مفاهیم در کشت سلول

جداسازی سلول‌ها

شفا آنلاین:سلول‌ها می‌توانند با چندین روش برای کشت آزمایشگاهی (ex vivo) جداسازی شوند. سلول‌ها را می‌توان به آسانی از خون استخراج و خالص سازی کرد. با این حال، تنها سلول‌های سفید قادر هستند در محیط کشت رشد کنند. سلول‌های تک هسته‌ای می‌توانند بوسیله هضم آنزیمی از بافت‌های صاف آزاد شوند. از جمله مهم‌ترین آنزیم‌های مورد استفاده می‌توان به کلاژناز، تریپسین یا پروناز اشاره کرد که ماتریکس خارج سلولی را می‌شکنند.

به گزارش شفا آنلاین:یک روش دیگر به منظور کشت سلول، قرار دادن قطعاتی از بافت در محیط کشت است. در این روش سلول‌هایی که قادر به رشد در محیط کشت هستند، توسعه می‌یابند. این روش به عنوان کشت ریزنمونه نیز شناخته می‌شود.

سلول‌هایی که به طور مستقیم از خود فرد (هدف) کشت داده می‌شوند به عنوان سلول‌های پرایمری شناخته می‌شوند. اکثر کشت‌های سلولی بجز آنهایی که از تومور گرفته می‌شوند، طول عمر محدودی دارند. یک لاین سلولی نامیرا می‌تواند با ایجاد جهش تصادفی یا هدفمند (مانند بیان مصنوعی ژن تلومراز) به طور نامحدودی تکثیر گردد و به عنوان نماینده‌ای از انواع سلولی خاص پایه ریزی شود.

حفظ و نگهداری سلول‌ها در محیط کشت

اکثر سلول‌های پرایمری پس از این که تا حد خاصی افزایش پیدا کردند، با حفظ ثبات سلولی تحت فرایند پیری قرار گرفته و تقسیم سلولی در آنها متوقف می‌شود. سلول‌ها در یک انکوباتور سلولی با دما و مخلوط گازی مناسب (به طور معمول دمای ۳۷ درجه و %۵ co2 برای سلول‌های حیوانی) کشت داده می‌شوند. شرایط کشت برای هر نوع سلول متفاوت است.

ترکیب محیط کشت می‌تواند از نظر pH، غلظت گلوکز، فاکتورهای رشد و دیگر مواد مغذی با یکدیگر متفاوت باشد. محیط‌های کشت اغلب حاوی فاکتورهای رشدی مانند سرم خون حیواناتی همچون سرم جنین گاوی (FBS)، سرم گوساله گاوی، سرم اسب یا سرم بز هستند.

یکی از مهم‌ترین عوارض استفاده از مواد مشتق شده از خون در کاربردهای بیوتکنولوژی پزشکی، آلوده شدن محیط کشت به ویروس‌ها و پریون‌ها می‌باشد. راه حل‌های جایگزین شامل یافتن منابع خون حیوانی از کشورهایی با کمترین خطر مانند ایالات متحده آمریکا، استرالیا و نیوزلند و همچنین استفاده از کنستانتره‌های مغذی تمیز مشتق شده از سرم از محل کل سرم‌های حیوانی برای کشت سلولی است.

تعدادی از سلول‌ها مانند سلول‌های موجود در جریان خون می‌توانند بدون هیچ اتصالی به سطح در سوسپانسیون رشد کنند. همچنین برخی از لاین‌های سلولی تغییریافته قادر هستند که در کشت‌های سوسپانسیون زنده بمانند. سلول‌های چسبنده، به منظور این که رشد کنند باید به سطحی مانند پلاستیک کشت بافت یا میکروکریر (ریزحامل) متصل شوند. این سطوح ممکن است به منظور افزایش ویژگی اتصال و فراهم سازی مواد لازم برای رشد و تمایز، با اجزای ماتریکس خارج سلولی (مانند کلاژن و لامینین) آرایش یافته باشند. بیشتر سلول‌های مشتق شده از بافت‌های جامد، چسبنده هستند.

