Клетка маданияты шарттарга абдан көз каранды. Алар ар бир клетканын түрү үчүн айырмаланат, бирок көбүнчө керектүү азыктарды (аминокислоталар, углеводдор, витаминдер, минералдар), өсүү факторлору, гормондор жана газдар (CO2, O2) менен камсыз кылуучу субстрат же чөйрөсү бар ылайыктуу идиштен турат жана физикалык түзүлүштү жөнгө салат. -химиялык чөйрө (буфердик рН, осмостук басым, температура). Көпчүлүк клеткалар үстүнкү же жасалма субстрат (жабышма же бир катмарлуу культура) талап кылат, ал эми башкалары культура чөйрөсүндө (суспензия маданияты) эркин көбөйүшү мүмкүн. Көпчүлүк клеткалардын жашоо узактыгы генетикалык жактан аныкталган, бирок кээ бир клетка культуралары оптималдуу шарттар түзүлсө чексиз көбөйө турган өлбөс клеткаларга айланган.
Аныктама
Sбул жерде аныктама абдан жөнөкөй. Практикада азыр «клетка маданияты» термини маданияттын башка түрлөрүнөн айырмаланып, көп клеткалуу эукариоттордон, өзгөчө жаныбарлардын клеткаларынан алынган клеткаларды өстүрүүнү билдирет. Тарыхый өнүгүү жана маданият ыкмалары кыртыш маданияты жана орган маданияты менен тыгыз байланышта. Вирус маданияты ошондой эле клеткалар менен вирустардын хосттору катары байланышта.
Тарых
Башкы кыртыш булагынан бөлүнгөн клеткаларды алуу жана өстүрүүнүн лабораториялык ыкмалары 20-кылымдын орто ченинде күчтүүрөөк болуп калды. Бул жааттагы негизги ачылыштарды Йель университетинин окумуштуулары жасаган.
Кылым ортосу
Башында көптөгөн коркунучтуу вирустарга панацея табуу үчүн клеткаларды алуу жана өстүрүү практикаланган. Бир катар изилдөөчүлөр вирустардын көптөгөн штаммдары жасалма жол менен өстүрүлгөн жаныбарлардын клеткаларында же атүгүл бүтүндөй органдарда коопсуз жашап, өрчүй жана көбөйө аларын аныкташты, алар автономдуу түрдө атайын колбаларда сакталат. Эреже катары, мындай сыноолор үчүн адамдарга мүмкүн болушунча жакын жаныбарлардын органдарынын клеткалары колдонулат - мисалы, шимпанзе сыяктуу жогорку приматтар. Бул ачылыштардын баары 1940-жылдары, белгилүү бир себептерден улам адамдарга жасалган эксперименттер эң актуалдуу болгон кезде жасалган.
Методология
Клеткаларды экс vivo маданияты үчүн кыртыштардан бир нече жол менен бөлүп алса болот. Аларды кандан оңой тазаласа болот, бирок культурада өсүүгө ак клеткалар гана жөндөмдүү. Клеткалар болотклеткаларды суспензияга чыгаруу үчүн тканды козгогондон мурун коллагеназа, трипсин же проназа сыяктуу ферменттердин жардамы менен клеткадан тышкаркы матрицаны сиңирүү жолу менен катуу ткандардан бөлүнүп алынат. Же болбосо, ткандардын бөлүктөрүн өсүү чөйрөсүнө жайгаштырса болот жана өскөн клеткалар маданият үчүн жеткиликтүү болот. Бул ыкма экспланттык маданият деп аталат.
Субъекттен түз өстүрүлгөн клеткалар негизги клеткалар деп аталат. Шишиктерден алынган айрымдарын кошпогондо, көпчүлүк негизги клетка культураларынын өмүрү чектелүү.
Өлбөстөр жана өзөк клеткалары
Теломераза генинин жасалма экспрессиясы сыяктуу кокустук мутация же атайылап модификация аркылуу белгиленген же өлбөстөн калган клетка линиясы чексиз көбөйүү мүмкүнчүлүгүнө ээ болгон. Көптөгөн клетка линиялары типтүү клетка түрлөрү катары белгилүү.
