Ühekihilised rakukultuurid. Rakukultuur. Rakendus biotehnoloogias

S. Ringer töötas välja soolalahuse, mis sisaldas naatrium-, kaalium-, kaltsium- ja magneesiumkloriide, et säilitada väljaspool keha olevat loomade südamelööke. 1885. aastal kehtestas Wilhelm Roux koekultuuri põhimõtte, eraldades kana embrüolt osa luuüdist ja hoides seda mitu päeva soojas soolalahuses. Ross Granville Harrison, kes töötas Johns Hopkinsi meditsiinikoolis ja seejärel Yale'i ülikoolis, avaldas oma katsete tulemused aastatel 1907–1910, luues koekultuuri metoodika. 1910. aastal kutsus Peyton Routh, kes töötas kana sarkoomi rakukultuuriga, tervetel loomadel kasvajate tekke. See viis hiljem onkogeensete viiruste avastamiseni (Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhind 1966).

Rakukultuuritehnikad arenesid märkimisväärselt 1940. ja 1950. aastatel seoses viroloogia valdkonna uurimistööga. Viiruste kasvatamine rakukultuurides on võimaldanud saada puhast viirusmaterjali vaktsiinide tootmiseks. Poliomüeliidi vaktsiin oli üks esimesi rakukultuuritehnoloogia abil massiliselt toodetud ravimeid. 1954. aastal said Enders, Weller ja Robbins Nobeli preemia "poliomüeliidi viiruse võime koekultuurides kasvamise avastamise eest". 1952. aastal saadi teada-tuntud inimese vähi rakuliin HeLa.

Kasvatamise põhiprintsiibid

Rakkude isoleerimine

Väljaspool keha kasvatamiseks saab elusrakke saada mitmel viisil. Rakke saab verest eraldada, kuid kultuuris on võimelised kasvama ainult leukotsüüdid. Mononukleaarseid rakke saab eraldada pehmetest kudedest, kasutades ensüüme nagu kollagenaas, trüpsiin, pronaas, mis hävitavad rakuvälist maatriksit. Lisaks võib toitekeskkonda asetada koetükke.

Otse objektilt (ex vivo) võetud rakukultuure nimetatakse primaarseteks. Enamiku primaarsete rakkude eluiga, välja arvatud kasvajarakud, on piiratud. Teatud arvu jagunemiste järel muutuvad need rakud vanaks ja lakkavad jagunemast, kuigi nad ei pruugi elujõulisust kaotada.

On immortaliseeritud (“surematud”) rakuliine, mis võivad lõpmatuseni paljuneda. Enamikus kasvajarakkudes on see võime juhusliku mutatsiooni tagajärg, kuid mõnes laboratoorses rakuliinis omandatakse see kunstlikult, telomeraasi geeni aktiveerimise teel.

Rakukultuur

Rakke kasvatatakse spetsiaalses toitekeskkonnas konstantsel temperatuuril ja tavaliselt vajavad imetajarakud ka spetsiaalset gaasikeskkonda, mida hoitakse rakukultuuri inkubaatoris. Üldjuhul on reguleeritud süsihappegaasi ja veeauru kontsentratsioon õhus, kuid mõnikord ka hapniku kontsentratsioon. Erinevate rakukultuuride toitesöötmed erinevad koostise, pH, glükoosi kontsentratsiooni, kasvufaktorite koostise jms poolest. Kultuurisöötmes kasutatavad kasvufaktorid lisatakse kõige sagedamini koos vereseerumiga. Üheks riskiteguriks on sel juhul rakukultuuri nakatumise võimalus prioonide või viirustega. Kasvatamisel on üheks oluliseks eesmärgiks saastunud koostisosade kasutamise välistamine või minimeerimine. Praktikas seda aga alati ei saavutata. Parim, aga ka kallim viis on lisada vadaku asemel puhastatud kasvufaktoreid.

Inimese rakkude kultiveerimine on mõnevõrra vastuolus bioeetika reeglitega, kuna isoleeritult kasvatatud rakud võivad vanemorganismist kauem elada ja neid kasutatakse siis katsetamiseks või uute ravimeetodite väljatöötamiseks ja sellest kasu saamiseks. Esimese otsuse selles valdkonnas tegi California ülemkohus kohtuasjas John Moore vs California University, mis leidis, et patsientidel ei ole omandiõigust rakuliinidele, mis on saadud nende nõusolekul eemaldatud elunditest.

