Cellekultur er svært avhengig av forhold. De varierer for hver celletype, men består vanligvis av et passende kar med et substrat eller medium som gir de nødvendige næringsstoffene (aminosyrer, karbohydrater, vitaminer, mineraler), vekstfaktorer, hormoner og gasser (CO2, O2) og regulerer det fysiske. -kjemisk miljø (buffer pH, osmotisk trykk, temperatur). De fleste celler krever en overflate eller et kunstig substrat (klebende eller monolagskultur), mens andre kan fritt formeres i et kulturmedium (suspensjonskultur). Levetiden til de fleste celler er genetisk bestemt, men noen cellekulturer har blitt transformert til udødelige celler som vil formere seg på ubestemt tid dersom optimale forhold skapes.
Definition
Sdefinisjonen her er ganske enkel. I praksis refererer begrepet "cellekultur" nå til dyrking av celler avledet fra flercellede eukaryoter, spesielt dyreceller, i motsetning til andre typer kultur. Historisk utvikling og dyrkingsmetoder er nært knyttet til vevskultur og organkultur. Viruskultur er også assosiert med celler som verter for virus.
Historie
Laboratorieteknikker for å skaffe og dyrke celler skilt fra den opprinnelige vevskilden ble mer robuste på midten av 1900-tallet. De viktigste gjennombruddene på dette området ble gjort av forskere fra Yale University.
Gjennombrudd fra midten av århundret
Opprinnelig ble det praktisert å skaffe og dyrke celler for å finne et universalmiddel for mange farlige virus. En rekke forskere har oppdaget at mange virusstammer trygt kan leve, trives og formere seg på kunstig dyrkede dyreceller eller til og med hele organer som holdes autonomt i spesielle flasker. Som regel brukes celler av organer fra dyr som er så nærme mennesker som mulig til slike tester - for eksempel høyere primater som sjimpanser. Alle disse funnene ble gjort på 1940-tallet, da eksperimenter på mennesker var mest relevante av visse grunner.
Methodology
Celler kan isoleres fra vev for ex vivo-kultur på flere måter. De kan lett renses for blod, men bare hvite celler er i stand til å vokse i kultur. Celler kanisoleres fra fast vev ved fordøyelse av den ekstracellulære matrisen ved bruk av enzymer som kollagenase, trypsin eller pronase før vevet omrøres for å frigjøre cellene i suspensjon. Alternativt kan vevsbiter plasseres i vekstmedier og cellene som vokser er tilgjengelige for dyrking. Denne metoden er kjent som eksplantasjonskultur.
Celler som dyrkes direkte fra individet er kjent som primærceller. Med unntak av noen som stammer fra svulster, har de fleste primærcellekulturer en begrenset levetid.
Udødelige og stamceller
En etablert eller udødeliggjort cellelinje har ervervet evnen til å reprodusere på ubestemt tid, enten gjennom tilfeldig mutasjon eller bevisst modifikasjon, slik som kunstig ekspresjon av telomerasegenet. Tallrike cellelinjer er godt kjent som typiske celletyper.
Massekultur av dyrecellelinjer er grunnleggende for produksjon av virale vaksiner og andre bioteknologiske produkter. Kultur av menneskelige stamceller brukes til å utvide antallet og differensiere celler til forskjellige typer egnet for transplantasjon. Human (stam) cellekultur brukes også til å samle molekyler og eksosomer frigjort av stamceller for terapeutiske formål.
Forbindelse med genetikk
Biologiske produkter produsert av rekombinant DNA (rDNA)-teknologi i dyrekulturer inkludererenzymer, syntetiske hormoner, immunbiologiske (monoklonale antistoffer, interleukiner, lymfokiner) og kreftmidler. Mens mange enklere proteiner kan lages ved hjelp av rDNA i bakteriekulturer, må mer komplekse proteiner som er glykosylert (modifisert av karbohydrater) for tiden lages i dyreceller.
Et viktig eksempel på et så komplekst protein er hormonet erytropoietin. Kostnadene ved å dyrke pattedyrcellekulturer er høye, så det pågår forskning for å lage slike komplekse proteiner i insektceller eller i høyerestående planter. Bruken av enkelt embryonale celler og somatiske embryoer som en kilde til direkte genoverføring ved partikkelbombardement, ekspresjon av forbigående gener og konfokal mikroskopi er en av dens anvendelser. Plantecellekultur er den vanligste formen for denne praksisen.
vevskulturer
Vevskultur er dyrking av vev eller celler skilt fra en organisme. Denne prosessen forenkles vanligvis ved å bruke et flytende, halvfast eller fast vekstmedium som buljong eller agar. Vevskultur refererer generelt til dyrking av dyreceller og vev, med det mer spesifikke begrepet som brukes for planter, planteceller og vevskultur. Begrepet "vevskultur" ble laget av den amerikanske patologen Montrose Thomas Burroughs.
