Жасуша мәдениеті жағдайларға өте тәуелді. Олар әр жасуша түріне қарай өзгереді, бірақ әдетте қажетті қоректік заттармен (амин қышқылдары, көмірсулар, витаминдер, минералдар), өсу факторларымен, гормондармен және газдармен (CO2, O2) қамтамасыз ететін және физикалық жағдайды реттейтін субстраты немесе ортасы бар қолайлы ыдыстан тұрады. -химиялық орта.(буфер рН, осмостық қысым, температура). Жасушалардың көпшілігі үшін беткі немесе жасанды субстрат (жабысқақ немесе моноқабатты дақыл) қажет, ал басқалары қоректік ортада (суспензия дақылы) еркін көбейе алады. Көптеген жасушалардың өмір сүру ұзақтығы генетикалық түрде анықталады, бірақ кейбір жасуша дақылдары оңтайлы жағдайлар жасалған жағдайда шексіз көбейетін өлмейтін жасушаларға айналды.
Анықтама
Смұнда анықтама өте қарапайым. Тәжірибеде «жасуша мәдениеті» термині енді культураның басқа түрлеріне қарағанда көп жасушалы эукариоттардан, әсіресе жануарлар жасушаларынан алынған жасушаларды өсіруді білдіреді. Тарихи даму және культура әдістері ұлпа мәдениетімен және мүше мәдениетімен тығыз байланысты. Вирус культурасы сонымен қатар вирустардың иесі ретінде жасушалармен байланысты.
Тарих
Бастапқы тін көзінен бөлінген жасушаларды алу және өсірудің зертханалық әдістері 20 ғасырдың ортасында сенімдірек болды. Бұл саладағы басты жетістіктерді Йель университетінің ғалымдары жасады.
Орта ғасырдағы серпіліс
Бастапқыда жасушаларды алу және өсіру көптеген қауіпті вирустардың панацеясын табу үшін қолданылған. Бірқатар зерттеушілер вирустардың көптеген штаммдары жасанды түрде өсірілген жануарлар жасушаларында немесе тіпті арнайы колбаларда автономды түрде сақталатын тұтас органдарда қауіпсіз өмір сүріп, өркендей және көбейе алатынын анықтады. Әдетте, мұндай сынақтар үшін адамдарға мүмкіндігінше жақын жануарлар органдарының жасушалары пайдаланылады - мысалы, шимпанзе сияқты жоғары приматтар. Бұл ашылулардың барлығы 1940 жылдары, белгілі бір себептерге байланысты адамдарға жасалған эксперименттер ең маңызды болған кезде жасалды.
Әдістеме
Жасушаларды тіндерден ex vivo мәдениеті үшін бірнеше жолмен бөліп алуға болады. Оларды қаннан оңай тазартуға болады, бірақ тек ақ жасушалар мәдениетте өсуге қабілетті. Жасушалар мүмкінжасушаларды суспензияға шығару үшін тіндерді қоздырмас бұрын коллагеназа, трипсин немесе проназа сияқты ферменттердің көмегімен жасушадан тыс матрицаны қорыту арқылы қатты тіндерден оқшауланады. Балама түрде, тіндердің бөліктері өсу ортасына орналастырылуы мүмкін және өсетін жасушалар культура үшін қол жетімді. Бұл әдіс эксплант культурасы ретінде белгілі.
Тікелей субъектіден өсірілген жасушалар бастапқы жасушалар ретінде белгілі. Ісіктерден алынған кейбіреулерді қоспағанда, негізгі жасуша дақылдарының көпшілігінің өмір сүру ұзақтығы шектеулі.
Өлмейтіндер және дің жасушалары
Орнатылған немесе өлмейтін жасуша желісі кездейсоқ мутация немесе теломераза генінің жасанды экспрессиясы сияқты әдейі модификация арқылы шексіз көбею мүмкіндігіне ие болды. Көптеген ұяшық сызықтары әдеттегі ұяшық түрлері ретінде белгілі.