Hübridoom

Rakukultuuride kasutamine

Massrakukultuur on viirusvaktsiinide ja mitmesuguste biotehnoloogiliste toodete tööstusliku tootmise aluseks.

Biotehnoloogia tooted

Tööstuslik meetod rakukultuuridest toodab selliseid tooteid nagu ensüümid, sünteetilised hormoonid, monoklonaalsed antikehad, interleukiinid, lümfokiinid, kasvajavastased ravimid. Kuigi paljusid lihtsaid valke saab rDNA-ga bakterikultuurides suhteliselt lihtsalt kätte saada, saab keerulisemaid valke, näiteks glükoproteiine, praegu saada ainult loomarakkudest. Üks neist olulistest valkudest on hormoon erütropoetiin. Imetajate rakukultuuride kasvatamise hind on üsna kõrge, mistõttu praegu uuritakse võimalust toota kompleksvalke putukate või kõrgemate taimede rakukultuurides.

Koekultuur

Rakukultuur on koekultuuritehnoloogia ja koetehnoloogia lahutamatu osa, kuna see määrab aluse rakkude kasvatamiseks ja nende elujõulises seisundis hoidmiseks ex vivo.

Vaktsiinid

Rakukultuuritehnikaid kasutades toodetakse praegu poliomüeliidi, leetrite, mumpsi, punetiste, tuulerõugete vaktsiine. H5N1 gripipandeemia ohu tõttu rahastab Ameerika Ühendriikide valitsus praegu rakukultuure kasutava lindude gripi vaktsiini uurimist.

Mitteimetajate rakukultuurid

Taimede rakukultuurid

Taimerakukultuure kasvatatakse tavaliselt kas suspensioonina vedelas toitainekeskkonnas või kallusekultuurina tahkel toitainealusel. Diferentseerumata rakkude ja kalluse kasvatamine eeldab taimekasvuhormoonide auksiinide ja tsütokiniinide teatud tasakaalu säilitamist.

Bakteri-, pärmikultuurid

Peamine artikkel: Bakterikultuur

Väikese arvu bakteri- ja pärmirakkude kultiveerimiseks plaaditakse rakud želatiinil või agar-agaril põhinevale tahkele toitekeskkonnale. Masstootmiseks kasutatakse kasvatamist vedelas toitainekeskkonnas (puljongis).

Viiruskultuurid

I. Rakukultuurid

Levinumad on ühekihilised rakukultuurid, mida saab jagada 1) primaarseks (peamiselt trüpsiinitud), 2) poolpidevaks (diploidseks) ja 3) pidevaks.

Päritolu järgi need liigitatakse embrüonaalseteks, kasvajalisteks ja täiskasvanud organismideks; morfogeneesi teel- fibroblastiline, epiteel jne.

Esmane Rakukultuurid on mis tahes inimese või looma koe rakud, millel on võime kasvada monokihina spetsiaalse toitekeskkonnaga kaetud plast- või klaaspinnal. Selliste põllukultuuride eluiga on piiratud. Igal konkreetsel juhul saadakse need koest pärast mehaanilist jahvatamist, töötlemist proteolüütiliste ensüümidega ja rakkude arvu standardiseerimist. Ahvide neerudest, inimese embrüonaalsetest neerudest, inimese amnioni ja kanaembrüodest saadud primaarseid kultuure kasutatakse laialdaselt viiruste eraldamiseks ja akumuleerimiseks, samuti viirusvaktsiinide tootmiseks.

Poolnahast(või diploidne ) rakukultuurid – sama tüüpi rakud, mis taluvad in vitro kuni 50–100 passaaži, säilitades samal ajal oma esialgse diploidse kromosoomikomplekti. Inimese embrüonaalsete fibroblastide diploidseid tüvesid kasutatakse nii viirusnakkuste diagnoosimiseks kui ka viirusvaktsiinide tootmiseks.

Pidev rakuliinidele on iseloomulik potentsiaalne surematus ja heteroploidne kariotüüp.

Siirdatud liinide allikaks on primaarsed rakukultuurid (näiteks SOC, PES, VNK-21 - ühepäevaste süüria hamstrite neerudest; PMS - merisea neerudest jne) üksikud rakud mis kipuvad lõputult in vitro paljunema. Muutuste kogumit, mis viib selliste tunnuste ilmnemiseni rakkudest, nimetatakse transformatsiooniks ja pidevate koekultuuride rakke nimetatakse transformeerituks.

