Иммортализованная клеточная линия
| Иммортализованная клеточная линия | |
|---|---|
 Сканирующая электронная микрофотография апоптотической клетки HeLa . Цейсс Мерлин HR-SEM. | |
 Клетки HeLa , пример иммортализованной клеточной линии. Изображение ДИК, ДНК, окрашенная Hoechst 33258 . | |
| Анатомическая терминология |
Иммортализованная клеточная линия — это популяция клеток многоклеточного организма , которая в норме не размножается бесконечно, но из-за мутации уклоняется от нормального клеточного старения и вместо этого может продолжать деление. Таким образом, клетки можно выращивать в течение длительного периода времени in vitro . Мутации, необходимые для бессмертия, могут возникать естественным путем или быть намеренно вызваны в экспериментальных целях. Бессмертные клеточные линии — очень важный инструмент для исследования биохимии и клеточной биологии многоклеточных организмов. Иммортализованные клеточные линии также нашли применение в биотехнологии .
Иммортализованную клеточную линию не следует путать со стволовыми клетками , которые также могут делиться бесконечно, но являются нормальной частью развития многоклеточного организма.
Связь с естественной биологией и патологией
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( Август 2020 г. ) |
Существуют различные бессмертные клеточные линии. Некоторые из них представляют собой нормальные клеточные линии (например, полученные из стволовых клеток). Другие иммортализованные клеточные линии являются клеток in vitro эквивалентом раковых . Рак возникает, когда соматическая клетка , которая обычно не может делиться, подвергается мутациям, которые вызывают нарушение контроля нормального клеточного цикла , что приводит к неконтролируемой пролиферации. Иммортализованные клеточные линии претерпели аналогичные мутации, что позволило типу клеток, который обычно не способен делиться, размножаться in vitro . Происхождение некоторых бессмертных клеточных линий – например, клеток человека HeLa – происходит от естественных видов рака. HeLa, первая бессмертная клеточная линия человека, успешно выделенная и размноженная в лаборатории, была взята у Генриетты Лакс (без информированного согласия). [1] ) в 1951 году в больнице Джонса Хопкинса в Балтиморе , штат Мэриленд.
Роль и использование
[ редактировать ]Иммортализованные клеточные линии широко используются в качестве простой модели для более сложных биологических систем — например, для анализа биохимии и клеточной биологии клеток млекопитающих (в том числе человека ). [2] Основным преимуществом использования бессмертной клеточной линии для исследований является ее бессмертие; клетки можно выращивать в культуре бесконечно. Это упрощает анализ биологии клеток, которые в противном случае могли бы иметь ограниченное время жизни.
Иммортализованные клеточные линии также можно клонировать, создавая клональную популяцию , которую, в свою очередь, можно размножать бесконечно. Это позволяет многократно повторять анализ на генетически идентичных клетках, что желательно для повторяемых научных экспериментов. Альтернатива – проведение анализа первичных клеток от нескольких доноров тканей – не имеет этого преимущества.
Иммортализованные клеточные линии находят применение в биотехнологии, где они представляют собой экономически эффективный способ выращивания клеток, подобных тем, которые встречаются в многоклеточном организме in vitro . Клетки используются для самых разных целей: от тестирования токсичности соединений или лекарств до производства эукариотических белков.
Ограничения
[ редактировать ]Изменения небессмертного происхождения
[ редактировать ]Хотя иммортализованные клеточные линии часто происходят из хорошо известных типов тканей, они претерпели значительные мутации, чтобы стать бессмертными. Это может изменить биологию клетки и должно быть принято во внимание при любом анализе. Кроме того, клеточные линии могут генетически изменяться в течение нескольких пассажей, что приводит к фенотипическим различиям между изолятами и потенциально различным экспериментальным результатам в зависимости от того, когда и с каким изолятом штамма проводится эксперимент. [3]
Загрязнение другими клетками
[ редактировать ]Многие клеточные линии, которые широко используются в биомедицинских исследованиях, были заражены и заросли другими, более агрессивными клетками. Например, предполагаемые линии щитовидной железы на самом деле были клетками меланомы, предполагаемая ткань простаты на самом деле была раком мочевого пузыря, а предполагаемые нормальные культуры матки на самом деле были раком молочной железы. [4]
Методы генерации
[ редактировать ]Существует несколько методов создания иммортализованных клеточных линий: [5]
- Изоляция от естественного рака. Это оригинальный метод создания иммортализованной клеточной линии. Ярким примером является человеческая линия HeLa , полученная из клеток рака шейки матки, взятых 8 февраля 1951 года у Генриетты Лакс, 31-летней афроамериканки, матери пятерых детей, которая умерла от рака 4 октября 1951 года. [6]
- Введение вирусного гена, который частично дерегулирует клеточный цикл (например, ген E1 аденовируса типа 5 использовался для иммортализации клеточной линии HEK 293 ; вирус Эпштейна-Барра может иммортализировать B-лимфоциты путем инфицирования) . [7] ).