Historie om vevskultur
I 1885 fjernet Wilhelm Roux en del av medullærenplater av fosterkylling og opprettholdt den i en varm s altløsning i flere dager, og etablerte det grunnleggende prinsippet for vevskultur. I 1907 demonstrerte zoolog Ross Granville Harrison veksten av embryonale froskeceller som ville gi opphav til nerveceller i koagulert lymfe. I 1913 dyrket E. Steinhardt, C. Israel og R. A. Lambert vacciniavirus i fragmenter av marsvinhornvev. Det var allerede noe mye mer avansert enn plantecellekultur.
Fra fortid til fremtid
Gotlieb Haberlandt var den første som påpekte muligheten for å dyrke isolert plantevev. Han foreslo at denne metoden kunne bestemme evnene til individuelle celler gjennom vevskultur, så vel som den gjensidige påvirkningen av vev på hverandre. Etter hvert som Haberlands opprinnelige påstander ble realisert, begynte vev- og cellekulturteknikker å bli aktivt brukt, noe som førte til nye oppdagelser innen biologi og medisin. Hans opprinnelige idé, presentert i 1902, ble k alt totipotensialitet: "Teoretisk sett er alle planteceller i stand til å produsere en komplett plante." Dyrkingen av cellekulturer på den tiden utviklet seg dramatisk.
I moderne bruk refererer vevskultur generelt til vekst av celler fra vevet til en flercellet organisme in vitro. Cellekulturforholdene er ikke veldig viktige i dette tilfellet. Disse cellene kan være isolert fra en donororganisme, primærceller eller en udødeliggjort cellelinje. Cellene vaskeset kulturmedium som inneholder næringsstoffene og energikildene som er nødvendige for deres overlevelse. Begrepet "vevskultur" brukes ofte om hverandre med cellekultur.
Application
Den bokstavelige betydningen av vevskultur refererer til dyrking av vevsbiter, dvs. eksplantasjonskultur.
Vevskultur er et viktig verktøy for å studere biologien til celler fra flercellede organismer. Den gir en in vitro vevsmodell i et veldefinert miljø som enkelt kan manipuleres og analyseres.
I dyrevevskultur kan celler dyrkes som 2D-monolag (konvensjonell kultur) eller inne i fibrøse stillaser eller geler for å oppnå mer naturalistiske 3D-vevslignende strukturer (3D-kultur). Eric Simon, i en NIH SBIR-bevilgningsrapport fra 1988, viste at elektrospinning kunne brukes til å produsere polymerfiberstillaser i nano- og submikronskala spesielt designet for bruk som celle- og vevssubstrater in vitro.
Denne tidlige bruken av elektrisk ledende fibernett for cellekultur og vevsteknikk viste at forskjellige typer celler ville feste seg og spre seg på polykarbonatfibre. Det har blitt observert at i motsetning til den flate morfologien som vanligvis sees i 2D-kultur, viser celler dyrket på elektriske ledningsfibre en mer avrundet 3D-morfologi som vanligvis sees i in vivo-vev.
KulturSpesielt plantevev er assosiert med dyrking av hele planter fra små biter av plantefibre dyrket i et medium.
Forskjeller i modeller
Forskning innen vevsteknikk, stamceller og molekylærbiologi innebærer først og fremst dyrking av cellekulturer på flate plastfat. Denne metoden er kjent som todimensjonal (2D) cellekultur og ble først utviklet av Wilhelm Roux, som i 1885 fjernet en del av medullærplaten til en embryonal kylling og holdt den i varmt s altvann i flere dager på flatt glass.
Fra fremskrittet innen polymerteknologi har den moderne standard plastskålen for todimensjonal cellekultur, ofte kjent som petriskålen, dukket opp. Julius Richard Petri, en tysk bakteriolog, vanligvis kreditert i den vitenskapelige litteraturen som oppfinneren av denne oppfinnelsen, jobbet som assistent for Robert Koch. I dag bruker forskjellige forskere også kulturkolber, kjegler og til og med engangsposer som de som brukes i engangsbioreaktorer.
Foruten dyrking av veletablerte udødeliggjorte cellelinjer, kan celler fra primære eksplantater av mange organismer dyrkes i en begrenset periode inntil mottakelighet oppstår. Dyrkede primærceller har vært mye brukt i forskning, som i tilfellet med fiskekeratocytter i cellemigrasjonsstudier. Cellekulturmedier kan brukes i de flesteannerledes.
Plantecellekulturer dyrkes vanligvis som cellesuspensjonskulturer i flytende medium eller i calluskulturer på faste medier. Kulturen av udifferensierte planteceller og kalli krever en riktig balanse mellom planteveksthormonene auxin og cytokinin.