Teine siirdatavate rakuliinide allikas on pahaloomulised kasvajad. Sel juhul toimub raku transformatsioon in vivo. Viroloogilises praktikas kasutatakse kõige sagedamini järgmisi siirdatud rakkude ridu: HeLa - saadud emakakaela kartsinoomist; Ner-2 - kõri kartsinoomist; Detroit-6 - kopsuvähi metastaasidest luuüdi; RH - inimese neerudest.

Rakkude kultiveerimiseks on vaja toitekeskkonda, mis vastavalt otstarbele jagunevad kasvu- ja tugisöötmeteks. Kasvukeskkond peab sisaldama rohkem toitaineid, et tagada rakkude aktiivne proliferatsioon ühekihilise kihi moodustamiseks. Tugikeskkond peaks tagama ainult rakkude ellujäämise juba moodustunud monokihis viiruste paljunemise ajal rakus.

Laialdaselt kasutatakse standardseid sünteetilisi kandjaid, nagu sünteetilised kandjad 199 ja Eagle'i kandjad. Olenemata eesmärgist on kõik rakukultuurisöötmed valmistatud tasakaalustatud soolalahusest. Enamasti on see Hanksi lahendus. Enamiku kasvusöötmete lahutamatuks komponendiks on loomavereseerum (vasikas, veis, hobune), ilma 5-10% olemasoluta ei toimu rakkude paljunemist ja ühekihilist moodustumist. Seerum ei kuulu hooldusvahendi hulka.

I. Rakukultuurid – mõiste ja liigid. Kategooria "I. Rakukultuurid" klassifikatsioon ja tunnused 2017, 2018.

Rakukultuurid

Rakukultuuri tehnoloogia hõlmab rakkude kasvatamist väljaspool elusorganisme.

Taimede rakukultuurid

Taimerakukultuurid ei ole mitte ainult oluline samm transgeensete taimede loomisel, vaid ka keskkonnasõbralikud ja majanduslikult põhjendatud terapeutiliste omadustega looduslike toodete allikas, nagu paklitakseel, mida leidub jugapuu puidus ja mida turustatakse keemiaravi ravimina nimega Taxol. Taimerakukultuure kasutatakse ka toiduainetööstuses maitse- ja värvainetena kasutatavate ainete tootmiseks.

Putukate rakukultuurid

Putukarakukultuuride uurimine ja kasutamine avardab võimalusi arendada ja kasutada inimesel bioloogilisi mõjureid, mis hävitavad putukahjureid, kuid ei mõjuta kasulike putukate elujõulisust ega akumuleeru keskkonda. Hoolimata asjaolust, et kahjuritõrje bioloogiliste meetodite eelised on tuntud juba pikka aega, on selliste bioloogiliselt aktiivsete ainete ja patogeenide tootmine putukatele ja mikroorganismidele tööstuslikes kogustes väga keeruline. Putukarakukultuuride kasutamine võib selle probleemi täielikult lahendada. Lisaks, nagu taimerakke, saab putukarakke kasutada ravimite sünteesimiseks. Seda väljavaadet uuritakse praegu aktiivselt. Lisaks uuritakse võimalust kasutada putukarakke VLP-vaktsiinide (viirusetaoliste osakeste) tootmiseks selliste nakkushaiguste, nagu SARS ja gripp, raviks. See meetod võib oluliselt vähendada kulusid ja kõrvaldada traditsioonilise kanamunade kasutamisega seotud ohutusprobleemid.

Imetajate rakukultuurid

Imetajate rakukultuurid on aastakümneid olnud üks peamisi tööriistu, mida loomakasvatusspetsialistid on kasutanud. Laboritingimustes viljastatakse silmapaistvate omadustega lehmade munad vastavate pullide spermaga. Saadud embrüoid kasvatatakse in vitro mitu päeva, seejärel siirdatakse need surrogaatemade emakasse. Sama tehnika on ka inimeste kehavälise viljastamise aluseks.