Жануарлардың жасушалық линияларын жаппай өсіру вирустық вакциналар мен басқа биотехнологиялық өнімдерді өндіру үшін негіз болып табылады. Адамның дің жасушаларының мәдениеті олардың санын кеңейту және жасушаларды трансплантацияға қолайлы әртүрлі түрлерге бөлу үшін қолданылады. Адам (бағаналық) жасуша культурасы емдік мақсатта дің жасушалары бөлетін молекулалар мен экзосомаларды жинау үшін де қолданылады.
Генетикамен байланыс
Жануарлар дақылдарында рекомбинантты ДНҚ (rDNA) технологиясымен өндірілген биологиялық өнімдерге жатадыферменттер, синтетикалық гормондар, иммунобиологиялық (моноклональды антиденелер, интерлейкиндер, лимфокиндер) және ісікке қарсы агенттер. Көптеген қарапайым белоктарды бактериалды дақылдардағы rDNA көмегімен жасауға болатынымен, гликозилденген (көмірсулармен модификацияланған) күрделі белоктар қазіргі уақытта жануарлар жасушаларында жасалуы керек.
Осындай күрделі ақуыздың маңызды мысалы - эритропоэтин гормоны. Сүтқоректілердің жасуша дақылдарын өсіру шығындары жоғары, сондықтан жәндіктер жасушаларында немесе жоғары сатыдағы өсімдіктерде осындай күрделі ақуыздарды жасау үшін зерттеулер жүргізілуде. Бөлшектерді бомбалау, өтпелі гендерді экспрессиялау және конфокальды микроскопия арқылы тікелей генді тасымалдау көзі ретінде бір эмбриондық жасушаларды және соматикалық эмбриондарды пайдалану оның қолданылуының бірі болып табылады. Өсімдік жасушаларының культурасы - бұл тәжірибенің ең кең таралған түрі.
Тін мәдениеттері
Ұлпа мәдениеті – ағзадан бөлінген тіндерді немесе жасушаларды өсіру. Бұл процесс әдетте сорпа немесе агар сияқты сұйық, жартылай қатты немесе қатты өсу ортасының көмегімен жеңілдетіледі. Ұлпа мәдениеті әдетте өсімдіктер, өсімдік жасушасы және ұлпа мәдениеті үшін қолданылатын нақтырақ терминмен жануарлар жасушалары мен тіндерінің мәдениетін білдіреді. «Ұлпа мәдениеті» терминін американдық патолог Монтроуз Томас Берроуз енгізген.
Ұлпа мәдениетінің тарихы
1885 жылы Вильгельм Ру мидың бір бөлігін алып тастады.ұрықтың тауық етінің табақшалары және оны бірнеше күн бойы жылы тұзды ерітіндіде ұстап, ұлпа мәдениетінің негізгі принципін белгіледі. 1907 жылы зоолог Росс Гранвилл Харрисон ұйыған лимфадағы жүйке жасушаларын тудыратын эмбриональды бақа жасушаларының өсуін көрсетті. 1913 жылы Э. Штайнхардт, К. Ираэль және Р. А. Ламберт теңіз шошқасының мүйіз ұлпасының фрагменттеріне вакцина вирусын өсірді. Бұл өсімдік жасушаларының культурасынан әлдеқайда жетілдірілген нәрсе болды.
Өткеннен болашаққа
Готлиб Хаберландт бірінші болып оқшауланған өсімдік ұлпаларын өсіру мүмкіндігін көрсетті. Ол бұл әдіс арқылы тіндердің культурасы арқылы жеке жасушалардың мүмкіндіктерін, сондай-ақ тіндердің бір-біріне әсер етуін анықтауға болатынын ұсынды. Хаберландтың бастапқы талаптары жүзеге асырылған сайын, тіндер мен жасуша өсіру әдістері белсенді түрде қолданыла бастады, бұл биология мен медицинадағы жаңа жаңалықтарға әкелді. Оның 1902 жылы ұсынылған бастапқы идеясы тотипотенциялық деп аталды: «Теориялық тұрғыдан алғанда, барлық өсімдік жасушалары толық өсімдік шығаруға қабілетті». Ол кезде жасуша дақылдарын өсіру күрт дамыды.
