Эксплантационная культура
В биологии культура эксплантатов — это метод органотипического культивирования клеток из кусочка или кусочков ткани или органа, удаленных от растения или животного. Термин «эксплант» можно применять к образцам, полученным из любой части организма. Процесс экстракции тщательно стерилизуется, и культуру обычно можно использовать в течение двух-трех недель. [1]
Основным преимуществом культуры эксплантов является поддержание близкой к in vivo, в лаборатории среды, в течение короткого периода времени. Эта экспериментальная установка позволяет исследователям проводить эксперименты и легко визуализировать влияние испытаний. [2]
Эта модель ex vivo требует тщательно поддерживаемой среды для воссоздания исходных клеточных условий. Например, состав внеклеточного матрикса должен быть точно таким же, как в условиях in vivo , чтобы вызвать естественно наблюдаемое поведение клеток. Также необходимо учитывать питательную среду, поскольку для разных экспериментов могут потребоваться разные решения. [1] [2]
Ткань должна быть помещена и собрана в асептической среде, например в стерильном шкафу для культуры ткани с ламинарным потоком. Образцы часто измельчают, а кусочки помещают в чашку для культивирования клеток , содержащую питательную среду . Со временем клетки-предшественники мигрируют из ткани на поверхность чашки. Эти первичные клетки затем можно далее размножать и переносить в свежие блюда посредством микроразмножения .
Культура эксплантатов также может относиться к культивированию самих кусочков ткани , при котором клетки остаются в окружающем их внеклеточном матриксе для более точной имитации среды in vivo , например, хряща , культура эксплантатов [3] или культура имплантата бластоцисты. [4]
Приложение
[ редактировать ]Исторически культура эксплантатов использовалась в нескольких областях биологических исследований. Органогенез и морфогенез у плода изучали с помощью культур эксплантатов. Поскольку культура эксплантатов выращивается в лаборатории, интересующую область или клетки можно пометить флуоресцентными маркерами. Эти трансгенные метки могут помочь исследователям наблюдать рост конкретных клеток. Например, развитие нервной ткани и регенерация центральной нервной системы изучались с помощью органотипической культуры эксплантатов. [1]
Роль конкретного гена, экспрессию гена и механизм действия можно также изучить с помощью культуры эксплантатов. Определенные факторы, которые контролируют или способствуют росту, могут быть идентифицированы на разных стадиях эмбриогенеза. Изучение структуры экспрессии позволит отследить, где находились транскрипты генов. Сколько гена было выражено, также можно определить количественно. [1]
В сочетании с исследованиями стволовых клеток исследователи успешно вырастили простые органы, полученные из аутологичных плюрипотентных стволовых клеток человека. На данный момент мочевой пузырь и трахея развиты. Этот метод пытается решить проблему отторжения тканей, и уже есть случаи успешной трансплантации. Исследовательская группа из Института регенеративной медицины Уэйк Форест в Уинстон-Сейлеме, Северная Каролина, успешно трансплантировала мочевой пузырь, созданный с помощью стволовых клеток, семи педиатрическим пациентам с неисправным мочевым пузырем. Другой случай произошел с командой Университетского колледжа в Лондоне, Великобритания, которая пересадила дыхательную трубку, полученную из собственных стволовых клеток пациента. [5]
Даже несмотря на все преимущества эксплантационной культуры, существует несколько предостережений. Недостатком культуры эксплантов является то, что она не дает достаточно времени для изучения хронических заболеваний. Хотя двух-трех недель может быть достаточно для изучения острых изменений, оно не подходит для экспериментов, требующих долгосрочных наблюдений.
Текущие исследования
[ редактировать ]сетчатка
[ редактировать ]Многие нейробиологические процессы изучались с использованием культур эксплантатов сетчатки. Понимание развития сетчатки позволило исследователям более внимательно изучить патологическую нейродегенерацию и связанные с ней заболевания сетчатки. Клеточные трансплантаты, полученные в результате терапии стволовыми клетками сетчатки, являются активной областью исследований для лечения дегенерации желтого пятна, ретинита, пигментации и глаукомы. [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д «Культура эксплантатов для исследований развития | Протокол» . www.jove.com . Проверено 25 мая 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Эксплантационная культура нервной ткани» . База данных JoVE по научному образованию .
- ^ Орт MW и др. (2000)Обмен хряща в эмбриональных культурах эксплантатов большеберцовой кости цыпленка. Poult Sci 79:990-993.
- ^ Иван Беджов, Магдалена Зерницка-Гетц.(2014). Свойства самоорганизации плюрипотентных клеток мыши инициируют морфогенез при имплантации. Клетка ,; DOI: 10.1016/j.cell.2014.01.023
- ^ Хантер, Филип (25 мая 2017 г.). «Один орган за раз: исследования добились большого прогресса в создании человеческих тканей in vitro для трансплантации, но сложные органы, выращенные в лаборатории, все еще остаются в далеком будущем» . Отчеты ЭМБО . 15 (3): 227–230. дои : 10.1002/эмбр.201438528 . ISSN 1469-221X . ПМЦ 3989688 . ПМИД 24554301 .
- ^ Гарг, Аакрити; Ян, Джин; Ли, Уинстон; Цанг, Стивен Х. (2 февраля 2017 г.). «Терапия стволовыми клетками при заболеваниях сетчатки» . Клетки . 6 (1): 4. doi : 10.3390/cells6010004 . ПМЦ 5371869 . ПМИД 28157165 .