Hüceyrə mədəniyyəti şəraitdən çox asılıdır. Onlar hər bir hüceyrə növü üçün dəyişir, lakin adətən lazımi qida maddələri (amin turşuları, karbohidratlar, vitaminlər, minerallar), böyümə faktorları, hormonlar və qazlarla (CO2, O2) təmin edən və fizikanı tənzimləyən substrat və ya mühitə malik uyğun bir damardan ibarətdir. -kimyəvi mühit (tampon pH, osmotik təzyiq, temperatur). Əksər hüceyrələr səth və ya süni substrat tələb edir (yapışqan və ya monolaylı mədəniyyət), digərləri isə mədəniyyət mühitində (asma mədəniyyət) sərbəst şəkildə yayıla bilər. Əksər hüceyrələrin ömrü genetik olaraq müəyyən edilir, lakin bəzi hüceyrə mədəniyyətləri optimal şərait yaradılarsa, qeyri-müəyyən müddətə çoxalacaq ölməz hüceyrələrə çevrilmişdir.
Tərif
Sburada tərif olduqca sadədir. Təcrübədə "hüceyrə mədəniyyəti" termini indi digər mədəniyyət növlərindən fərqli olaraq çoxhüceyrəli eukariotlardan, xüsusən də heyvan hüceyrələrindən əldə edilən hüceyrələrin yetişdirilməsinə aiddir. Tarixi inkişaf və mədəniyyət üsulları toxuma mədəniyyəti və orqan mədəniyyəti ilə sıx bağlıdır. Virus mədəniyyəti həmçinin viruslar üçün host kimi hüceyrələrlə əlaqələndirilir.
Tarix
Əsl toxuma mənbəyindən ayrılmış hüceyrələrin alınması və kultivasiyası üçün laboratoriya üsulları 20-ci əsrin ortalarında daha möhkəm oldu. Bu sahədə əsas irəliləyişlər Yale Universitetinin alimləri tərəfindən edilib.
Əsrin ortasında sıçrayış
Əvvəlcə bir çox təhlükəli viruslar üçün panacea tapmaq üçün hüceyrələrin əldə edilməsi və becərilməsi tətbiq edilirdi. Bir sıra tədqiqatçılar aşkar ediblər ki, virusların bir çox ştammları süni şəkildə böyüdülmüş heyvan hüceyrələrində və hətta avtonom şəkildə xüsusi kolbalarda saxlanılan bütün orqanlarda təhlükəsiz yaşaya, inkişaf edə və çoxala bilər. Bir qayda olaraq, bu cür testlər üçün insanlara mümkün qədər yaxın olan heyvanların orqanlarının hüceyrələrindən istifadə olunur - məsələn, şimpanzelər kimi daha yüksək primatlar. Bütün bu kəşflər 1940-cı illərdə, insanlar üzərində aparılan təcrübələrin müəyyən səbəblərdən ən aktual olduğu vaxtlarda edilib.
Metodika
Hüceyrələr bir neçə yolla ex vivo mədəniyyət üçün toxumalardan təcrid oluna bilər. Onlar asanlıqla qandan təmizlənə bilər, lakin yalnız ağ hüceyrələr mədəniyyətdə böyüməyə qadirdir. Hüceyrələr bilərHüceyrələri suspenziyaya salmaq üçün toxumanı qarışdırmazdan əvvəl kollagenaza, tripsin və ya pronaza kimi fermentlərdən istifadə edərək hüceyrədənkənar matrisin həzm edilməsi yolu ilə bərk toxumalardan təcrid olunmalıdır. Alternativ olaraq, toxuma parçaları böyümə mühitinə yerləşdirilə bilər və böyüyən hüceyrələr mədəniyyət üçün mövcuddur. Bu üsul eksplant mədəniyyəti kimi tanınır.
Birbaşa subyektdən yetişdirilən hüceyrələr əsas hüceyrələr kimi tanınır. Şişlərdən əldə edilən bəziləri istisna olmaqla, əksər əsas hüceyrə kulturalarının ömrü məhduddur.
Ölümsüzlər və kök hüceyrələr
Müəyyən edilmiş və ya ölümsüzləşdirilmiş hüceyrə xətti təsadüfi mutasiya və ya telomeraza geninin süni ifadəsi kimi qəsdən modifikasiya yolu ilə qeyri-müəyyən müddətə çoxalma qabiliyyəti əldə etmişdir. Çoxsaylı hüceyrə xətləri tipik hüceyrə növləri kimi tanınır.
