Первичная клеточная культура
| Первичная клеточная культура | |
|---|---|
 Первичная интерстинальная органоидная культура | |
| Идентификаторы | |
| МеШ | D061251 |
| Анатомическая терминология | |
Первичная культура клеток представляет собой ex vivo культуру клеток, свежеполученных из многоклеточного организма, в отличие от культуры иммортализованных клеточных линий . В целом, первичные клеточные культуры считаются более репрезентативными для тканей in vivo , чем клеточные линии, и это признано юридически в некоторых странах, таких как Великобритания ( Закон о человеческих тканях 2004 г. ). [1] Однако для процветания первичным клеткам требуется адекватный субстрат и питательные условия, и после определенного количества делений они приобретают стареющий фенотип , что приводит к необратимой остановке клеточного цикла . [2] Поколение клеточных линий происходит по этим двум причинам. Первичные клетки могут иммортализоваться либо спонтанно (например, клетки HeLa ), либо путем генетической модификации (например, клетки HEK ), после чего они становятся клеточными линиями, которые можно субкультивировать бесконечно. [3]
Из-за требований к жизнеспособности первичные клеточные культуры не получили широкого распространения до 2000-х годов. Эти культуры обладают рядом преимуществ перед клеточными линиями, включая лучшее представление клеточной гетерогенности тканей, более точный транскриптомный и протеомный профиль (особенно при культивировании в 3D) и более реалистичные функциональные реакции, включая реакцию на лекарства. [4] [5] [6] Напротив, известно, что иммортализованные клеточные линии становятся гомогенными в результате естественного отбора определенных субпопуляций , подвергаются генетическому дрейфу и приобретают генетические аберрации . Во многих случаях клеточные линии были ошибочно идентифицированы, контаминированы другими клетками или заражены микоплазмой , небольшими внутриклеточными бактериями , которые оставались незамеченными в течение десятилетий. [4] [7]
Когда целые или частичные ткани выделяются и сохраняются ex vivo , процедура называется первичной культурой ткани . Более конкретные термины включают органотипическую культуру, [8] срезы тканей [9] и экспланты . [10]
Культуры первичных нейрональных клеток представляют собой клетки, собранные из головного мозга организма. Например, их можно использовать при изучении влияния веществ на жизнеспособность клеток, что в дальнейшем может стать потенциальным средством лечения нарушений работы мозга. [11]
Монослойные культуры
[ редактировать ]« Монослойные культуры » относятся к клеточным культурам , в которых клетки выращиваются в одном плоском слое на поверхности культуральной чашки или субстрата. В однослойной культуре клетки прикрепляются к субстрату и распределяются в двумерном пространстве. Этот тип клеточной культуры обычно используется в лабораторных условиях для различных целей, включая исследования, тестирование лекарств и биотехнологию.
К ключевым особенностям монослойных культур относятся:
Двумерный рост: Клетки в однослойных культурах растут в одной плоскости, прилипая к поверхности культурального сосуда. Такое плоское расположение позволяет легко наблюдать и манипулировать отдельными клетками. [12]
Адгезия к субстрату. Клетки прикрепляются к поверхности культуральной чашки или колбы, а на их рост и поведение могут влиять характеристики субстрата. Другими словами, в клеточной культуре адгезия к субстрату описывает способность клеток прикрепляться к субстрату. поверхности и размножаться. Многие элементы, включая поверхностную энергию, топографию субстрата и шероховатость, опосредуют процесс прикрепления клеток. [13] Изучение искусственных полимерных поверхностей с различными химическими, топологическими и механическими сигналами, которые регулируют активность клеток, сосредоточило внимание на взаимодействии между внешними поверхностями и клетками. [13] В исследовании, опубликованном в журнале RSC Advances в 2021 году, изучалось влияние шероховатости и поверхностной энергии на адгезию и рост клеток. Исследование показало, что наиболее благоприятные условия для эффективной адгезии, развития и пролиферации клеток являются умеренными. поверхностная энергия и промежуточный коэффициент шероховатости. [13]
Пролиферация клеток. Клетки в монослойных культурах могут подвергаться клеточному делению и пролиферации. Эта особенность имеет решающее значение для экспериментальных исследований и получения большего количества клеток для последующих анализов. [12]
Наблюдение и визуализация. Двумерная природа монослойных культур делает их удобными для микроскопического наблюдения и визуализации. Исследователи могут легко визуализировать клетки, изучать их морфологию и отслеживать изменения с течением времени. [12]
