Ang kultura ng cell ay lubos na nakadepende sa mga kundisyon. Nag-iiba-iba ang mga ito para sa bawat uri ng cell, ngunit kadalasang binubuo ng angkop na sisidlan na may substrate o medium na nagbibigay ng mga kinakailangang sustansya (amino acids, carbohydrates, bitamina, mineral), growth factor, hormones at gases (CO2, O2) at kinokontrol ang physico -kapaligiran ng kemikal (buffer pH, osmotic pressure, temperatura). Karamihan sa mga cell ay nangangailangan ng ibabaw o artipisyal na substrate (adhesive o monolayer culture), habang ang iba ay maaaring malayang palaganapin sa isang culture medium (suspension culture). Ang haba ng buhay ng karamihan sa mga cell ay genetically tinutukoy, ngunit ang ilang mga cell culture ay na-transform sa imortal na mga cell na magpaparami nang walang katiyakan kung ang pinakamainam na mga kondisyon ay nilikha.
Definition
Sang kahulugan dito ay medyo simple. Sa pagsasagawa, ang terminong "cell culture" ay tumutukoy na ngayon sa paglilinang ng mga cell na nagmula sa multicellular eukaryotes, lalo na ang mga selula ng hayop, kumpara sa iba pang mga uri ng kultura. Ang makasaysayang pag-unlad at mga pamamaraan ng kultura ay malapit na nauugnay sa tissue culture at organ culture. Ang kultura ng virus ay nauugnay din sa mga cell bilang host ng mga virus.
Kasaysayan
Ang mga diskarte sa laboratoryo para sa pagkuha at pag-culture ng mga cell na hiwalay sa orihinal na pinagmumulan ng tissue ay naging mas matatag sa kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ang mga pangunahing tagumpay sa lugar na ito ay ginawa ng mga siyentipiko mula sa Yale University.
Mid-Century Breakthrough
Orihinal, ang pagkuha at pag-culture ng mga cell ay ginawa upang makahanap ng panlunas sa lahat para sa maraming mapanganib na mga virus. Natuklasan ng isang bilang ng mga mananaliksik na maraming mga strain ng mga virus ang maaaring ligtas na mabuhay, umunlad at dumami sa artipisyal na lumaki na mga selula ng hayop o kahit sa buong mga organo na pinananatiling autonomously sa mga espesyal na flasks. Bilang isang patakaran, ang mga cell ng mga organo ng mga hayop na mas malapit hangga't maaari sa mga tao ay ginagamit para sa mga naturang pagsubok - halimbawa, mas mataas na mga primata tulad ng mga chimpanzee. Ang lahat ng mga pagtuklas na ito ay ginawa noong 1940s, kung kailan ang mga eksperimento sa mga tao ay pinakanauugnay sa ilang partikular na dahilan.
Methodology
Ang mga cell ay maaaring ihiwalay sa mga tissue para sa ex vivo culture sa ilang paraan. Madali silang maalis sa dugo, ngunit ang mga puting selula lamang ang may kakayahang lumaki sa kultura. Maaari ang mga cellihiwalay mula sa solid tissues sa pamamagitan ng digestion ng extracellular matrix gamit ang mga enzymes gaya ng collagenase, trypsin, o pronase bago pukawin ang tissue upang palabasin ang mga cell sa suspension. Bilang kahalili, ang mga piraso ng tissue ay maaaring ilagay sa growth media at ang mga cell na lumalaki ay magagamit para sa kultura. Ang pamamaraang ito ay kilala bilang explant culture.
Ang mga cell na direktang na-culture mula sa paksa ay kilala bilang pangunahing mga cell. Maliban sa ilang nagmula sa mga tumor, karamihan sa mga pangunahing cell culture ay may limitadong habang-buhay.
Immortals at stem cell
Ang isang itinatag o imortalized na linya ng cell ay nakakuha ng kakayahang magparami nang walang katapusan, alinman sa pamamagitan ng random na mutation o sinasadyang pagbabago, tulad ng artipisyal na pagpapahayag ng telomerase gene. Maraming linya ng cell ang kilala bilang karaniwang mga uri ng cell.
