Культура ткани

Культура тканей — это рост тканей или клеток в искусственной среде, отдельной от родительского организма. Этот метод также называется микроразмножением . Этому обычно способствуют использование жидкой, полутвердой или твердой питательной среды , такой как бульон или агар . Культура тканей обычно относится к культуре клеток и тканей животных, при этом более конкретный термин «культура тканей растений» для растений используется . Термин «культура ткани» был придуман американским патологом Монтроузом Томасом Берроузом . ^[1] Это возможно только в определенных условиях. Это также требует большего внимания. Это можно сделать только в генетических лабораториях с использованием различных химикатов.

Историческое использование

В 1885 году Вильгельм Ру удалил часть мозговой пластинки куриного эмбриона в течение нескольких дней , и подержал ее в теплом солевом растворе установив основной принцип культуры тканей. В 1907 году зоолог Росс Грэнвилл Харрисон продемонстрировал рост эмбриональных клеток лягушки, которые давали начало нервным клеткам в среде свернувшейся лимфы . В 1913 г. Э. Стейнхардт, К. Израэль и Р. А. Ламберт вырастили коровьей оспы вирус во фрагментах ткани роговицы морской свинки . ^[2] В 1996 году впервые была использована регенеративная ткань для замены небольшой длины уретры, что привело к пониманию того, что техника получения образцов ткани, выращивания их вне тела без каркаса и повторного применения может быть использована для только небольшие расстояния менее 1 см. ^[3]

Готлиб Хаберландт первым указал на возможности культуры изолированных тканей, культуры тканей растений . ^[4] Он предположил, что с помощью этого метода можно определить потенциальные возможности отдельных клеток с помощью культуры тканей, а также взаимное влияние тканей друг на друга. Со времени первоначальных утверждений Хаберландта были реализованы методы культивирования тканей и клеток, что привело к значительным открытиям в биологии и медицине. Его первоначальная идея, выдвинутая в 1902 году, называлась тотипотенциальностью: «Теоретически все растительные клетки способны дать начало целому растению». ^[5]^[6]^[7]

Современное использование

В современном использовании термин «культура ткани» обычно относится к росту клеток многоклеточного организма in vitro . Эти клетки могут представлять собой клетки, выделенные из организма-донора ( первичные клетки ) или иммортализованную клеточную линию . Клетки погружают в культуральную среду, которая содержит необходимые питательные вещества и источники энергии, необходимые для выживания клеток. ^[8] Таким образом, в более широком смысле «культура ткани» часто используется как синоним « культуры клеток ». С другой стороны, строгое значение термина «культура ткани» относится к культивированию кусочков ткани, т.е. культуре эксплантатов .

Культура тканей — важный инструмент для изучения биологии клеток многоклеточных организмов. Он обеспечивает in vitro модель ткани в четко определенной среде, которой можно легко манипулировать и анализировать. В культуре тканей животных клетки можно выращивать в виде двумерных монослоев (традиционная культура) или внутри волокнистых каркасов или гелей для получения более натуралистичных трехмерных тканеподобных структур (3D-культура). Эрик Саймон в отчете о гранте NIH SBIR 1988 года показал, что электропрядение можно использовать для производства полимерных волокнистых каркасов нано- и субмикронного размера, специально предназначенных для использования в качестве клеточных и тканевых субстратов in vitro . Это раннее использование электроформованных волокнистых решеток для клеточной культуры и тканевой инженерии показало, что различные типы клеток будут прикрепляться к поликарбонатным волокнам и размножаться на них. Было отмечено, что в отличие от уплощенной морфологии, обычно наблюдаемой в 2D-культуре, клетки, выращенные на электропряденых волокнах, демонстрировали более округлую трехмерную морфологию, обычно наблюдаемую в тканях. живой . ^[9]

Культура тканей растений , в частности, связана с выращиванием целых растений из небольших кусочков растительной ткани, культивируемых в среде. ^[10] Методика культуры растительных тканей, т.е. культивирование растительных клеток или тканей в искусственной среде, дополненной необходимыми питательными веществами, имеет множество применений для эффективного клонального размножения (в соответствии с типом или подобным), что может быть затруднительно при использовании традиционных методов селекции. Культура тканей используется при создании генетически модифицированных растений , поскольку она позволяет ученым вносить изменения ДНК в растительную ткань с помощью Agrobacterium tumefaciens или генной пушки , а затем генерировать полноценное растение из этих модифицированных клеток. ^[11]