Heyvan hüceyrə xətlərinin kütləvi mədəniyyəti viral vaksinlərin və digər biotexnoloji məhsulların istehsalı üçün əsasdır. İnsan kök hüceyrələrinin mədəniyyəti onların sayını artırmaq və hüceyrələri transplantasiya üçün uyğun olan müxtəlif növlərə ayırmaq üçün istifadə olunur. İnsan (kök) hüceyrə mədəniyyəti, həmçinin müalicə məqsədləri üçün kök hüceyrələr tərəfindən buraxılan molekulları və ekzosomları toplamaq üçün istifadə olunur.
Genetika ilə əlaqə
Heyvan mədəniyyətlərində rekombinant DNT (rDNT) texnologiyası ilə istehsal olunan bioloji məhsullara daxildirfermentlər, sintetik hormonlar, immunobioloji (monoklonal antikorlar, interleykinlər, limfokinlər) və xərçəng əleyhinə maddələr. Bakterial mədəniyyətlərdə rDNT istifadə edərək bir çox sadə zülallar hazırlansa da, hazırda heyvan hüceyrələrində qlikozilləşən (karbohidratlarla dəyişdirilmiş) daha mürəkkəb zülallar hazırlanmalıdır.
Belə bir kompleks zülalın mühüm nümunəsi eritropoetin hormonudur. Məməlilərin hüceyrə kulturalarının yetişdirilməsinin xərcləri yüksəkdir, buna görə də həşərat hüceyrələrində və ya daha yüksək bitkilərdə belə mürəkkəb zülalların yaradılması üçün tədqiqatlar aparılır. Tək embrion hüceyrələrin və somatik embrionların hissəcik bombardmanı, keçici genlərin ifadəsi və konfokal mikroskopiya yolu ilə birbaşa gen transferi mənbəyi kimi istifadəsi onun tətbiqi sahələrindən biridir. Bitki hüceyrə mədəniyyəti bu təcrübənin ən geniş yayılmış formasıdır.
Toxuma kulturaları
Toxuma mədəniyyəti orqanizmdən ayrılmış toxuma və ya hüceyrələrin yetişdirilməsidir. Bu proses adətən bulyon və ya agar kimi maye, yarı bərk və ya bərk böyümə mühitindən istifadə etməklə asanlaşdırılır. Toxuma mədəniyyəti ümumiyyətlə heyvan hüceyrələri və toxumalarının mədəniyyətinə aiddir və daha spesifik termin bitkilər, bitki hüceyrəsi və toxuma mədəniyyəti üçün istifadə olunur. "Toxuma mədəniyyəti" termini amerikalı patoloq Montrose Tomas Burroughs tərəfindən yaradılmışdır.
Toxuma mədəniyyətinin tarixi
1885-ci ildə Wilhelm Roux medulyarın bir hissəsini çıxardı.döl toyuq plitələr və toxuma mədəniyyətinin əsas prinsipi yaradılması, bir neçə gün isti şoran həlli onu saxlanılır. 1907-ci ildə zooloq Ross Granville Harrison laxtalanmış limfada sinir hüceyrələrinə səbəb olacaq embrion qurbağa hüceyrələrinin böyüməsini nümayiş etdirdi. 1913-cü ildə E. Steinhardt, C. Israel və R. A. Lambert qvineya donuzunun buynuz toxumasının fraqmentlərində peyvənd virusunu becərdilər. Bu, artıq bitki hüceyrə mədəniyyətindən daha təkmil bir şey idi.
Keçmişdən gələcəyə
Qotlieb Haberlandt təcrid olunmuş bitki toxumalarının becərilməsinin mümkünlüyünü ilk qeyd etdi. O, təklif etdi ki, bu üsul toxuma kulturası vasitəsilə ayrı-ayrı hüceyrələrin imkanlarını, həmçinin toxumaların bir-birinə qarşılıqlı təsirini müəyyən edə bilər. Haberlandın orijinal iddiaları reallaşdıqca, toxuma və hüceyrə mədəniyyəti üsulları aktiv şəkildə tətbiq olunmağa başlandı və bu, biologiya və tibbdə yeni kəşflərə səbəb oldu. Onun 1902-ci ildə təqdim etdiyi orijinal ideyası totipotensiallıq adlanırdı: “Nəzəri cəhətdən bütün bitki hüceyrələri tam bitki istehsal etməyə qadirdir”. Hüceyrə kulturalarının becərilməsi o dövrdə kəskin şəkildə inkişaf etdi.