Қазіргі қолданыста ұлпа мәдениеті негізінен in vitro көп жасушалы ағза тінінен жасушалардың өсуін білдіреді. Бұл жағдайда жасуша культурасының шарттары аса маңызды емес. Бұл жасушалар донорлық организмнен, бастапқы жасушалардан немесе өлмейтін жасуша сызығынан оқшауланған болуы мүмкін. Жасушалар жуыладыолардың тіршілігіне қажетті қоректік заттар мен энергия көздері бар қоректік орта. "Ұлпа мәдениеті" термині көбінесе жасуша мәдениетімен алмастырылады.
Қолданба
Ұлпа мәдениетінің сөзбе-сөз мағынасы ұлпа бөліктерін, яғни эксплант культурасын өсіруді білдіреді.
Ұлпа мәдениеті көп жасушалы организмдердің жасушаларының биологиясын зерттеудің маңызды құралы болып табылады. Ол оңай басқаруға және талдауға болатын жақсы анықталған ортада in vitro тін үлгісін ұсынады.
Жануарлар тінінің культурасында жасушаларды 2D моноқабаттары (әдеттегі мәдениет) немесе талшықты тіректер немесе гельдер ішінде 3D тінге ұқсас табиғи құрылымдарға (3D мәдениет) қол жеткізу үшін өсіруге болады. Эрик Саймон, 1988 жылғы NIH SBIR грант есебінде электроспинингті in vitro жағдайында жасуша мен ұлпа субстраттары ретінде пайдалану үшін арнайы әзірленген нано- және субмикрондық масштабты полимерлі талшықтарды өндіру үшін пайдалануға болатынын көрсетті.
Жасуша мәдениеті мен тіндік инженерия үшін электрөткізгіш талшықты торларды ерте пайдалану жасушалардың әртүрлі түрлері поликарбонат талшықтарына жабысып, көбейетінін көрсетті. Әдетте 2D культурасында көрінетін тегістелген морфологиядан айырмашылығы, электр сымының талшықтарында өсірілген жасушалар әдетте in vivo тіндерде көрінетін неғұрлым дөңгеленген 3D морфологиясын көрсететіні байқалды.
Мәдениетөсімдік ұлпасы, атап айтқанда, ортада өсірілген өсімдік талшықтарының кішкене бөліктерінен тұтас өсімдіктерді өсірумен байланысты.
Модельдердегі айырмашылықтар
Ұлпа инженериясы, дің жасушалары және молекулалық биология саласындағы зерттеулер, ең алдымен, жазық пластик ыдыстарда жасуша дақылдарын өсіруді қамтиды. Бұл әдіс екі өлшемді (2D) жасуша культурасы ретінде белгілі және оны алғаш рет 1885 жылы эмбрионалды тауықтың медулярлық пластинкасының бір бөлігін алып тастап, оны жалпақ шыныда бірнеше күн жылы тұзды ерітіндіде ұстаған Вильгельм Ру жасаған.
Полимер технологиясының жетілуінен екі өлшемді жасуша мәдениетіне арналған заманауи стандартты пластикалық ыдыс пайда болды, әдетте Петри табақшасы деп аталады. Неміс бактериологы Юлиус Ричард Петри, әдетте, ғылыми әдебиеттерде осы өнертабыстың өнертапқышы ретінде аталды, Роберт Кохтың көмекшісі болып жұмыс істеді. Бүгінде әртүрлі зерттеушілер культуралық колбаларды, конустарды және тіпті бір реттік биореакторларда қолданылатындар сияқты бір реттік қаптарды да пайдаланады.
Жақсы бекітілген өлместендірілген жасуша линияларын өсірумен қатар, көптеген ағзалардың бастапқы экспланттарынан алынған жасушаларды сезімталдық пайда болғанға дейін шектеулі уақыт кезеңі ішінде өсіруге болады. Жасуша миграциясын зерттеуде балық кератоциттері жағдайында өсірілген бастапқы жасушалар зерттеулерде кеңінен қолданылды. Жасушалық қоректік орталарды көпшілігінде қолдануға боладыбасқа.
Өсімдік жасушаларының дақылдары әдетте сұйық ортадағы жасуша суспензиясы дақылдары немесе қатты ортадағы каллус дақылдары ретінде өсіріледі. Дифференциацияланбаған өсімдік жасушалары мен каллустарды өсіру өсімдік өсу гормондары ауксин мен цитокининнің дұрыс тепе-теңдігін қажет етеді.