Praegu ulatub imetajate rakukultuuride kasutamine kunstlikust viljastamisest palju kaugemale. Imetajarakud võivad täiendada ja võib-olla ühel päeval asendada loomade kasutamist uute ravimite ohutuse ja tõhususe testimiseks. Lisaks saab sarnaselt taime- ja putukarakkudega ka imetajate rakke kasutada ravimite sünteesimiseks, eriti mõningate loomsete valkude sünteesimiseks, mis on geneetiliselt muundatud mikroorganismide poolt sünteesimiseks liiga keerulised. Näiteks sünteesitakse monoklonaalseid antikehi spetsiifiliselt imetajate rakukultuurides.

Teadlased kaaluvad ka võimalust kasutada imetajate rakke vaktsiinide tootmiseks. 2005. aastal sõlmis USA tervishoiu- ja personaliministeerium Sanofi Pasteuriga 97 miljoni dollari suuruse lepingu. Ettevõtte spetsialistide ülesanne on töötada välja meetodid imetajate rakkude kultiveerimiseks, et kiirendada gripivaktsiinide väljatöötamist ja vastavalt suurendada inimkonna valmisolekut pandeemiaks.

Kultuuripõhised teraapiad täiskasvanud tüvirakud, mida leidub mõnes kehakoes (luuüdis, rasvkoes, ajus jne), võtavad peagi ka oma õige koha kliinilises praktikas. Teadlased on leidnud, et keha saab kasutada tüvirakke kahjustatud koe parandamiseks. Täiskasvanute vereloome tüvirakke on pikka aega kasutatud luuüdi siirdamiseks. Need on vajalikud igat tüüpi vererakkude küpsemise ja moodustumise protsesside taastamiseks. Selliseid rakke saab nabaväädiverest suurtes kogustes, kuid nende eraldamine on üsna keeruline protsess.

Teadlased töötavad praegu meetodite kallal, et isoleerida tüvirakud platsentast ja rasvkoest. Mitmed spetsialistid tegelevad aktiivselt rakkude ümberprogrammeerimise meetodite väljatöötamisega - keha küpsete rakkude, näiteks naharakkude, diferentseerumata olekusse viimisega ja nende diferentseerumise stimuleerimisega vajaliku koetüübi rakkudeks.

Embrüonaalsed tüvirakud

Kasutamine embrüonaalsed tüvirakud peetakse ka paljude haiguste potentsiaalseks raviks. Nagu nimigi ütleb, saadakse embrüonaalsed rakud embrüotest, täpsemalt neist, mis arenevad in vitro viljastatud munarakkudest (in vitro viljastamise kliinikud) ja antakse doonori nõusolekul teadlastele teaduslikuks kasutamiseks. Tavaliselt kasutatakse blastotsüste – 4-5 päeva vanuseid embrüoid, mis mikroskoobi all näevad välja nagu pallikesed, mis koosnevad mitmesajast rakust.

Inimese embrüonaalsete tüvirakkude isoleerimiseks viiakse blastotsüsti sisemine rakumass toitainerikkasse söötmesse, kus rakud hakkavad aktiivselt jagunema. Mõne päeva jooksul katavad rakud kogu kultiveerimisplaadi pinna. Seejärel koguvad teadlased jagunevad rakud, jagavad need tükkideks ja asetavad uutele plaatidele. Rakkude uutesse plaatidesse teisaldamise protsessi nimetatakse uuesti külvamine ja seda saab korrata mitu korda mitme kuu jooksul. Rakkude subkultuuri tsüklit nimetatakse läbipääs. Embrüonaalseid tüvirakke, mis on kultuuris eksisteerinud kuus või enam kuud ilma diferentseerumiseta (st on säilinud pluripotentsed – on võimelised diferentseeruma mis tahes kehakoe rakkudeks) ja säilitavad normaalse geenikomplekti, nimetatakse nn. embrüonaalne tüviraku liin.

Kultiveerimisplaadi sisepind on sageli kaetud hiire embrüote naharakkudega, mida on geneetiliselt muundatud nii, et need ei ole võimelised jagunema. Need rakud moodustavad toitekihi - "toitainete substraadi", tänu millele kinnituvad embrüonaalsed rakud pinnale. Teadlased püüavad olemasolevat meetodit täiustada ja kaotada vajadus hiirerakkude kasutamise järele, kuna nende olemasolu toob alati kaasa viiruseosakeste ja hiirevalkude sattumise inimrakkude kultuuri, mis võib põhjustada allergilist reaktsiooni.