Жаныбарлардын клетка линияларынын массалык маданияты вирустук вакциналарды жана башка биотехнологиялык продуктыларды өндүрүү үчүн негиз болуп саналат. Адамдын сөңгөк клеткаларынын маданияты алардын санын кеңейтүү жана клеткаларды трансплантациялоо үчүн жарактуу ар кандай түргө бөлүү үчүн колдонулат. Адамдын (саңгактын) клеткаларынын маданияты, ошондой эле, терапиялык максатта өзөк клеткалары тарабынан бөлүнүп чыккан молекулаларды жана экзосомаларды чогултуу үчүн колдонулат.
Генетика менен байланыш
Жаныбарлардын маданиятында рекомбинантты ДНК (рДНК) технологиясы менен өндүрүлгөн биологиялык продуктылар киретферменттер, синтетикалык гормондор, иммунобиологиялык (моноклоналдык антителолор, интерлейкиндер, лимфокиндер) жана ракка каршы агенттер. Көптөгөн жөнөкөй протеиндерди бактериялардын культураларында рДНКнын жардамы менен жасоого болот, бирок учурда жаныбарлардын клеткаларында гликозилденген (карбонгидраттар менен өзгөртүлгөн) татаалыраак белоктор жасалышы керек.
Мындай комплекстүү протеиндин маанилүү бир мисалы – эритропоэтин гормону. Сүт эмүүчүлөрдүн клетка культураларын өстүрүүгө кеткен чыгымдар чоң, ошондуктан курт-кумурскалардын клеткаларында же жогорку өсүмдүктөрдө мындай татаал белокторду түзүү боюнча изилдөөлөр жүрүп жатат. Бир эмбриондук клеткаларды жана соматикалык эмбриондорду бөлүкчөлөрдү бомбалоо, өтмө гендерди экспрессиялоо жана конфокалдык микроскопия аркылуу түз ген которуунун булагы катары пайдалануу анын колдонулушунун бири болуп саналат. Өсүмдүк клеткаларынын маданияты бул практиканын эң кеңири таралган түрү.
Ткань маданияттары
Ткань маданияты – бул организмден бөлүнгөн ткандарды же клеткаларды өстүрүү. Бул процесс адатта суюк, жарым катуу же катуу өстүрүүчү чөйрөнү, мисалы сорпону же агарды колдонуу менен жеңилдетилет. Ткань маданияты көбүнчө жаныбарлардын клеткаларынын жана ткандарынын маданиятын билдирет, ал эми өзгөчө термин өсүмдүктөр, өсүмдүк клеткасы жана кыртыш маданияты үчүн колдонулат. "Ткандардын маданияты" терминин америкалык патолог Монтроуз Томас Берроуз киргизген.
Ткан маданиятынын тарыхы
1885-жылы Вильгельм Ру медулярдын бир бөлүгүн алып салгантүйүлдүк тооктун табактары жана аны бир нече күн жылуу туздуу эритмеде кармап, кыртыш маданиятынын негизги принцибинин негизин түзгөн. 1907-жылы зоолог Росс Гранвилл Харрисон уюган лимфада нерв клеткаларын пайда кыла турган эмбриондук бака клеткаларынын өсүшүн көрсөткөн. 1913-жылы Э. Штайнхардт, К. Израиль жана Р. А. Ламберт гвинея чочконун мүйүз кыртышынын фрагменттерине вакцина вирусун өстүрүшкөн. Бул өсүмдүк клеткасынын маданиятынан алда канча өнүккөн нерсе болчу.
Өткөндөн келечекке
Готлиб Хаберландт обочолонгон өсүмдүк ткандарын өстүрүү мүмкүнчүлүгүн биринчилерден болуп белгилеген. Ал бул ыкма менен ткандардын культурасы аркылуу айрым клеткалардын мүмкүнчүлүктөрүн, ошондой эле ткандардын бири-бирине өз ара таасирин аныктай алат деп сунуштады. Хаберланддын баштапкы дооматтары ишке ашкан сайын кыртыш жана клетка өстүрүү ыкмалары жигердүү колдонула баштады, бул биология жана медицинада жаңы ачылыштарга алып келди. Анын 1902-жылы сунуш кылынган оригиналдуу идеясы тотипотенциалдуулук деп аталды: «Теориялык жактан алганда, бардык өсүмдүк клеткалары толук өсүмдүк чыгарууга жөндөмдүү». Клетка культураларын өстүрүү ошол убакта кескин түрдө өнүккөн.