Mass culture ng animal cell lines ay mahalaga sa paggawa ng mga viral vaccine at iba pang produktong biotechnology. Ang kultura ng mga stem cell ng tao ay ginagamit upang palawakin ang kanilang mga bilang at pag-iba-iba ang mga cell sa iba't ibang uri na angkop para sa paglipat. Ginagamit din ang kultura ng human (stem) cell upang mangolekta ng mga molecule at exosome na inilabas ng mga stem cell para sa mga therapeutic purpose.
Koneksyon sa genetics
Ang mga produktong biyolohikal na ginawa ng teknolohiyang recombinant DNA (rDNA) sa mga kultura ng hayop ay kinabibilanganenzymes, synthetic hormones, immunobiological (monoclonal antibodies, interleukins, lymphokines) at mga ahente ng anticancer. Bagama't maraming mas simpleng protina ang maaaring gawin gamit ang rDNA sa mga bacterial culture, ang mas kumplikadong mga protina na glycosylated (binago ng carbohydrates) ay dapat na kasalukuyang ginawa sa mga selula ng hayop.
Ang isang mahalagang halimbawa ng naturang kumplikadong protina ay ang hormone na erythropoietin. Ang mga gastos sa lumalaking mammalian cell culture ay mataas, kaya ang pananaliksik ay isinasagawa upang lumikha ng mga kumplikadong protina sa mga selula ng insekto o sa mas matataas na halaman. Ang paggamit ng mga single embryonic cell at somatic embryo bilang pinagmumulan ng direktang paglipat ng gene sa pamamagitan ng particle bombardment, pagpapahayag ng transient genes, at confocal microscopy ay isa sa mga aplikasyon nito. Ang plant cell culture ang pinakakaraniwang anyo ng pagsasanay na ito.
Mga tissue culture
Ang
Tissue culture ay ang paglilinang ng mga tissue o mga cell na nahiwalay sa isang organismo. Ang prosesong ito ay kadalasang pinapadali gamit ang isang likido, semi-solid, o solidong medium ng paglago tulad ng sabaw o agar. Karaniwang tumutukoy ang tissue culture sa kultura ng mga selula at tissue ng hayop, na may mas partikular na terminong ginagamit para sa mga halaman, cell ng halaman at tissue culture. Ang terminong "kultura ng tissue" ay nilikha ng American pathologist na si Montrose Thomas Burroughs.
Kasaysayan ng tissue culture
Noong 1885, inalis ni Wilhelm Roux ang isang seksyon ng medullarymga plato ng pangsanggol na manok at pinananatili ito sa isang mainit na solusyon sa asin sa loob ng ilang araw, na nagtatatag ng pangunahing prinsipyo ng tissue culture. Noong 1907, ipinakita ng zoologist na si Ross Granville Harrison ang paglaki ng mga embryonic frog cells na magbubunga ng nerve cells sa clotted lymph. Noong 1913, nilinang nina E. Steinhardt, C. Israel, at R. A. Lambert ang vaccinia virus sa mga fragment ng tissue ng sungay ng guinea pig. Ito ay isang bagay na mas advanced kaysa sa plant cell culture.
Mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap
Gotlieb Haberlandt ang unang nagturo ng posibilidad ng paglilinang ng mga nakahiwalay na tisyu ng halaman. Iminungkahi niya na ang pamamaraang ito ay maaaring matukoy ang mga kakayahan ng mga indibidwal na mga cell sa pamamagitan ng tissue culture, pati na rin ang mutual na impluwensya ng mga tisyu sa bawat isa. Habang ang mga orihinal na paghahabol ng Haberland ay natanto, ang mga diskarte sa tissue at cell culture ay nagsimulang aktibong gamitin, na humahantong sa mga bagong pagtuklas sa biology at medisina. Ang kanyang orihinal na ideya, na ipinakita noong 1902, ay tinawag na totipotentiality: "Theoretically, lahat ng mga cell ng halaman ay may kakayahang gumawa ng isang kumpletong halaman." Ang paglilinang ng mga cell culture noong panahong iyon ay sumulong nang husto.