کاربردهای کشت سلول

کشت توده‌ای لاین‌های سلول حیوانی اساس تولید واکسن‌های حیاتی و دیگر محصولات زیست فناوری هستند. کشت سلول‌های بنیادی به منظور افزایش تعداد سلول‌ها و تمایز آنها به انواع مختلف سلول‌های سوماتیک برای پیوند انجام می‌شود.

همچنین از سلول‌های بنیادی مولکول‌ها و اگزوزوم‌هایی آزاد می‌شوند که در درمان بیماری‌ها کاربرد دارند. استفاده از این مولکول‌ها و اگزوزوم‌ها یکی دیگر از اهداف کشت سلول‌های بنیادی است. آنزیم‌ها، هورمون‌های مصنوعی، زیست ایمن‌ها (آنتی بادی‌های مونوکلونال، اینترلوکین‌ها، لنفوسیت‌ها) و عناصر ضدسرطان همگی از محصولات زیستی اند که بوسیله فناوری دی ان ای نوترکیب و با کشت سلول‌های حیوانی بدست آمده‌اند.

با این که بسیاری از پروتئین‌های ساده می‌توانند از طریق rDNA در کشت‌های باکتریایی تولید شوند، در حال حاضر بیشتر پروتئین‌های پیچیده که نیازمند گلیکوزیلاسیون هستند در سلول‌های حیوانی ساخته می‌شوند. یک مثال مهم از چنین پروتئین‌های پیچیده‌ای اریتروپویتین است. هزینه رشد کشت سلول‌های حیوانی زیاد است بنابراین تحقیقات حاضر بدنبال تولید چنین پروتئین‌های پیچیده‌ای در سلول‌های حشرات و گیاهان عالی هستند.

کاربرد های کشت سلولی

1-مطالعه سلول ها از نظر نحوه رشد ، نیاز های غذایی ، و علل توقف رشد و در نهایت توسعه روش های کنترل رشد سلول های سرطانی و تعدیل بیان ژن ها
2-مطالعه سیر تکامل جانواران از یک سلول لقاح یافته به یک جاندار پر سلولی
3-مطالعات ژنتیکی ، تزریق ژن به ژنوم سلولهای بنیادی رویانی و تولید حیوانات ترانسژنیکی که بتوانند ژنهای خاصی را بیان نمایند
4-ممزوج کردن سلول ها و تولید آنتی بادی های مونوکلونال
5-آزمایشات سم شناسی
6-تولید واکسن های ویروسی
7-مطالعه فعالیت های داخل سلولی از قبیل تکثیر دی ان ای و سنتز آر ان ای ، سنتز پروتئین ها و جزئیات مربوط به متابولسیم
8-مطالعه برهم کنش سلول ها
9-مطالعه محصولات تهیه شده توسط سلول ها

محاسن کشت سلولی

1-تولید مقادیر متنابهی سلول همسان و یک دست
2-بررسی تاثیر دارو ها ، مواد شیمیایی و امواج بر روی سلولها بدون نیاز به موجود زنده باعث کاهش مخاطرات تحقیق برای موجودات زنده شده و هزینه استفاده از حیوانات آزمایشگاهی را کاهش می دهد.
ضمنا باعث احترام به قوانین و اصول اخلاق پزشکی می گردد.
3-امکان فریز کردن سلول ها و ذوب مجدد آنها مشکل پیر شدن حیوانات ، تاثیر هموستاز طبیعی حیوان و استرس ناشی از آزمایشات در یک امر تحقیقاتی را مرتفع می نماید.
4-با کنترل شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط زندگی سلول ها همجون اسیدیته ، حرارت ، فشار اسمزی و فشار گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسید کربن ،استاندار نمودن آزمون های آزمایشگاهی نسبت به آزمون روی موجودات زنده ساده تر و عملی تراست.
5-امکان تولید آنتی بادی های مونوکلونال با توجه به اینکه در حیوانات تنها امکان تولید آنتی بادی های پلی کلونال وجود دارد.