Тканевые культуры обычно используются при размножении растений . ^[12]^[13] Преимущество такого вегетативного размножения заключается в получении большого количества однородного материала, что имеет большое значение при размножении ценных сортов декоративных растений. ^[13] и подвои для плодовых деревьев. Кроме того, плодовые растения или цветы можно получить свободными от вирусов , фитоплазм , вироидов . ^[14]

Поскольку растительные клетки тотипотентны, добавление гормонов роста в среду может стимулировать каллусные клетки к развитию корней, побегов и целых растений. ^[15]

Культура тканей животных

Существует три распространенных метода получения культуры клеток животных. Первый – это культура органов, при которой целые органы эмбрионов или части органов взрослого человека используются для инициирования культуры органов in vitro . Эти клетки сохраняют свой дифференцированный характер и функциональную активность в органной культуре. Второй метод — это первичная культура эксплантатов, при которой фрагменты, полученные из тканей животных, прикрепляются к поверхности с помощью компонента внеклеточного матрикса (ECM), такого как коллаген или сгусток плазмы. Эта культура известна как первичный эксплантат, а мигрирующие клетки известны как выросты. Это использовалось для анализа характеристик роста раковых клеток по сравнению с их нормальными аналогами. ^[16] Третий метод - это культура клеток, которая бывает трех типов: (1) культура клеток-предшественников, т.е. недифференцированные клетки, подлежащие дифференцировке, (2) культура дифференцированных клеток, т.е. полностью дифференцированные клетки, утратившие способность к дальнейшей дифференцировке, и (3) культура стволовых клеток, то есть недифференцированные клетки, которые могут развиться в клетки любого типа». ^[16]

Применение культуры клеток животных

Культура клеток животных используется во многих исследовательских целях и коммерческом бизнесе, а также в качестве:

Производство вакцин
Производство моноклональных антител
Производство ферментов и гормонов
Кожа, другие ткани и органы in vitro путем культивирования стеблей.
Вирусное культивирование ^[17]

Создание клеточной линии

Клеточная линия может быть определена как постоянно созданная клеточная культура, которая будет размножаться вечно. Исследователи в основном получают клеточные линии от других исследователей или из банка клеток (Американская коллекция типовых культур), потому что это намного проще, чем создавать новые, но в особых случаях исследователи обязаны создать клеточную линию, для этого вы должны использовать одну из следующие ячейки:

Трансформированные клеточные линии, опухолевая ткань или трансформация нормальных клеток in vitro ^[17]

Субкультура

Субкультура – это перенос клеток из одной культуры в новую. Во время этого процесса пролиферирующие клетки подразделяются с образованием новых клеточных линий. ^[18]

Технология стволовых клеток

Самая передовая наука о культуре тканей сейчас сосредоточена на стволовых клетках. Стволовые клетки можно использовать для замены тканей или органов. Стволовые клетки — это примитивный тип клеток, способный дифференцироваться во все 220 типов клеток, обнаруженных в организме человека. Стволовые клетки можно получить из крови, мозга или мышечной ткани, но наиболее важными являются клетки ранних эмбрионов, которые способны дифференцироваться в любые другие клетки. ^[17]

