Arabic Bulgarian Chinese Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Finnish French German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Malagasy Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swedish Thai Turkish Vietnamese
Arabic Bulgarian Chinese Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Finnish French German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Malagasy Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swedish Thai Turkish Vietnamese
definition - Культура клітин
Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії
Пофарбована культура клітин епітелію. На фото кератин (червоний) і ДНК (зелена)
Культивування клітин представляє собою процес, за допомогою якого in vitro окремі клітини (або єдина клітина) прокаріотів і еукаріот штучно вирощуються в контрольованих умовах. На практиці термін «культура клітин» відноситься в основному до вирощування клітин, що відносяться до однієї тканини, отриманих від багатоклітинних еукаріот, найчастіше тварин. Історичний розвиток технології і методик вирощування культур клітин нерозривно пов'язані з вирощуванням тканинних культур і цілих органів.
Методи культивування клітин отримали значний розвиток в 1940-х 1950-х роках у зв'язку з дослідженнями в області вірусології. Вирощування вірусів в культурах клітин дало можливість отримання чистого вірусного матеріалу для виробництва вакцин. Вакцина проти поліомієліту стала одним з перших препаратів, масово вироблених з використанням технології культивування клітин. У 1954 р Ендерс. Уеллер і Роббінс отримали Нобелівську премію «За відкриття здатності вірусу поліомієліту рости в культурах різних тканин». У 1952 р була отримана широко відома лінія ракових клітин людини HeLa.
Основні принципи культивування
виділення клітин
Для культивування поза організмом живі клітини можуть бути отримані декількома способами. Клітини можуть бути виділені з крові, але до зростання в культурі здатні тільки лейкоцити. Моноядерних клітини можуть бути виділені з м'яких тканин за допомогою таких ферментів як коллагеназа. трипсин. проназа. руйнують позаклітинний матрикс [3]. Крім того, в живильне середовище можна помістити шматочки тканин.
Культури клітин, взятих безпосередньо від об'єкта (ex vivo), називаються первинними [4]. Більшість первинних клітин, за винятком пухлинних, мають обмежений термін використання. Після певної кількості поділів клітини такі старіють і припиняють ділитися, хоча можуть при цьому не втратити життєздатність.
Існують імморталізованних ( «безсмертні») лінії клітин, здатні розмножуватися нескінченно. У більшості пухлинних клітин ця здатність є результатом випадкової мутації. але у деяких лабораторних клітинних ліній вона придбана штучно, шляхом активації гена теломерази [5].
вирощування клітин
Клітини вирощують в спеціальних поживних середовищах, при постійній температурі, а для клітин ссавців зазвичай необхідна також спеціальна газове середовище, підтримувана в інкубаторі клітинних культур [6] [7]. Як правило, регулюється концентрація в повітрі вуглекислого газу і водяної пари, але іноді також і кисню. Живильні середовища для різних культур клітин розрізняються за складом, pH, концентрації глюкози, складу чинників зростання і ін [8]. Фактори зростання. використовувані в поживних середовищах, найчастіше додають разом з сироваткою крові. Одним з факторів ризику при цьому є можливість зараження культури клітин пріонами або вірусами. При культивуванні однієї з важливих завдань є виключення або зведення до мінімуму використання заражених інгредієнтів. Однак на практиці це буває досягнуто не завжди. Найкращим, але і найбільш дорогим способом є додавання замість сироватки очищених чинників зростання.
Клітини можна вирощувати в суспензії. або в адгезивному стані. Деякі клітини (такі, як клітини крові) в природних умовах існують в підвішеному стані. Існують також лінії клітин, штучно змінених таким чином, щоб вони не могли прикріплятися до поверхні; це зроблено для того, щоб збільшити щільність клітин в культурі. Для вирощування адгезивних клітин потрібно поверхню, наприклад, культура тканини, або пластик, покритий елементами позаклітинного матриксу для поліпшення адгезивних властивостей, а також для стимулювання зростання і диференціювання. Більшість клітин з м'яких і твердих тканин Адгезивність. З адгезивного типу культури виділяються органотипових культури клітин, які являють собою тривимірну середу, на відміну від від звичайної лабораторного посуду. Цей система культивування фізично і біохімічно найбільш подібна до живими тканинами, але має деякі технічні складності в обслуговуванні (наприклад, потребує дифузії).
Перехресне забруднення клітинних ліній
При роботі з клітинними культурами вчені можуть зіткнутися з проблемою перехресного забруднення.
Особливості вирощування клітин
При вирощуванні клітин, через постійне ділення може виникнути їх надлишок в культурі. В результаті чого можуть виникнути такі проблеми:
- Накопичення в живильному середовищі продуктів виділення, в тому числі токсичних.
- Накопичення в культурі клітин, що омертвіли, які припинили життєдіяльність.
- Скупчення великої кількості клітин робить негативний вплив на клітинний цикл, зростання і ділення сповільнюються, а клітки починають старіти і відмирати (контактна інгібіція росту).
- З тієї ж причини може початися клітинне диференціювання.
Для підтримки нормального функціонування культур клітин а також для запобігання негативних явищ періодично проводять заміну живильного середовища, пассажірованіе і трансфекція клітин. Щоб уникнути забруднення культур бактеріями, дріжджами, або іншими лініями клітин, всі маніпуляції зазвичай проводять з дотриманням правил асептики в стерильному боксі. Для придушення мікрофлори в живильне середовище можуть бути додані антибіотики (пеніцилін. Стрептоміцин) і протигрибкові препарати (амфотерицин Б).
Одним з продуктів метаболізму в клітинах є кислоти, внаслідок чого pH середовища поступово знижується. Для контролю кислотності поживних середовищ, в них додають індикатори pH .Якщо культура клітин адгезивная, живильне середовище можна повністю замінювати.