Дифференциация клеток. В зависимости от типа клеток и условий культивирования для индукции дифференцировки клеток можно использовать монослойные культуры. Это особенно важно при изучении процессов развития и тканеспецифичных функций. [12]
Монослойные культуры для персонализированной терапии агрессивного рака щитовидной железы фолликулярного происхождения
[ редактировать ]Эндокринным раком с самой высокой заболеваемостью является рак щитовидной железы (РЩЖ). Дифференцированные клетки щитовидной железы (ДТК), происходящие из фолликулярных клеток щитовидной железы, составляют более 90% от общего количества клеток щитовидной железы (ТК). Папиллярный ОК (PTC), фолликулярный TC (FTC) и TC клеток Гюртле являются примерами DTC. Один процент ОК представляет собой анапластический ОК (АТХ), на долю которого приходится 15–40% смертей от ОК. [14]
Смертность является одним из самых больших препятствий для современных методов лечения агрессивных DTC или ATC. Эти стратегии не совсем эффективны в таких условиях. В последние годы произошел прогресс в наших знаниях о молекулярных и генетических основах развития ОК, а также введены новые лекарства, такие как ингибиторы тирозинкиназы (ИТК), которые нацелены на онкогенные или сигнальные киназы, связанные с клеточной пролиферацией. [14]
В доклинических моделях использовались линии клеток щитовидной железы, выделенные из опухолевых клеток и отобранные из-за их высокой скорости пролиферации in vitro. В результате адаптации к условиям роста in vitro эти клетки фактически теряют отличительные характеристики исходной опухоли. Из-за этих факторов существуют существенные ограничения на использование этих клеточных линий. Совсем недавно были созданы монослойные культуры первичных клеток человека и изучено их биологическое поведение. Кроме того, в то время как культуры первичных клеток человека теперь могут быть созданы из образцов цитологии тонкоигольной аспирации из агрессивных дедифференцированных DTC или ATC, первичные клетки TC ранее получали только с помощью хирургической биопсии. Без использования бесполезных лекарств тестирование нескольких ИТК in vitro на отдельных пациентах может помочь в разработке новых, индивидуальных методов лечения. [14]
Ограничения однослойной культуры и мотивации:
Ученые исследуют новые модели, которые могут более точно имитировать структуру и функции человеческих органов из-за ограничений настроек однослойной культуры. Усовершенствования протоколов в последнее время привели к созданию трехмерных (3D) органоподобных архитектур, известных как «органоиды», которые способны проявлять свойства соответствующих им реальных органов, такие как морфологические особенности, функциональная активность и индивидуальные реакции. к конкретным возбудителям . [15]
Протокол клеточной культуры
[ редактировать ]Для правильного проведения исследований in vitro необходимо оптимизировать протокол культивирования клеток для конкретной клеточной линии. Наилучшие условия культивирования для разных клеточных линий могут значительно различаться из-за гетерогенности злокачественных новообразований зародышевых клеток. [16]
См. также
[ редактировать ]- 3D клеточная культура
- Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
- Ксенотрансплантат, полученный от пациента
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джерати Р.Дж., Кейпс-Дэвис А., Дэвис Дж.М., Даунвард Дж., Фрешни Р.И., Кнежевич И. и др. (сентябрь 2014 г.). «Руководство по использованию клеточных линий в биомедицинских исследованиях» . Британский журнал рака . 111 (6): 1021–1046. дои : 10.1038/bjc.2014.166 . ПМЦ 4453835 . ПМИД 25117809 .
- ^ Кампизи Дж., Д'Адда ди Фаганья Ф (сентябрь 2007 г.). «Клеточное старение: когда с хорошими клетками случаются плохие вещи». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 8 (9): 729–740. дои : 10.1038/nrm2233 . ПМИД 17667954 . S2CID 15664931 .
- ^ Фрешни Р.И., Фрешни М.Г., ред. (1996). Культура иммортализованных клеток . Нью-Йорк: Вили-Лисс. ISBN 978-0-471-12134-3 .
- ^ Перейти обратно: а б Жилле Дж.П., Варма С., Готтесман М.М. (апрель 2013 г.). «Клиническая значимость линий раковых клеток» . Журнал Национального института рака . 105 (7): 452–458. дои : 10.1093/jnci/djt007 . ПМК 3691946 . ПМИД 23434901 .
- ^ Кри И.А., Глейшер С., Харви А.Л. (август 2010 г.). «Эффективность противораковых агентов в клеточных линиях по сравнению с первичной опухолевой тканью человека». Современное мнение в фармакологии . 10 (4): 375–379. дои : 10.1016/j.coph.2010.05.001 . ПМИД 20570561 .
- ^ Тириак Х., Белло П., Энгл Д.Д., Пленкер Д., Дешен А., Сомервилл Т.Д. и др. (сентябрь 2018 г.). «Профилирование органоидов позволяет выявить общие реакции на химиотерапию при раке поджелудочной железы» . Открытие рака . 8 (9): 1112–1129. дои : 10.1158/2159-8290.CD-18-0349 . ПМК 6125219 . ПМИД 29853643 .