Заманбап колдонууда кыртыш маданияты көбүнчө in vitro көп клеткалуу организмдин кыртышынан клеткалардын өсүшүн билдирет. Бул учурда клетка маданиятынын шарттары өтө маанилүү эмес. Бул клеткалар донордук организмден, негизги клеткалардан же өлбөстөн калган клетка линиясынан бөлүнүшү мүмкүн. Клеткалар жууп жататалардын жашоосу үчүн зарыл болгон азык жана энергия булактарын камтыган маданий чөйрө. "Ткань маданияты" термини көбүнчө клетка маданияты менен алмаштырылып колдонулат.
Колдонмо
Ткань маданиятынын түз мааниси кыртыштын бөлүктөрүн өстүрүүнү, б.а. экспланттык маданиятты билдирет.
Ткань маданияты көп клеткалуу организмдердин клеткаларынын биологиясын изилдөө үчүн маанилүү курал болуп саналат. Ал оңой башкарылуучу жана анализделе турган так аныкталган чөйрөдө in vitro кыртыш моделин камсыз кылат.
Жаныбарлардын кыртыш маданиятында клеткаларды 2D моно катмарлары (шарттуу маданият) же жипчелүү складдардын же гелдердин ичинде өстүрсө болот, бул 3D кыртыш сыяктуу натуралисттик структураларга (3D маданият) жетишүү үчүн. Эрик Саймон, 1988-жылы NIH SBIR гранттык отчетунда, in vitro клетка жана кыртыш субстраттары катары колдонуу үчүн атайын иштелип чыккан нано жана субмикрон масштабдуу полимердик була складдарын өндүрүү үчүн электроспиннинг колдонулушу мүмкүн экенин көрсөткөн.
Клетка маданияты жана кыртыш инженериясы үчүн электр өткөргүч була торлорун алгачкы колдонуу клеткалардын ар кандай түрлөрү поликарбонат жипчелерине жабышып, көбөйө турганын көрсөттү. Адаттагыдай 2D маданиятында көрүлгөн жалпак морфологиядан айырмаланып, электр шнурунун жипчелеринде өстүрүлгөн клеткалар адатта in vivo кыртыштарда көрүнгөн бир кыйла тегеректелген 3D морфологиясын көрсөтөөрү байкалды.
Маданиятөсүмдүк кыртышы, өзгөчө, бир чөйрөдө өстүрүлгөн өсүмдүк жипчелеринин кичинекей бөлүктөрүнөн бүтүндөй өсүмдүктөрдү өстүрүү менен байланышкан.
Моделдердеги айырмачылыктар
Ткан инженериясы, өзөк клеткалары жана молекулярдык биология боюнча изилдөөлөр биринчи кезекте жалпак пластик идиштерде клетка маданиятын өстүрүүнү камтыйт. Бул ыкма эки өлчөмдүү (2D) клетка маданияты катары белгилүү жана биринчи жолу Вильгельм Ру тарабынан иштелип чыккан, ал 1885-жылы эмбрионалдык тооктун медулярдык пластинкасынын бир бөлүгүн алып салып, аны жалпак айнек үстүндө бир нече күн жылуу туздуу эритиндиде кармаган.
Полимердик технологиянын өнүгүшүнөн эки өлчөмдүү клетка маданияты үчүн заманбап стандарттуу пластмасса идиш, адатта Петри табагы деп аталат. Адатта илимий адабияттарда бул ойлоп табуунун ойлоп табуучусу катары таанылган немис бактериологу Юлиус Ричард Петри Роберт Кохтун жардамчысы болуп иштеген. Бүгүнкү күндө ар кандай изилдөөчүлөр бир жолу колдонулуучу биореакторлордо колдонулган культура колбаларын, конустарды, жада калса бир жолу колдонулуучу баштыктарды да колдонушат.
Белгиленген өлбөстүк клетка линияларынан тышкары, көптөгөн организмдердин алгачкы экспланттарынан алынган клеткалар сезгичтик пайда болгонго чейин чектелген убакыт аралыгында өстүрүлүшү мүмкүн. Клеткалардын миграциясын изилдөөдө балык кератоциттерине окшоп, маданияттуу баштапкы клеткалар изилдөөдө кеңири колдонулат. Клетка культуралык каражаттар көбүндө колдонулушу мүмкүнбашкача.
Өсүмдүк клеткасынын культуралары, адатта, суюк чөйрөдө клетка суспензиясы культурасы катары же катуу чөйрөдөгү каллус культураларында өстүрүлөт. Дифференциацияланбаган өсүмдүк клеткаларынын жана каллилердин маданияты өсүмдүктүн өсүү гормондору ауксин менен цитокининдин туура балансын талап кылат.