Пассажірованіе клітин
Пассажірованіе (поділ) клітин - це відбір невеликої кількості клітин для вирощування в іншому лабораторному посуді. Якщо культура швидко зростає, це необхідно робити регулярно, оскільки в середовищі виснажуються поживні речовини і накопичуються продукти метаболізму .Суспензівние культури пассажіровать простіше, так як для цього достатньо всього лише відібрати необхідну кількість клітин, помістити їх в інші судини, і додати свіжої живильного середовища. Адгезивні ж клітини перед цим слід відокремити від субстрату і розділити їх скупчення. Найчастіше для цієї мети використовують суміш трипсину і ЕДТА або інші ферментні суміші, іноді досить лише ЕДТА в фізіологічному розчині (розчин версія). Якщо культура росте повільно, її зазвичай підгодовують без перенесення в іншу посудину, періодично (зазвичай раз в 2-3 дня) відбираючи частину використаної середовища і додаючи свіжу.
Трансфекція і трансдукція
В клітини при їх вирощуванні можна впроваджувати чужорідну ДНК шляхом трансфекції (невірусні метод). Часто дану технологію застосовують для керованої експресії генів. Порівняно недавно для цих цілей була успішно реалізована трансфекція іРНК.
ДНК також може бути впроваджена в геном клітини за допомогою вірусів або бактеріофагів. Вони, будучи внутрішньоклітинними паразитами, як не можна краще підходять для цих цілей, так як впровадження генетичного матеріалу в клітину-господаря є звичайною частиною їхнього життєвого циклу [9]. Цей метод називається трансдукция.
Лінії клітин людини
Одна з найбільш ранніх культур клітин людини, отримана від Генрієтти Лакс, яка померла від раку шийки матки. Культура клітин HeLa забарвлена по Хойсту. Змінені ядра пофарбовані в синій колір.
Культивування людських клітин дещо суперечить правилам біоетики. оскільки ізольовано вирощувані клітини можуть пережити батьківський організм, а потім використовуватися для проведення експериментів або для розробки нових методів лікування і вилучення з цього прибутку. Перше судове рішення в даній області було винесено у Верховному суді штату Каліфорнія у справі «Джон Мур проти представників Каліфорнійського університету», згідно з яким пацієнти не мають ніяких прав власності на лінії клітин, отриманих з органів, видалених з їх згоди [10].
Гібридома - це лінія клітин, полученнаая в результаті злиття нормальних лімфоцитів з «безсмертними» раковими клітинами. Використовується для отримання моноклональних антитіл. Лейкоцити, виділені з селезінки або крові імунізованих тварин, виробляють антитіла з необхідною специфічністю, але як у будь-якої первинної культури, їх здатність до проліферації обмежена лімітом Хейфліка. Для імморталізаціі їх штучно зливають з «безсмертної» лінією клітин мієломи. в результаті чого відбувається рекомбінація ознак. Після цього лінію клонують і відбирають клони, здатні одночасно до необмеженої проліферації і виробляють антитіла проти обраного антигену.
Використання клітинних культур
Масове культивування клітин є основою для промислового виробництва вірусних вакцин і різноманітних продуктів біотехнології.
продукти біотехнології
Промисловим методом з культур клітин отримують такі продукти, як ферменти. синтетичні гормони. моноклональні антитіла. інтерлейкіни. лімфокіни, протипухлинні препарати. Хоча багато простих білки відносно просто можуть бути отримані з використанням РДНК в бактеріальних культурах, більш складні білки, такі як глікопротеїни, в даний час можуть бути отримані тільки з тварин клітин. Одним з таких найважливіших білків є гормон еритропоетин. Вартість вирощування культур клітин ссавців є досить високою, тому в даний час проводяться дослідження по можливості виробництва складних білків в культурах клітин комах або вищих рослин.
тканинні культури
Культивування клітин є невід'ємною частиною технології культивування тканин і тканинної інженерії, оскільки саме воно визначає основи вирощування клітин і підтримки їх в життєздатному стані ex vivo.
Із застосуванням методики культивування клітин в даний час випускаються вакцини проти поліомієліту. кору. епідемічного паротиту. краснухи. вітрянки. Внаслідок загрози пандемії грипу. викликається штамом вірусу H5N1. зараз уряд Сполучених Штатів фінансує дослідження по отриманню вакцини проти пташиного грипу з використанням клітинних культур.
Культури клітин НЕ ссавців
Культури клітин рослин
Культури клітин рослин, як правило, вирощуються або у вигляді суспензії в рідкому поживному середовищі, або у вигляді калусних культури на твердому живильному основі. Культивування недиференційованих клітин і каллуса вимагає дотримання певного балансу гормонів росту рослин ауксинов і цитокінінів.
Бактеріальні, дріжджові культури
Для культивування невеликої кількості клітин бактерій і дріжджів клітини висівають на тверду живильне середовище на основі желатину або агар-агар. Для масового виробництва застосовують вирощування в рідкому живильному середовищі (бульйонах).
вірусні культури
Культури вірусів вирощують на культурах клітин ссавців. рослин. грибів або бактерій. в залежності від природного господаря конкретного типу вірусів. Але при деяких умовах можуть бути вирощені і в клітинах іншого типу.
В цьому випадку культура клітин сама служить середовищем для зростання і реплікації вірусу.
Види клітинних ліній
Цей розділ статті ще не написаний.
Згідно з задумом одного з учасників Вікіпедії, на цьому місці повинен розташовуватися спеціальний розділ.
Ви можете допомогти проекту, написавши цей розділ.
Короткий перелік клітинних ліній
Наведений тут список найбільш поширених клітинних ліній не є повним і вичерпним.