Müasir istifadədə, toxuma mədəniyyəti ümumiyyətlə in vitroda çoxhüceyrəli orqanizmin toxumasından hüceyrələrin böyüməsini nəzərdə tutur. Hüceyrə mədəniyyəti şərtləri bu halda çox da vacib deyil. Bu hüceyrələr donor orqanizmdən, ilkin hüceyrələrdən və ya ölümsüzləşdirilmiş hüceyrə xəttindən təcrid oluna bilər. Hüceyrələr yuyuluronların yaşaması üçün lazım olan qida və enerji mənbələrini ehtiva edən mədəniyyət mühiti. "Toxuma mədəniyyəti" termini çox vaxt hüceyrə mədəniyyəti ilə əvəzedici mənada istifadə olunur.
Tətbiq
Toxuma kulturasının hərfi mənası toxuma parçalarının becərilməsinə, yəni eksplant mədəniyyətinə aiddir.
Toxuma mədəniyyəti çoxhüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələrinin biologiyasını öyrənmək üçün mühüm vasitədir. O, asanlıqla manipulyasiya oluna və təhlil edilə bilən yaxşı müəyyən edilmiş mühitdə in vitro toxuma modeli təqdim edir.
Heyvan toxuması mədəniyyətində hüceyrələr daha təbii 3D toxuma bənzər strukturlara (3D mədəniyyət) nail olmaq üçün 2D monolaylar (ənənəvi mədəniyyət) və ya lifli iskelelər və ya gellər kimi yetişdirilə bilər. Erik Simon, 1988-ci il NIH SBIR qrant hesabatında göstərdi ki, elektrospinning in vitroda hüceyrə və toxuma substratları kimi istifadə üçün xüsusi olaraq hazırlanmış nano və submikron miqyaslı polimer lifli iskelelər istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər.
Hüceyrə mədəniyyəti və toxuma mühəndisliyi üçün elektrik keçirici lif şəbəkələrinin bu erkən istifadəsi göstərdi ki, müxtəlif hüceyrə növləri polikarbonat liflərə yapışıb çoxalacaq. Müşahidə edilmişdir ki, adətən 2D mədəniyyətdə görülən yastılaşmış morfologiyadan fərqli olaraq, elektrik şnurunun lifləri üzərində böyüdülmüş hüceyrələr adətən in vivo toxumalarda görünən daha dairəvi 3D morfologiya nümayiş etdirir.
Mədəniyyətbitki toxuması, xüsusilə, bir mühitdə becərilən bitki liflərinin kiçik hissələrindən bütöv bitkilərin yetişdirilməsi ilə əlaqələndirilir.
Modellərdəki fərqlər
Toxuma mühəndisliyi, kök hüceyrələr və molekulyar biologiya üzrə tədqiqatlar ilk növbədə yastı plastik qablarda hüceyrə mədəniyyətlərinin yetişdirilməsini nəzərdə tutur. Bu üsul ikiölçülü (2D) hüceyrə mədəniyyəti kimi tanınır və ilk dəfə 1885-ci ildə embrion toyuğun medullar boşqabının bir hissəsini çıxaran və onu düz şüşə üzərində bir neçə gün ilıq şoran məhlulda saxlayan Wilhelm Roux tərəfindən hazırlanmışdır.
Polimer texnologiyasının inkişafı nəticəsində ikiölçülü hüceyrə mədəniyyəti üçün müasir standart plastik qab ortaya çıxdı, adətən petri qabı kimi tanınan. Elmi ədəbiyyatda adətən bu ixtiranın ixtiraçısı kimi tanınan alman bakterioloqu Julius Richard Petri Robert Kochun köməkçisi kimi çalışırdı. Bu gün müxtəlif tədqiqatçılar, həmçinin birdəfəlik bioreaktorlarda istifadə edilənlər kimi mədəniyyət kolbalarından, konuslardan və hətta birdəfəlik çantalardan istifadə edirlər.
Yaxşı qurulmuş ölümsüzləşdirilmiş hüceyrə xətlərinin kulturasından başqa, bir çox orqanizmin ilkin eksplantlarından alınan hüceyrələr həssaslıq yaranana qədər məhdud müddət ərzində becərilə bilər. Hüceyrə miqrasiyası tədqiqatlarında balıq keratositləri vəziyyətində olduğu kimi, mədəni əsas hüceyrələr tədqiqatlarda geniş istifadə edilmişdir. Hüceyrə mədəniyyəti mühitlərindən çoxunda istifadə edilə bilərfərqli.
Bitki hüceyrə kulturaları adətən maye mühitdə hüceyrə süspansiyonu kulturaları kimi və ya bərk mühitdə kallus kulturalarında yetişdirilir. Fərqlənməmiş bitki hüceyrələrinin və kallusun kulturası bitki böyümə hormonları auxin və sitokinin arasında düzgün balans tələb edir.