انواع کشت سلولی

1-کشت عضو 2- کشت اولیه 3- کشت سلولی پیوسته
کشت عضو به معنی نگهداری یک عضو یا قسمتی از آن در محیط کشت برای حفظ خصوصیات بافتی عضو مورد نظر است.با توجه به عدم امکان تکثیر عضو و مشکلات مربوط به اکسیژن رسانی و تغذیه سلول های درون بافت این کار برای مدت کوتاهی استفاده می گردد.
با توجه به عدم فعالیت سیستم عروقی بافت و عدم اکسیژن رسانی و تغذیه بافت و لذا نکروز قسمت هایی از عضو این کار در بطری غلطان و یا کشت های اسپن دار صورت می گیرد.

کشت سلولی اولیه

در این روش بافت تکه برداری شده را به صورت قطعات ریز دراورده و بر روی بستر مناسبی کشت می دهند.بهتر است سلول ها به کمک روش آنزیمی مناسبی مانند آنزیم پروتئلیتیک کلاژناز یا عبور از الکهای پلاستیکی استریل آزاد شده و کشت داده شوند.کوچک بودن قطعات بافتی موجب اکسیژن رسانی و تغذیه مناسب سلولی و ممانعت از نکروز می گردد.
برای بهتر چسبیدن بافت به کف فلاسک می توان بستر مورد نظر را با کلاژن پوشاند.
سلول های حاصل به صورت تک لایه روی سطح جامد می چسبند یا به صورت شناور درون یک سوسپانسیون سلولی رشد می کنند.
افزودن فاکتور رشد یا تعویض محیط روی سلول ها شرایط رشد را اختصاصی تر می کند.
سلول های حاصل از این نوع کشت عمر محدودی دارند.
از این روش برای تهیه تیره های سلولی استفاده می گردد.
با توجه به استحصال این سلول ها از بافت جانواران یا جنین آنها عملکرد و خصوصیات آنها شبیه سلول های طبیعی است.

کشت سلولی پیوسته

این کشت از تکثیر یک سلول منفرد که می تواند به صورت محدود یا نامحدود تقسیم شود بدست می آید.

منابع بافتی مناسب برای کشت سلولی:

جنین عمر بیشتری دارند و بهتر رشد می کنند و همه قسمت های آن را می توان کشت داد

بافت بالغین

به علت تمایز کامل و عدم توانایی برخی از سلول ها برای تکثیر و تولید سلول همسان مشکل است.شروع تکثیر دیرتری دارند و عمر کوتاه تری دارند.
سلول های بنیادی رویانی طی مرحله بلاستوسیت جدا می گردند و می توانند در محیط کشت به مقدار زیادی تکثیر شده و نسل زیادی را ایجاد نمایند.ضمنا تحت شرایط مناسب و وجود فاکتور های خاص به سلول های مورد نظر تمایز می یابند.

تمایز

تفاوت سلول ها از نظر خصوصیاتی مانند اندازه شکل ساختمان و عملکرد سلولی
علی رقم در برداشتن ارگانلهای داخلی مشترک و تشابه در ساختار ژنتیکی، بیان ژنهای سلول های متنوع جانداران متفاوت است و باعث عملکرد اختصاصی تر آنها می گردد.

کشت سلول های زیر در آزمایشگاه امکان پذیر است:

سلول های بافت همبند مانند فیبروبلاست ها
سلول های بافت اسکلتی مانند سلول های استخوانی و غضروفی
سلول های بافت عضله قلب و عضله صاف
سلول های اپی تلیال مانند سلول های ریه پستان پوست مثانه و کلیه
سلول های عصبی نظیر میکروگلیال
سلول های اندوکرین نظیر سلول های غده آدرنال هیپوفیز و جزایر پانکراس

ملانوسیت ها

سلول های سرطانی

خصوصیات مورفولوژیک سلول ها در کشت

1-معلق(مانند سلول های بافت های لنفاوی مثل لنفوم و لوسمی)
2-چسبان (مانند اندوتلیال عروق-اپی تلیال یا پوششی-عصبی-فیبروبلاست)
3-نیمه چسبان