- ^ Рабочая группа Американской организации по разработке стандартов коллекции типовых культур ASN-0002 (июнь 2010 г.). «Ошибочная идентификация клеточной линии: начало конца». Обзоры природы. Рак . 10 (6): 441–448. дои : 10.1038/nrc2852 . ПМИД 20448633 . S2CID 1904739 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Вайра В., Феделе Г., Пайн С., Фасоли Е., Задра Г., Бейли Д. и др. (май 2010 г.). «Доклиническая модель органотипической культуры для фармакодинамического профилирования опухолей человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (18): 8352–8356. Бибкод : 2010PNAS..107.8352V . дои : 10.1073/pnas.0907676107 . ПМЦ 2889536 . ПМИД 20404174 .
- ^ Мейер Т.Г., Найпал К.А., Ягер А., ван Гент, округ Колумбия (июнь 2017 г.). « Системы культуры опухолей ex vivo для функционального тестирования лекарств и прогнозирования ответа на терапию» . Наука будущего О.А. 3 (2): ФСО190. дои : 10.4155/fsoa-2017-0003 . ПМК 5481868 . ПМИД 28670477 .
- ^ Карранса-Торрес И.Е., Гусман-Дельгадо Н.Е., Коронадо-Мартинес К., Бануэлос-Гарсия Х.И., Виверос-Вальдес Э., Моран-Мартинес Х., Карранса-Росалес П. (2015). «Органотипическая культура эксплантатов опухоли молочной железы как многоклеточная система для скрининга природных соединений с противоопухолевым потенциалом» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2015 : 618021. doi : 10.1155/2015/618021 . ПМЦ 4449881 . ПМИД 26075250 .
- ^ Стам Ф., Флорен Линд С., Шрофф А., Зеллерот С., Нюландер Э., Гизинг Дж. и др. (октябрь 2022 г.). «Токсичность, вызванная перекисью водорода, устраняется макроциклическим ингибитором IRAP HA08 в первичных культурах клеток гиппокампа» . Актуальные проблемы молекулярной биологии . 44 (10): 5000–5012. дои : 10.3390/cimb44100340 . ПМК 9601255 . ПМИД 36286055 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Харрис, Эндрю Р.; Питер, Лоик; Беллис, Жюльен; Баум, Базз; Кабла, Александр Дж.; Шаррас, Гийом Т. (9 октября 2012 г.). «Характеристика механики культивируемых клеточных монослоев» . Труды Национальной академии наук . 109 (41): 16449–16454. дои : 10.1073/pnas.1213301109 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 3478631 .
- ^ Перейти обратно: а б с Майхи, Б.; Приядаршини, П.; Сен, АК (2021). «Влияние поверхностной энергии и шероховатости на адгезию и рост клеток – легкая модификация поверхности для улучшения клеточной культуры» . РСК Прогресс . 11 (25): 15467–15476. дои : 10.1039/D1RA02402G . ISSN 2046-2069 . ПМЦ 8698786 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фаллахи, Пупак; Феррари, Сильвия Мартина; Элайджа, Джузи; Рагуза, Франческа; Патрицио, Армандо; Папаро, Сабрина Розария; Мароне, Джанни; Гальдьеро, Мария Розария; Гульельми, Джованни; Фоддис, Руди; Кристодо, Альфонсо; Антонелли, Алессандро (февраль 2022 г.). «Первичные клеточные культуры для персонализированной терапии агрессивного рака щитовидной железы фолликулярного происхождения» . Семинары по биологии рака . 79 : 203–216. doi : 10.1016/j.semcancer.2020.06.013 . hdl : 11568/1051741 .
- ^ Хейдари, Захра; Моэнвазири, Фариде; Агарвал, Тарун; Пуян, Изгой; Шпичка, Анастасия; Маити, Тапас К.; Тимашев, Петр; Бахарванд, Хоссейн; Восу, Масуд (декабрь 2021 г.). «Органоиды: новый метод моделирования заболеваний » Биодизайн и производство . 4 (4): 689–716. дои : 10.1007/ s42242-021-00150-7 ISSN 2096-5524 . ПМЦ 8349706 .
- ^ Лафин, Джон Т.; Аматруда, Джеймс Ф.; Бародия, Адитья (2021), Бародия, Адитья; Аматруда, Джеймс Ф. (ред.), «Методы культивирования зародышевых клеток опухолевых клеток» , Опухоли зародышевых клеток яичка , том. 2195, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer US, стр. 65–76, doi : 10.1007/978-1-0716-0860-9_5 , ISBN. 978-1-0716-0859-3 , PMID 32852757 , получено 3 января 2024 г.