- Искусственная экспрессия ключевых белков, необходимых для бессмертия, например теломеразы , которая предотвращает деградацию концов хромосом во время репликации ДНК у эукариот. [8]
- Технология гибридом , специально используемая для создания иммортализованных антитела , продуцирующих линий В-клеток , где В-клетка, продуцирующая антитела, сливается с клеткой миеломы (В-клеточного рака). [9]
Примеры
[ редактировать ]Существует несколько примеров иммортализованных клеточных линий, каждая из которых обладает разными свойствами. Большинство иммортализованных клеточных линий классифицируются по типу клеток, из которого они произошли или наиболее сходны с биологическими.
- Клетки 3T3 – клеточная линия фибробластов мыши , полученная в результате спонтанной мутации в культивируемой ткани эмбриона мыши.
- Клетки A549 онкологического больного. легкого - получены из опухоли
- Клетки HeLa - широко используемая линия клеток человека, выделенная от пациентки с раком шейки матки Генриетты Лакс.
- Клетки HEK 293 - получены из клеток плода человека.
- Клетки Huh7 - гепатоцитарного происхождения клеточная линия карциномы
- Клетки Jurkat человека, - клеточная линия Т-лимфоцитов выделенная из случая лейкемии.
- ОК-клетки - получены из самок североамериканского опоссума. клеток почек
- Клетки Ptk2 - получены из мужского длинноносого потору. эпителиальных клеток почек
- Клетки Vero обезьян - линия клеток почек , возникшая в результате спонтанной иммортализации.
См. также
[ редактировать ]- Целлозавр , база знаний клеточных линий
- IGRhCellID , база данных клеточных линий
- Список клеточных линий рака молочной железы
- Условно иммортализованные клетки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Склот Р. (2010). Бессмертная жизнь Генриетты Лакс . Случайный дом. ISBN 978-0-307-71253-0 . OCLC 974000732 . Проверено 20 сентября 2020 г.
- ^ Каур Дж., Дюфур Ж.М. (январь 2012 г.). «Клеточные линии: ценные инструменты или бесполезные артефакты» . Сперматогенез . 2 (1): 1–5. дои : 10.4161/spmg.19885 . ПМЦ 3341241 . ПМИД 22553484 .
- ^ Маркс V (апрель 2014 г.). «Аутентификация сотовой связи раскрыта» . Технологическая особенность. Nature Methods (статья «Коллекция Nature Reprint, особенности технологий» (ноябрь 2014 г.)). 11 (5): 483–8. дои : 10.1038/nmeth.2932 . ПМИД 24781320 . S2CID 205422738 .
- ^ Неймарк Дж. (февраль 2015 г.). «Линия атаки» . Наука . 347 (6225): 938–40. Бибкод : 2015Sci...347..938N . дои : 10.1126/science.347.6225.938 . ПМИД 25722392 .
- ^ Максуд М.И., Матин М.М., Бахрами А.Р., Гасролдашт М.М. (октябрь 2013 г.). «Бессмертие клеточных линий: проблемы и преимущества установления». Международная клеточная биология . 37 (10): 1038–45. дои : 10.1002/cbin.10137 . ПМИД 23723166 . S2CID 14777249 .
- ^ Склот, Ребекка. «Танец Генриетты» . Журнал Джонса Хопкинса . Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ Хенле В., Хенле Г. (1980). «Эпидемиологические аспекты заболеваний, связанных с вирусом Эпштейна-Барра (ВЭБ)». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 354 : 326–31. дои : 10.1111/j.1749-6632.1980.tb27975.x . ПМИД 6261650 . S2CID 30025994 .
- ^ Боднар А.Г., Уэллетт М., Фролкис М., Холт С.Е., Чиу С.П., Морин ГБ и др. (январь 1998 г.). «Продление продолжительности жизни путем введения теломеразы в нормальные клетки человека». Наука . 279 (5349): 349–52. Бибкод : 1998Sci...279..349B . дои : 10.1126/science.279.5349.349 . ПМИД 9454332 .
- ^ Кваккенбос М.Дж., Ван Хелден П.М., Бомонт Т., Спитс Х. (март 2016 г.). «Стабильные долговременные культуры самообновляющихся В-клеток и их применение» . Иммунологические обзоры . 270 (1): 65–77. дои : 10.1111/imr.12395 . ПМЦ 4755196 . ПМИД 26864105 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]