Tüvirakuteraapia ja koetehnoloogia maksimaalne väärtus on saavutatav, kui terapeutilised tüvirakud ja neist kasvatatud koed on geneetiliselt identsed retsipiendi rakkudega. Seega, kui patsient ise ei ole nende allikas, tuleb tüvirakke modifitseerida, asendades nende geneetilise materjali retsipiendi geenidega ja alles seejärel diferentseerida kindlat tüüpi rakkudeks. Praegu saab geneetilise materjali asendamise ja ümberprogrammeerimise protseduuri edukalt läbi viia ainult embrüonaalsete tüvirakkudega.

1966).

Rakukultuuritehnikad arenesid märkimisväärselt 1940. ja 1950. aastatel seoses viroloogia valdkonna uurimistööga. Viiruste kasvatamine rakukultuurides võimaldas saada puhast viirusmaterjali vaktsiinide tootmiseks. Poliomüeliidi vaktsiin oli üks esimesi rakukultuuritehnoloogia abil massiliselt toodetud ravimeid. 1954. aastal said Enders, Weller ja Robbins Nobeli preemia "poliomüeliidi viiruse võime koekultuurides kasvamise avastamise eest". 1952. aastal saadi teada-tuntud inimese vähi rakuliin HeLa.

Kasvatamise põhiprintsiibid

Rakkude isoleerimine

Väljaspool keha kasvatamiseks saab elusrakke saada mitmel viisil. Rakke saab verest eraldada, kuid kultuuris on võimelised kasvama ainult leukotsüüdid. Mononukleaarseid rakke saab eraldada pehmetest kudedest, kasutades ensüüme nagu kollagenaas, trüpsiin, pronaas, mis hävitavad rakuvälist maatriksit. Lisaks saab toitekeskkonda asetada koetükke ja materjale.

Otse objektilt (ex vivo) võetud rakukultuure nimetatakse primaarseteks. Enamiku primaarsete rakkude eluiga, välja arvatud kasvajarakud, on piiratud. Pärast teatud arvu jagunemisi muutuvad need rakud vanaks ja lõpetavad jagunemise, kuigi võivad siiski jääda elujõuliseks.

On immortaliseeritud (“surematud”) rakuliine, mis võivad lõpmatuseni paljuneda. Enamikus kasvajarakkudes on see võime juhusliku mutatsiooni tagajärg, kuid mõnes laboratoorses rakuliinis omandatakse see kunstlikult, telomeraasi geeni aktiveerimise teel.

Rakukultuur

Rakke kasvatatakse spetsiaalsetes toitainetes konstantsel temperatuuril. Taimerakukultuurid kasutavad kontrollitud valgustust ja imetajate rakud vajavad tavaliselt ka spetsiaalset gaasikeskkonda, mida hoitakse rakukultuuri inkubaatoris. Üldjuhul on reguleeritud süsihappegaasi ja veeauru kontsentratsioon õhus, kuid mõnikord ka hapniku kontsentratsioon. Erinevate rakukultuuride toitesöötmed erinevad koostise, glükoosikontsentratsiooni, kasvufaktorite koostise jms poolest. Imetajate rakukultuurisöötmes kasutatavad kasvufaktorid lisatakse kõige sagedamini koos vereseerumiga. Üheks riskiteguriks on sel juhul rakukultuuri nakatumise võimalus prioonide või viirustega. Kasvatamisel on üheks oluliseks eesmärgiks saastunud koostisosade kasutamise välistamine või minimeerimine. Praktikas seda aga alati ei saavutata. Parim, aga ka kallim viis on lisada vadaku asemel puhastatud kasvufaktoreid.

Rakuliinide ristsaastumine

Rakukultuuridega töötades võivad teadlased kokku puutuda ristsaastumise probleemidega.

Kasvavate rakkude omadused

Rakkude kasvatamisel võib pideva jagunemise tõttu neid kultuuris olla liiga palju ja selle tulemusena tekivad järgmised probleemid:

• Eritusproduktide, sealhulgas toksiliste, kogunemine toitainekeskkonda.
• Surnud rakkude kogunemine kultuuri, mis on lakanud funktsioneerimast.
• Suure hulga rakkude kuhjumine avaldab negatiivset mõju rakutsüklile, kasv ja jagunemine aeglustuvad ning rakud hakkavad vananema ja surema (kontaktkasvu pärssimine).
• Samal põhjusel võib alata rakkude diferentseerumine.