См. также

Ссылки

^ Каррел, Алексис и Монтроуз Т. Берроуз (1911). «Культивирование тканей in vitro и его техника» . Журнал экспериментальной медицины . 13 (3): 387–396. дои : 10.1084/jem.13.3.387 . ПМК 2125263 . ПМИД 19867420 . Архивировано из оригинала 11 сентября 2015 г. Проверено 4 ноября 2018 г.
^ Стейнхардт, Эдна; Израильский, К.; Ламберт, Р.А. (1913). «Исследования по культивированию вируса коровьей оспы» . Журнал инфекционных болезней . 13 (2): 294–300. дои : 10.1093/infdis/13.2.294 . ISSN 0022-1899 . JSTOR 30073371 . Архивировано из оригинала 23 августа 2021 г. Проверено 23 августа 2021 г.
^ Атала, Энтони (2009), «Выращивание новых органов» , TEDMED , заархивировано из оригинала 23 августа 2021 г. , получено 23 августа 2021 г.
^ Боннер, Дж. (1936). «Культуры растительных тканей с точки зрения гормонов» . Учеб. Натл. акад. Наука . 22 (6): 426–430. Бибкод : 1936ПНАС...22..426Б . дои : 10.1073/pnas.22.6.426 . JSTOR 86579 . ПМЦ 1076796 . ПМИД 16588100 .
^ Хаберландт, Г. (1902) Эксперименты с культурой изолированных растительных клеток. Зона встреч Академическая наука Вена. Математика-Естествознание кл., отд. J. 111, 69–92.
^ Ноэ, AC (1934). «Готлиб Хаберландт» . Физиол растений . 9 (4): 850–855. дои : 10.1104/стр.9.4.850 . ПМК 439112 . ПМИД 16652925 .
^ Культура тканей растений. Архивировано 14 августа 2014 г. в Wayback Machine . 100 лет со дня Готлиба Хаберландта. Лаймер, Маргит; Рюкер, Вальтрауд (ред.), 2003. Springer. ISBN 978-3-211-83839-6
^ Мартин, Бернис М. (1 декабря 2013 г.). Методы культуры тканей: введение . Springer Science & Business Media. стр. 29–30. ISBN 978-1-4612-0247-9 .
^ Саймон, Эрик М. (1988). «ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ NIH ФАЗЫ I: ВОЛОКОННЫЕ СУБСТРАТЫ ДЛЯ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК (R3RR03544A) (доступна загрузка в формате PDF)» . Исследовательские ворота . Проверено 22 мая 2017 г.
^ Урри, Л.А., Кэмпбелл, Н.А., Каин, М.Л., Рис, Дж.Б., Вассерман, С. (2007). Биология. Соединенное Королевство: Издательская компания Бенджамина-Каммингса. п. 860
^ «Продвижение трансформации сельскохозяйственных культур в эпоху редактирования генома» . Academic.oup.com . Архивировано из оригинала 20 сентября 2022 г. Проверено 14 февраля 2023 г.
^ Сеймур, Зивон, Хулио; Мерседес, Хуан Франциско; Фанг, Чон-И (февраль 2024 г.). «= Влияние акклиматизации к жаре на термотолерантность рассады клубники in vitro» . Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 135–147. дои : 10.2478/fhort-2024-0008 . S2CID 19887643 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б Тимощук, Алисия; Салай, Уршула; Войнарович, Яцек; Ковальска, Иоланта; Кулус Дариуш, Янковяк Малгожата (февраль 2024 г.). «Влияние оксида цинка и серебра на рост, содержание пигментов и генетическую стабильность хризантем, размножаемых методом узловой культуры» . Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 35–66. дои : 10.2478/fhort-2024-0003 . S2CID 19887643 .
^ Пе, Пхио Пхио Вин; Наинг, Аунг Хтай; Соэ, май четверг; Кан, Хёнхи; Пак, Кён Иль; Ким, Чанг Киль (2020). «Создание меристемной культуры для безвирусного и генетически стабильного производства исчезающего растения Hosta capitata». Наука садоводства . 272 : 109591. doi : 10.1016/j.scienta.2020.109591 .
^ «Как осуществляется культура тканей? | Трансформация 1 — Культура тканей растений — пассель» . passel2.unl.edu . Архивировано из оригинала 25 января 2023 г. Проверено 25 января 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Верма, Анджу; Верма, Мега; Сингх, Анчал (01 января 2020 г.), Верма, Ашиш С.; Сингх, Анчал (ред.), «Глава 14 - Принципы и применение культуры тканей животных» , Биотехнология животных (второе издание) , Бостон: Academic Press, стр. 269–293, ISBN 978-0-12-811710-1 , заархивировано из оригинала 6 декабря 2022 г. , получено 6 декабря 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с мать, Дженни П. (1998). введение в культуру клеток и тканей (1-е изд.). США: Plenum Press, Нью-Йорк. п. 72. ИСБН 0-306-45859-4 .
^ Бхатия, Саураб (2019). Введение в фармацевтическую биотехнологию .

[1] Каррел, Алексис и Монтроуз Т. Берроуз (1911). «Культивирование тканей in vitro и его техника» . Журнал экспериментальной медицины . 13 (3): 387–396. дои : 10.1084/jem.13.3.387 . ПМК 2125263 . ПМИД 19867420 . Архивировано из оригинала 11 сентября 2015 г. Проверено 4 ноября 2018 г.

[2] Стейнхардт, Эдна; Израильский, К.; Ламберт, Р.А. (1913). «Исследования по культивированию вируса коровьей оспы» . Журнал инфекционных болезней . 13 (2): 294–300. дои : 10.1093/infdis/13.2.294 . ISSN 0022-1899 . JSTOR 30073371 . Архивировано из оригинала 23 августа 2021 г. Проверено 23 августа 2021 г.