Sa modernong paggamit, ang tissue culture ay karaniwang tumutukoy sa paglaki ng mga cell mula sa tissue ng isang multicellular organism sa vitro. Ang mga kondisyon ng cell culture ay hindi masyadong mahalaga sa kasong ito. Ang mga cell na ito ay maaaring ihiwalay mula sa isang donor organism, pangunahing mga cell, o isang imortalized na linya ng cell. Ang mga cell ay naghuhugasisang daluyan ng kultura na naglalaman ng mga sustansya at pinagmumulan ng enerhiya na kailangan para sa kanilang kaligtasan. Ang terminong "kultura ng tissue" ay kadalasang ginagamit na kapalit ng kultura ng cell.
Application
Ang literal na kahulugan ng tissue culture ay tumutukoy sa paglilinang ng mga piraso ng tissue, ibig sabihin, explant culture.
Ang tissue culture ay isang mahalagang tool para sa pag-aaral ng biology ng mga cell mula sa mga multicellular organism. Nagbibigay ito ng in vitro tissue model sa isang mahusay na tinukoy na kapaligiran na madaling manipulahin at masuri.
Sa animal tissue culture, ang mga cell ay maaaring palaguin bilang 2D monolayer (conventional culture) o sa loob ng fibrous scaffolds o gels para magkaroon ng mas naturalistic na 3D tissue-like structure (3D culture). Eric Simon, sa isang ulat ng grant ng NIH SBIR noong 1988, ay nagpakita na ang electrospinning ay maaaring gamitin upang makabuo ng nano- at submicron-scale polymer fiber scaffold na partikular na idinisenyo para gamitin bilang cell at tissue substrates sa vitro.
Itong maagang paggamit ng electrically conductive fiber grids para sa cell culture at tissue engineering ay nagpakita na ang iba't ibang uri ng mga cell ay dumidikit at dadami sa polycarbonate fibers. Napagmasdan na, sa kaibahan sa flattened morphology na karaniwang nakikita sa 2D culture, ang mga cell na lumaki sa mga electrical cord fibers ay nagpapakita ng mas bilugan na 3D morphology na karaniwang nakikita sa in vivo tissues.
KulturaAng tissue ng halaman, sa partikular, ay nauugnay sa paglaki ng buong halaman mula sa maliliit na piraso ng mga hibla ng halaman na nilinang sa isang medium.
Mga pagkakaiba sa mga modelo
Ang pananaliksik sa tissue engineering, stem cell at molecular biology ay pangunahing kinasasangkutan ng lumalaking cell culture sa mga flat plastic dish. Ang pamamaraang ito ay kilala bilang two-dimensional (2D) cell culture at unang binuo ni Wilhelm Roux, na noong 1885 ay nagtanggal ng bahagi ng medullary plate ng isang embryonic na manok at itinago ito sa mainit na asin sa loob ng ilang araw sa flat glass.
Mula sa pagsulong ng teknolohiyang polymer, lumitaw ang modernong karaniwang plastic dish para sa two-dimensional cell culture, na karaniwang kilala bilang petri dish, ay lumitaw. Si Julius Richard Petri, isang German bacteriologist, na karaniwang kinikilala sa siyentipikong panitikan bilang ang imbentor ng imbensyon na ito, ay nagtrabaho bilang isang katulong ni Robert Koch. Sa ngayon, gumagamit na rin ang iba't ibang mananaliksik ng mga culture flasks, cone, at maging mga disposable bag tulad ng mga ginagamit sa disposable bioreactors.
Bukod sa kultura ng maayos na imortalized na mga linya ng cell, ang mga cell mula sa mga pangunahing explant ng maraming organismo ay maaaring i-culture sa loob ng limitadong yugto ng panahon hanggang sa mangyari ang pagkamaramdamin. Ang mga culture na pangunahing selula ay malawakang ginagamit sa pananaliksik, tulad ng sa kaso ng mga keratocyte ng isda sa mga pag-aaral sa paglilipat ng cell. Maaaring gamitin ang cell culture media sa karamihaniba.
Ang mga kultura ng cell ng halaman ay karaniwang lumalago bilang mga kultura ng pagsususpinde ng cell sa likidong media o sa mga kultura ng kalyo sa solid media. Ang kultura ng mga hindi natukoy na selula ng halaman at calli ay nangangailangan ng tamang balanse ng mga hormone sa paglago ng halaman na auxin at cytokinin.
