کشت و تامین انواع رده های سلولی

کشت سلول به روش آزمایشگاهی اطلاق می شود که امکان رشد سلول های یوکاریوتی یا پروکاریوتی را در شرایط فیزیولوژیکی فراهم می کند. منشا این روش را می توان در اوایل قرن بیستم پیدا کرد، زمانی که برای رشد و بلوغ بافت، ویروس شناسی و تولید واکسن، نقش ژن ها در بیماری و سلامت و استفاده از رده های سلولی هیبریدی در مقیاس بزرگ برای تولید داروهای زیستی معرفی شد. یکی از مزایای استفاده از کشت سلول، امکان دستکاری ژن ها و مسیرهای مولکولی است. به طور کلی کشت سلولی که یکی از زمینه های برجسته در بیوتکنولوژی است، ابزاری بسیار پرکاربرد در بررسی سوالات پایه علمی و پژوهشی است. امروزه ما می توانیم تقریبا هر نوع سلولی را در شرایط کشت جداسازی، تکثیر و دستکاری کنیم. علاوه بر این می توانیم برخی از محصولات را از این سلول های کشت شده به دست آوریم و یا می توانیم آنها را برای درمان برخی بیماری ها به کار گیریم. کشت سلولی موفق به پروتکل های بهینه و معرف های باکیفیت بالا نیاز دارد. باید توجه داشت یکی آلاینده بیولوژیکی ساده می تواند به راحتی همه مطالعات پژوهشگر را با اختلال جدی مواجه کند.

تقریبا کشت برای هر بافتی از جمله سلول های عصبی، استخوان، غضروف، سلول های مو و غیره انجام شده است. به طور کلی سلول های حیوانی، به ویژه فیبروبلاست ها می توانند با موفقیت بیشتری نسبت به سلول های انسانی کشت شوند و کشت فیبروبلاست های انسانی آسان تر از اپیتلیال است. سلول های مختلف، پاسخ های متفاوتی به شرایط کشت نشان می دهند. علی رغم پیشرفت ها در تکنیک های کشت، سلول های اپیتلیال انسان را نمی توان برای مدت طولانی در کشت نگهداری کرد. کیفیت محیط کشت و تکنیک آماده سازی سلول برای نگهداری سلول های اپیتلیال انسان در کشت بسیار مهم است. با استفاده از نوعی محیط کشت و تکنیک جداسازی سلولی، سلول های اپیتلیال انسان بیش از ۱۰ ماه در کشت نگه داشته شده اند.

روش دیگری که اخیرا برای افزایش طول عمر سلول انسانی کشف شده است، اضافه کردن آنزیم تلومراز به سلول هاست. این آنزیم از از دست دادن تلومر جلوگیری می کند. در واقع تلومراز طول تلومر ها را بازیابی می کند که در غیر این صورت با هر تکثیر سلولی کوتاه می شوند و همین امر منجر به پیری سلول ها می شود.

تلاش‌ هایی برای شناسایی و کشت سلول‌ های بنیادی بافت‌ های خاص صورت گرفته است، زیرا این سلول‌ ها بهتر می‌ توانند با شرایط محیطی سازگار شوند و می‌ توانند سلول‌ های بالغ مختلفی را در محیط‌ های خاص ایجاد کنند. به عنوان مثال، تحقیقات نشان داده است که سلول های کولون کشت شده حاوی سلول های بنیادی می توانند سلول های عصبی غدد درون ریز، سلول های روده بزرگ یا مخلوطی از آن ها را ایجاد کنند. بنابراین، چنین کشت‌ هایی فرصت کافی برای بررسی مسیرهای تمایز را فراهم می‌کنند و ابزار منحصر به‌ فردی برای آزمایش اثرات مواد طبیعی و مصنوعی از جمله سایتوکاین ها، فاکتور های رشد، مواد مغذی و عوامل فیزیکی در بلوغ یا مرگ سلول‌ ها را فراهم می‌کنند.

رده های سلولی اغلب به جای سلول های اولیه برای مطالعه فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می شوند. مزیت استفاده از رده های سلولی در تحقیقات علمی، هموژن بودن آنها و قابلیت تکرارپذیری در داده های تولید شده است.