Rakukultuuride normaalse funktsioneerimise säilitamiseks ja ka negatiivsete nähtuste vältimiseks vahetatakse perioodiliselt toitekeskkonda, teostatakse rakkude passaaži ja transfektsiooni. Kultuuride bakterite, pärmi või muude rakuliinidega saastumise vältimiseks tehakse kõik manipulatsioonid tavaliselt aseptiliselt steriilses karbis. Mikrofloora pärssimiseks võib toitekeskkonnale lisada antibiootikume (penitsilliin, streptomütsiin) ja seenevastaseid ravimeid (amfoteritsiin B).

Inimese rakkude kultiveerimine on mõnevõrra vastuolus bioeetika reeglitega, kuna isoleeritult kasvatatud rakud võivad vanemorganismist kauem elada ja neid kasutatakse siis katsetamiseks või uute ravimeetodite väljatöötamiseks ja sellest kasu saamiseks. Esimese otsuse selles valdkonnas tegi California ülemkohus kohtuasjas John Moore vs California University, mis leidis, et patsientidel ei ole omandiõigust rakuliinidele, mis on saadud nende nõusolekul eemaldatud elunditest.

Hübridoom

Rakukultuuride kasutamine

Massrakukultuur on viirusvaktsiinide ja mitmesuguste biotehnoloogiliste toodete tööstusliku tootmise aluseks.

Biotehnoloogia tooted

Tööstuslikult saadakse rakukultuuridest selliseid tooteid nagu ensüümid, sünteetilised hormoonid, monoklonaalsed antikehad, interleukiinid, lümfokiinid ja kasvajavastased ravimid. Kuigi paljusid lihtsaid valke saab rDNA-ga bakterikultuurides suhteliselt lihtsalt kätte saada, saab keerulisemaid valke, näiteks glükoproteiine, praegu saada ainult loomarakkudest. Üks neist olulistest valkudest on hormoon erütropoetiin. Imetajate rakukultuuride kasvatamise hind on üsna kõrge, mistõttu praegu uuritakse võimalust toota kompleksvalke putukate või kõrgemate taimede rakukultuurides.

Koekultuur

Rakukultuur on koekultuuritehnoloogia ja koetehnoloogia lahutamatu osa, kuna see määrab aluse rakkude kasvatamiseks ja nende elujõulises seisundis hoidmiseks ex vivo.

Vaktsiinid

Rakukultuuritehnikaid kasutades toodetakse praegu poliomüeliidi, leetrite, mumpsi, punetiste, tuulerõugete vaktsiine. H5N1 viirustüvest põhjustatud gripipandeemia ohu tõttu rahastab USA valitsus praegu uuringuid, et saada rakukultuure kasutades linnugripivaktsiin.

Mitteimetajate rakukultuurid

Taimede rakukultuurid

Taimerakukultuure kasvatatakse tavaliselt kas suspensioonina vedelas toitainekeskkonnas või kallusekultuurina tahkel toitainealusel. Diferentseerumata rakkude ja kalluse kasvatamine eeldab taime kasvuhormoonide, auksiinide ja tsütokiniinide teatud tasakaalu säilitamist.

Bakteri-, pärmikultuurid

Peamine artikkel: Bakterikultuur

Väikese arvu bakteri- ja pärmirakkude kultiveerimiseks plaaditakse rakud želatiinil või agar-agaril põhinevale tahkele toitekeskkonnale. Masstootmiseks kasutatakse kasvatamist vedelas toitainekeskkonnas (puljongis).

Viiruskultuurid

Rakukultuurid - Need on geneetiliselt homogeensed rakupopulatsioonid, mis kasvavad pidevates keskkonnatingimustes. Need võivad olla normaalsete inimese, looma, taime või pahaloomuliste kasvajarakkude tüved.

Kasvatamise tingimused

Rakud paigutatakse tavaliselt klaasanumatesse, sellest ka nimetus in vitro uuringud (ladina keelest In - in, vitro - glass), kuigi kultuure kasvatatakse tänapäeval sagedamini plastanumates. Kudest eraldatud rakke inkubeeritakse temperatuuril 38 ° C 39 ° C (looma- ja inimorganismide rakkude puhul) ja 22 ° C 28 ° C (taimerakkude puhul) sobiva koostisega toitainekeskkonnas. Seejärel kasvavad rakud suspensioonina või monokihina. Suspensioonkultuur on üksikute rakkude või nende väikeste rühmade kasvatamine suspensioonis vedelas toitekeskkonnas, kasutades seadmeid, mis tagavad nende õhutamise ja segunemise. Suspensioonkultuuride iseloomulik tunnus on nende morfoloogiline ja biokeemiline heterogeensus. Rakupopulatsioon sisaldab erineva suuruse ja kujuga rakke.

