کشت سلولی چیست؟
کشت سلول (Cell Culture) به فرایند کشت یاختههای پروکاریوتی یا یوکاریوتی در یک محیط کشت گفته میشود.
برای بررسی کاربرد، فواید و جزئیات کشت سلولی با ما همراه باشید…
به فرآیندی که در آن سلول ها در شرایط خاص و کنترل شدهای بیرون از محیط طبیعی خود رشد داده شوند، کشت سلول (Cell Culture) گفته میشود.
در واقع کشت سلولی به فرآیند کشت یوکاریوتی در یک محیط کشت گفته میشود که شرایط کشت برای هر نوع سلول متفاوت بوده و باید برای رشد بهتر آن این شرایط مهیا شود؛ اما به طور کلی می توان گفت که محیط های مصنوعی باید حاوی مواد مغذی مانند ویتامین ها، مواد معدنی، قندها، آمینو اسیدها، هورمون ها و گازها باشد. در این محیط همچنین باید شرایط فیزیکی و شیمیایی تنظیم شده تا سلول ها بهتر رشد کنند. با توجه به تفاوت گونههای سلول ها، نوعی از این سلول ها برای رشد نیاز به یک سطح دارند که با آن متصل شده و برخی دیگر می توانند به صورت شناور در محیط کشت رشد و نمو کنند.
اصطلاح کشت سلول بیشتر در مورد کشت یاختههای جانداران چندسلولی کاربرد دارد. در این فرایند، سلولها خارج از محیط بیولوژیکی خود (in vitro) و تحت شرایط کنترلشده رشد داده میشوند. شرایط کشت سلولی برای هر گونه از جانداران و هر نوع سلول میتواند متفاوت باشد. محیط کشت، شامل ظرف کشت و یک ترکیب پایه است. مواد مغذی (مانند اسیدهای آمینه، کربوهیدراتها، ویتامینها و مواد معدنی)، فاکتورهای رشد و هورمونها بر حسب نیاز سلول به محیط کشت افزوده میشوند.
فرایند جداسازی و خالص سازی سلولها جهت انجام پروسه ی کشت، استخراج نام میگیرد. از جمله مهمترین آنزیمهای مورد استفاده در فرایند استخراج، میتوان به کلاژنازها، تریپسین یا پروتئاز اشاره کرد که ماتریکس خارج سلولی را میشکنند.
سلولهایی که بهطور مستقیم از خود فرد (هدف)، کشت داده میشوند بهعنوان سلولهای نسل اول (پرایمری) شناخته میشوند. اکثر کشتهای سلولی به جز آنهایی که از تومور گرفته میشوند، طول عمر محدودی دارند. یک رده سلولی نامیرا میتواند با ایجاد جهش تصادفی یا هدفمند (مانند بیان مصنوعی ژن تلومراز) بهطور نامحدودی تکثیر گردد و بهعنوان نمایندهای از انواع سلولی خاص پایهریزی شود.
محیط کشت باید نیازهای اولیه سلول را تا حدود معینی تأمین کند. سلولها در یک انکوباتور با دما و مخلوط گازی مناسب (بهطور معمول دمای ۳۷ درجه و %۵ دیاکسید کربن برای سلولهای جانوری) کشت داده میشوند. کشت یاختههای جانوری باید در محیط کاملاً استریل انجام شود؛ چون رشد یاختههای جانوری بسیار کندتر از رشد باکتریها و مخمرها است، امکان آلودگی وجود دارد. برای جلوگیری از رشد باکتریها گاهی از آنتیبیوتیکهایی مانند پنیسیلین، استرپتومایسین یا جنتامایسین استفاده میشود. محیطهای کشت اختصاصی برای رشد یاختههای مشخص نیز وجود دارد، مانند محیط کشتی که فقط یاختههای عصبی که تقسیم نمیشوند، میتوانند زنده بمانند.
برای اینکه یاختهها در محیط کشت بهخوبی تکثیر یابند، لازم است تراکم آنها در محیط کشت، در حد محدود و مشخصی باشد. برای این منظور باید هر چند وقت یکبار، یاختهها را به محیط کشتهای تازه جابجا کرد. در صورتیکه تراکم یاختهها بالا رود، بهعلت ممانعت تماسی، تکثیر یاختهها متوقف شده و یاختهها وارد مرحلهٔ تمایز سلولی میشوند.
