duke vendosur parimin bazë të kulturës së indeve. Në vitin 1907, zoologu Ross Granville Harrison demonstroi rritjen e qelizave embrionale të bretkosës që do të krijonin qeliza nervore në limfën e mpiksur. Në vitin 1913, E. Steinhardt, C. Israel dhe R. A. Lambert kultivuan virusin vaccinia në fragmente të indit të bririt të derrit të gini. Ishte tashmë diçka shumë më e avancuar se kultura e qelizave bimore.
Nga e kaluara në të ardhmen
Gotlieb Haberlandt ishte i pari që vuri në dukje mundësinë e kultivimit të indeve të izoluara bimore. Ai sugjeroi që kjo metodë mund të përcaktojë aftësitë e qelizave individuale përmes kulturës së indeve, si dhe ndikimin reciprok të indeve mbi njëri-tjetrin. Ndërsa pretendimet origjinale të Haberland u realizuan, teknikat e kulturës së indeve dhe qelizave filluan të aplikoheshin në mënyrë aktive, duke çuar në zbulime të reja në biologji dhe mjekësi. Ideja e tij origjinale, e paraqitur në vitin 1902, u quajt totipotencialitet: "Teorikisht, të gjitha qelizat bimore janë të afta të prodhojnë një bimë të plotë". Kultivimi i kulturave qelizore në atë kohë përparoi në mënyrë dramatike.
Në përdorimin modern, kultura e indeve në përgjithësi i referohet rritjes së qelizave nga indet e një organizmi shumëqelizor in vitro. Kushtet e kulturës së qelizave nuk janë shumë të rëndësishme në këtë rast. Këto qeliza mund të izolohen nga një organizëm dhurues, qeliza primare ose një linjë qelizore e përjetësuar. Qelizat po lahennjë mjedis kulture që përmban lëndët ushqyese dhe burimet e energjisë të nevojshme për mbijetesën e tyre. Termi "kulturë e indeve" shpesh përdoret në mënyrë të ndërsjellë me kulturën e qelizave.
Aplikacion
Kuptimi i fjalëpërfjalshëm i kulturës së indeve i referohet kultivimit të pjesëve të indeve, d.m.th. kulturës së eksplantit.
Kultivimi i indit është një mjet i rëndësishëm për studimin e biologjisë së qelizave nga organizmat shumëqelizorë. Ai siguron një model in vitro të indit në një mjedis të mirëpërcaktuar që mund të manipulohet dhe analizohet lehtësisht.
Në kulturën e indeve të kafshëve, qelizat mund të rriten si monoshtresa 2D (kulturë konvencionale) ose brenda skelave fibroze ose xhel për të arritur struktura më natyraliste të ngjashme me indet 3D (kultura 3D). Eric Simon, në një raport të grantit të NIH SBIR të vitit 1988, tregoi se elektrotjerrja mund të përdoret për të prodhuar skela me fibra polimer në shkallë nano dhe nën mikron, të projektuara posaçërisht për përdorim si substrate qelizash dhe indeve in vitro.
Ky përdorim i hershëm i rrjetave të fibrave përçuese elektrike për kulturën e qelizave dhe inxhinierinë e indeve tregoi se lloje të ndryshme qelizash do të ngjiteshin dhe do të shumoheshin në fibrat polikarbonate. Është vënë re se, ndryshe nga morfologjia e rrafshuar që shihet zakonisht në kulturën 2D, qelizat e rritura në fibrat e kordonit elektrik shfaqin një morfologji 3D më të rrumbullakosur, që zakonisht shihet në indet in vivo.
Kulturaindi bimor, në veçanti, lidhet me rritjen e bimëve të plota nga copa të vogla fibrash bimore të kultivuara në një mjedis.
Dallimet në modele
Kërkimet në inxhinierinë e indeve, qelizat burimore dhe biologjinë molekulare kryesisht përfshijnë rritjen e kulturave qelizore në enë plastike të sheshta. Kjo metodë njihet si kultura e qelizave dydimensionale (2D) dhe u zhvillua për herë të parë nga Wilhelm Roux, i cili në 1885 hoqi një pjesë të pllakës medulare të një pule embrionale dhe e mbajti në kripë të ngrohtë për disa ditë në xhami të sheshtë.
Nga avancimi i teknologjisë së polimerit, është shfaqur ena plastike standarde moderne për kulturën e qelizave dydimensionale, e njohur zakonisht si pjata Petri. Julius Richard Petri, një bakteriolog gjerman, i njohur zakonisht në literaturën shkencore si shpikësi i kësaj shpikjeje, punoi si asistent i Robert Koch. Sot, studiues të ndryshëm përdorin gjithashtu balona kulture, kone, madje edhe çanta të disponueshme si ato që përdoren në bioreaktorët e disponueshëm.
Përveç kulturës së linjave qelizore të pavdekshme të vendosura mirë, qelizat nga eksplantet parësore të shumë organizmave mund të kultivohen për një periudhë të kufizuar kohe derisa të ndodhë ndjeshmëria. Qelizat primare të kultivuara janë përdorur gjerësisht në kërkime, si në rastin e keratociteve të peshkut në studimet e migrimit të qelizave. Mjetet e kulturës qelizore mund të përdoren në shumicënndryshe.
Kulturat e qelizave bimore zakonisht rriten si kultura suspensioni qelizor në mjedise të lëngshme ose në kultura kallus në mjedise të ngurta. Kultura e qelizave bimore të padiferencuara dhe kallinjve kërkon një ekuilibër të duhur të hormoneve të rritjes së bimëve auksin dhe citokininë.