Rakendus

Kasutamine tsütoloogias

Tsütoloogias on see meetod mugav, kuna kultuuris olevad rakud on erinevate biokeemiliste manipulatsioonide jaoks kergesti ligipääsetavad. Nendega töötades saab vajaliku aja jooksul vajalikus kontsentratsioonis sisse viia radioaktiivseid aineid, mürke, hormoone jne. Nende ainete kogus võib olla suurusjärgu võrra väiksem kui loomkatsetes. Ei ole ohtu, et aine metaboliseerub maksas, eritub neerude kaudu või ladestub lihastesse. See annab tegelikud väärtused aine toime kiirusele rakule või selle neeldumisele rakus.

Elustaimede rakkude uurimiseks kasutatakse isoleeritud protoplastide kultuuri. Eraldatud protoplaste võib määratleda kui "paljaid" taimerakke, kuna rakusein eemaldatakse mehaaniliselt või ensümaatiliselt. Isoleeritud protoplastide süsteem võimaldab teostada selektsiooni rakutasandil, töötada väikeses mahus suure hulga üksikute rakkudega, saada otsese geeniülekande kaudu uusi taimevorme ja saada somaatilisi hübriide liikide vahel, mis on süstemaatiliselt kaugel. Kuna eraldatud protoplastides algab koheselt rakumembraani regenereerimine, on need mugavad objektid tselluloosi mikrofibrillide moodustumise uurimiseks.

Rakendus viroloogias

Viroloogias kasutatakse rakukultuure väga laialdaselt, kuna nendega on laboris suhteliselt lihtne töötada, erinevalt teistest meetoditest – viiruste kasvatamisest kanaembrüodes või elusloomadel. Lisaks saab rakukultuuri monokihil viiruste tsütopaatilist toimet hästi uurida rakusiseste inklusioonide, naastude, hemadsorptsiooni- ja hemaglutinatsioonireaktsioonide ning värvide lagunemise teel. Rakukultuuridega töötamisel on võimalik saavutada olulisi tulemusi väikese arvu kultuuridega töötades. Eksperimente, mis nõuavad konkreetse fakti kinnitamiseks sadu või tuhandeid laboriloomi, saab läbi viia sama statistilise usaldusväärsusega sama arvu rakukultuuride puhul. Seega puudub vajadus laboris vivaariumi pidamiseks ning haigete loomade käsitlemisel puuduvad eetilised aspektid.

Samuti uuritakse rakkude transformatsiooni viiruste poolt, mille mehhanism on sarnane pahaloomuliste kasvajate tekkemehhanismiga.

Rakendus farmakoloogias

Rakukultuure kasutatakse laialdaselt ravimitena kasutatavate ainete mõju testimiseks. Hoolimata asjaolust, et rakukultuuridel saadud tulemusi ei saa ekstrapoleerida kogu kehale, pole kahtlust, et kui konkreetne aine häirib mitme erineva kultuuriliini rakkude aktiivsust, siis selle aine sissetoomisel on oodata negatiivset mõju. kehasse.

Rakendus biotehnoloogias

Spetsiifilised rakukultuurid on väärtuslikud hormoonide ja muude bioloogiliselt aktiivsete ainete allikad. Neid kasutatakse juba viirusevastase valgu interferooni tootmiseks.

Rakendus geneetikas

Geneetikas kasutatakse rakkude võimet kultuuris kasvada järgmistes valdkondades:

• Kloonimine
• Rakkude salvestamine
• Mutantsete rakkude saamine ja nendega töötamine

Rakukultuuride tüübid

1. Esmane trüpsiniseerimine – saadakse purustatud inimese ja looma kudedest, töödeldes neid trüpsiini või muude ensüümidega. Nad taluvad ainult 5-10 jaotust (läbipääsu).

2. siirdatavad – rakud, mis on omandanud võime piiramatult paljuneda, kuna need on inimeste ja loomade kasvajate derivaadid.

3. Napivresplyuvani (diploidne) – talub kuni 100 passaaži, säilitades samal ajal algse diploidse kromosoomikomplekti.

Levinumad rakuliinid