[3] Атала, Энтони (2009), «Выращивание новых органов» , TEDMED , заархивировано из оригинала 23 августа 2021 г. , получено 23 августа 2021 г.

[4] Боннер, Дж. (1936). «Культуры растительных тканей с точки зрения гормонов» . Учеб. Натл. акад. Наука . 22 (6): 426–430. Бибкод : 1936ПНАС...22..426Б . дои : 10.1073/pnas.22.6.426 . JSTOR 86579 . ПМЦ 1076796 . ПМИД 16588100 .

[5] Хаберландт, Г. (1902) Эксперименты с культурой изолированных растительных клеток. Зона встреч Академическая наука Вена. Математика-Естествознание кл., отд. J. 111, 69–92.

[6] Ноэ, AC (1934). «Готлиб Хаберландт» . Физиол растений . 9 (4): 850–855. дои : 10.1104/стр.9.4.850 . ПМК 439112 . ПМИД 16652925 .

[7] Культура тканей растений. Архивировано 14 августа 2014 г. в Wayback Machine . 100 лет со дня Готлиба Хаберландта. Лаймер, Маргит; Рюкер, Вальтрауд (ред.), 2003. Springer. ISBN 978-3-211-83839-6

[8] Мартин, Бернис М. (1 декабря 2013 г.). Методы культуры тканей: введение . Springer Science & Business Media. стр. 29–30. ISBN 978-1-4612-0247-9 .

[9] Саймон, Эрик М. (1988). «ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ NIH ФАЗЫ I: ВОЛОКОННЫЕ СУБСТРАТЫ ДЛЯ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК (R3RR03544A) (доступна загрузка в формате PDF)» . Исследовательские ворота . Проверено 22 мая 2017 г.

[:1-10] Урри, Л.А., Кэмпбелл, Н.А., Каин, М.Л., Рис, Дж.Б., Вассерман, С. (2007). Биология. Соединенное Королевство: Издательская компания Бенджамина-Каммингса. п. 860

[11] «Продвижение трансформации сельскохозяйственных культур в эпоху редактирования генома» . Academic.oup.com . Архивировано из оригинала 20 сентября 2022 г. Проверено 14 февраля 2023 г.

[FH-12] Сеймур, Зивон, Хулио; Мерседес, Хуан Франциско; Фанг, Чон-И (февраль 2024 г.). «= Влияние акклиматизации к жаре на термотолерантность рассады клубники in vitro» . Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 135–147. дои : 10.2478/fhort-2024-0008 . S2CID 19887643 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[FH2-13] Jump up to: ^а ^б Тимощук, Алисия; Салай, Уршула; Войнарович, Яцек; Ковальска, Иоланта; Кулус Дариуш, Янковяк Малгожата (февраль 2024 г.). «Влияние оксида цинка и серебра на рост, содержание пигментов и генетическую стабильность хризантем, размножаемых методом узловой культуры» . Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 35–66. дои : 10.2478/fhort-2024-0003 . S2CID 19887643 .

[14] Пе, Пхио Пхио Вин; Наинг, Аунг Хтай; Соэ, май четверг; Кан, Хёнхи; Пак, Кён Иль; Ким, Чанг Киль (2020). «Создание меристемной культуры для безвирусного и генетически стабильного производства исчезающего растения Hosta capitata». Наука садоводства . 272 : 109591. doi : 10.1016/j.scienta.2020.109591 .

[:2-15] «Как осуществляется культура тканей? | Трансформация 1 — Культура тканей растений — пассель» . passel2.unl.edu . Архивировано из оригинала 25 января 2023 г. Проверено 25 января 2023 г.

[Academic_Press-16] Jump up to: ^а ^б Верма, Анджу; Верма, Мега; Сингх, Анчал (01 января 2020 г.), Верма, Ашиш С.; Сингх, Анчал (ред.), «Глава 14 - Принципы и применение культуры тканей животных» , Биотехнология животных (второе издание) , Бостон: Academic Press, стр. 269–293, ISBN 978-0-12-811710-1 , заархивировано из оригинала 6 декабря 2022 г. , получено 6 декабря 2022 г.

[:0-17] Jump up to: ^а ^б ^с мать, Дженни П. (1998). введение в культуру клеток и тканей (1-е изд.). США: Plenum Press, Нью-Йорк. п. 72. ИСБН 0-306-45859-4 .

[18] Бхатия, Саураб (2019). Введение в фармацевтическую биотехнологию .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]