تعدادی از سلولها مانند سلولهای موجود در جریان خون میتوانند بدون هیچ اتصالی به سطح، در سوسپانسیون رشد کنند. سلولهای چسبنده، برای رشد و تقسیم، باید به سطحی مانند پلاستیک کشت بافت یا ریزحاملها متصل شوند. این سطوح ممکن است به منظور افزایش قابلیت اتصال سلولها و فراهمسازی مواد لازم برای رشد و تمایز سلولی، با اجزای ماتریکس خارج سلولی آرایش یافته باشند.
پس از جداسازی بافت، ممکن است با مهاجرت سلولها از قطعات بافت متصل به بستر مناسب یا با تفکیک مکانیکی و آنزیمی بافت برای تولید یک سوسپانسیون سلولی، یک کشت اولیه به وجود آید که در نهایت تعدادی از سلولها به بستر خواهند چسبید. اکثر سلولهای تغییرنیافته و طبیعی مشتقشده از بافتهای جامد لازم است به یک سطح صاف چسبیده تا با حداکثر راندمان زنده مانده و تکثیر یابند. ازسوی دیگر سلولهای تغییریافته، مخصوصا سلولهای تومورهای جانوری قابل کشت، قادر به تکثیر به حالت معلق در محیط کشت می باشند.
اکثر سلولهای پرایمری پس از این که تا حد خاصی افزایش پیدا کردند، با حفظ ثبات سلولی تحت فرایند پیری قرار گرفته و تقسیم سلولی در آنها متوقف میشود.
کاربرد کشت یاخته، مطالعه ی تکوین جانداران است. اینکه چگونه یک سلول لقاح یافته می تواند به جانداری پرسلولی تبدیل شود که هر یک از سلول های آن از نظر مورفولوژی در زیر میکروسکوپ و خصوصیات دیگر با هم متفاوت باشند. برای پاسخ به این سوال می توان این سلول لقاح یافته را در محیط آزمایشگاهی کشت داد و مراحل مختلف کشت سلول را بر اساس تکامل و تمایز آن بررسی نمود. با کمک کشت سلولی می توان سلول هایی تهیه نمود که در مراحل مختلف تمایز قرار دارند و به کمک هورمون ها و فاکتورهای رشد می توانند به سلول های دیگری متمایز شوند. به کمک کشت سلولی می توان سلول های همسانی تهیه نمود و فعالیت های داخل سلولی از قبیل تکثیرDNA، سنتز نسخه برداری از DNA، سنتز RNA و پروتئین و سایر جزئیات مربوط به متابولیسم را مطالعه کرد. همچنین می توان پس از اتصال مولکول های مختلف به گیرنده غشایی مربوطه، اتفاقات بعدی و جریانات داخل سلولی از قبیل جابجایی این کمپلکس ها، نوع پیام های داخل سلولی و نحوه انتقال پیام ها را بررسی نمود سلول های کشت داده شده را می توان در دمای بسیار پایین به صورت منجمد نگهداری نمود. چنین شرایطی باعث حفظ سرعت رشد یا ترکیب ژنتیکی این سلول ها خواهد شد و در زمان مناسب دوباره می توان این سلول ها را ذوب نموده و استفاده کرد. بدین ترتیب از پیر شدن سلول ها جلوگیری می شود و این در حالی است که در حال حاضر امکان جلوگیری از پیری حیوانات وجود ندارد. هنگام کار با حیوانات آزمایشگاهی بایستی به تغییرات سیستمیک ناشی از تأثیر هموستاز طبیعی حیوان و یا استرس ناشی از آزمایشات روی نتایج توجه داشت. در حالیکه استفاده از کشت سلولی این مشکل را بطور کامل مرتفع می کند. علاوه بر این، استاندارد نمودن آزمون های آزمایشگاهی نسبت به آزمون های روی موجودات زنده ساده تر و عملی تر است، بطوریکه در محیط های آزمایشگاهی کنترل عوامل فیزیکی و شیمیایی محیط زندگی سلول ها شامل اسیدیته، حرارت، فشار اسمزی و فشار گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسید کربن بسیار ساده تر است.
سلولها میتوانند با چندین روش برای کشت آزمایشگاهی (ex vivo) جداسازی شوند. سلولها را میتوان به آسانی از خون استخراج و خالصسازی کرد. با این حال، تنها سلولهای سفید قادر هستند در محیط کشت رشد کنند. سلولهای تک هستهای میتوانند به وسیله هضم آنزیمی از بافتهای صاف آزاد شوند. از جمله مهمترین آنزیمهای مورد استفاده میتوان به کلاژناز، تریپسین یا پروناز اشاره کرد که ماتریکس خارج سلولی را میشکنند.
آخرین دیدگاهها