کشت اولیه، هنگامی که زیر کشت قرار می گیرد، به یک رده سلولی یا سویه سلولی تبدیل می شود که بسته به طول عمر آن در کشت، می تواند محدود و یا نامحدود (پیوسته) باشد. دانشمندان این سلول ها را براساس طول عمر به دو گروه تقسیم می کنند:

۱- رده سلولی محدود
رده های سلولی با تعداد محدودی از نسل و رشد سلولی، رده سلولی محدود نامیده می شوند. رشد سلول ها آهسته است (۲۴ تا ۹۶ ساعت). این سلول ها با وابستگی به لنگرگاه (anchorage dependence) و محدودیت تراکم مشخص می شوند.
۲- رده سلولی نامحدود (پیوسته)
رده های سلولی به دست آمده از رده های سلولی تبدیل شده در شرایط آزمایشگاهی یا سلول های سرطانی، رده های سلولی نامحدود هستند و می توانند به صورت تک لایه یا سوسپانسیون رشد کنند. این سلول‌ها به سرعت با زمان تولید ۱۲ تا ۱۴ ساعت تقسیم می‌ شوند و پتانسیل کشت‌ دهی نامحدودی دارند. رده های سلولی ممکن است به دلیل تغییر تعداد کروموزوم، آنوپلوئیدی (Bhat, 2011) یا هتروپلوئیدی باشند. رده های سلولی نامیرا، سلول های تبدیل شده با خواص رشد تغییر یافته هستند. سلول های HeLa نمونه ای از یک رده سلولی نامیرا هستند. این نوع سلول ها، سلول های اپیتلیال انسانی هستند که از کارسینوم کشنده دهانه رحم تبدیل شده توسط ویروس پاپیلومای انسانی ۱۸ (HPV18) به دست آمده اند. دستکاری و نگهداری رده سلولی نامحدود آسان تر است.

مزایای رده های سلولی پیوسته:
۱- رده های سلولی پیوسته رشد سلولی را سریع تر نشان می دهند و تراکم سلولی بالاتری را در کشت ایجاد می کنند.

۲- محیط های بدون سرم و پروتئین برای رده های سلولی پرمصرف  از این دسته ممکن است در بازار موجود باشند.

۳- این رده های سلولی پتانسیل کشت به صورت سوسپانسیون در بیوراکتورهای بزرگ را دارند.

معایب عمده این کشت ها، ناپایداری کروموزومی، تنوع فنوتیپی بافت دهنده و تغییر در نشانگرهای بافتی خاص است.

رده های سلولی رایج:
امروزه برای تولید مواد فعال بیولوژیکی در مقیاس صنعتی، کشت سلولی پستانداران یک پیش نیاز است. با پیشرفت فناوری کشت سلول های حیوانی، تعدادی از رده های سلولی تکامل یافته اند و برای تولید واکسن، پروتئین های درمانی، عوامل دارویی و عوامل ضد سرطان استفاده می شوند. برای تولید رده های سلولی، می توان از سلول های انسانی، حیوانی یا حشرات استفاده کرد. رده های سلولی که قادر به رشد در حالت تعلیق (suspension) هستند ترجیح داده می شوند زیرا سرعت رشد سریع تری دارند. تخمدان همستر چینی (CHO) متداول ترین رده سلولی پستانداران است.

هنگام انتخاب یک رده سلولی، تعدادی پارامتر کلی باید در نظر گرفته شود، مانند ویژگی های رشد، زمان دو برابر شدن جمعیت، تراکم اشباع، راندمان پلیتینگ (plating)، کسر رشد و توانایی رشد در حالت تعلیق.

رده های سلولی را می توان به صورت تجاری تهیه کرد، جایی که اقدامات کنترل کیفی خاصی وجود دارد و ثبات ژنومی و عدم وجود آلاینده ها را تضمین می کند. مکان‌ های دیگری که می‌توان رده‌ های سلولی را از آنجا تهیه کرد، بانک‌ های سلولی یا سایر آزمایشگاه‌ های کشت سلولی هستند.