- •7.092901 «Промислова біотехнологія» та
- •Культури клітин людини та тварин
- •Клітина
- •Клітинна активність
- •Поділ клітини
- •Типи клітин та тканин
- •Техніка, що використовується для первинного культивування клітин та тканин
- •Клітина та зовнішнє середовище
- •Температура
- •Осмотичний тиск
- •Концентрація водневих іонів
- •Інші неорганічні речовини
- •Необхідні метаболіти
- •Додаткові метаболіти
- •Природні середовища для культур клітин та тканин
- •Тканинні екстракти
- •Сироватка
- •Запобігання інфікування культур
- •Попередження інфікування культур
- •Фізіологічний стан культивованих клітин
- •Адгезія клітин до субстрату і біоматрикс
- •Диференцировка клітин
- •Вибір матеріалу
- •Кінетика росту клітин
- •Старіння клітинних культур
- •Крупномасштабне культивування
- •Адаптація до суспензійної культури
- •Широкомасштабне культивування суспензійних культур
- •Перехід від скляних посудин до посудин з нержавіючої сталі;
- •Більш складна система контролю середовища у зв’язку зі збільшеними потребами до переносу маси.
- •Клітини нерухомі, середовище перемішується (наприклад, реактор зі скляним намистом);
- •Гетерогенне перемішування (наприклад, реактор зі стопою пластин);
- •Гомогенне перемішування (наприклад, мікроносії).
- •Фактори, що визначають процес нарощування клітин
- •Типи культуральних систем
- •Проточні культури
- •Вибір між непроточною і проточною культурами
- •Дифузія крізь мембрани
- •Перфузія середовища
- •Потрапляння з газової фази
- •Нарощування культур клітин
- •Редокс-потенціал
- •Збереження і оцінка якості клітин
- •Створення банку клітинних ліній
- •Заморожування клітин і оцінка виходу
- •Обладнання
- •Підготовка до заморожування
- •Розморожування і оцінка виходу клітин
- •Проліферація у масовій культурі
- •Визначення якості клітинних ліній
- •Культури тканин та клітин вищих рослин
- •Контрольні запитання
- •Методи одержання первинних культур. Техніка, що використовується для первинного культивування клітин та тканин.
- •Збереження і оцінка якості клітин. Банки культур клітин. Запас для розсіву і запас для розподілу.
- •Література Основна
- •Додаткова
Клітина та зовнішнє середовище
Очевидним є твердження, що найкращим середовищем для ростучих клітин є те, яке якомога ближче відтворює умови їх існування in vivo. Ідеальне середовище повинне бути точно визначеною сумішшю хімічних речовин. Для культивування рослинних клітин таке середовище було створене багато років назад. Але на даний час ми лише наближаємося до досягнення цієї мети стосовно клітин тварин, хоча вже існує одна або дві синтетичні суміші, які можуть підтримувати ріст певних штамів клітин.
Перш ніж розглядати основні питання, що відносяться до культур тканин, і зокрема питання щодо харчування клітин, слід згадати різні способи дії зовнішнього середовища на клітину. До них можуть бути віднесені:
Температура.
Осмотичний тиск.
Концентрація водневих іонів.
Інші неорганічні речовини.
Необхідні метаболіти: вуглеводи, розчинені гази, амінокислоти, вітаміни, білки та пептиди.
Додаткові метаболіти: амінокислоти, вітаміни, коензими, нуклеозиди, пептиди, проміжні метаболіти.
Гормони.
Інші специфічні фактори, що впливають на обмін клітини: субстрати для адаптивних ензимів, організатори, трансформуючі фактори.
Субстрат (матриця), на якому клітини ростуть.
Взаємодія між факторами.
Температура
Одна з головних властивостей живої матерії – здатність здійснювати складні хімічні реакції при відносно низьких температурах. Для живих клітин є також характерним, що вони швидко руйнуються при температурах, дещо перевищуючих оптимальні. Для більшості клітин ссавців та птахів оптимальна температура лежить у межах 37-38,5 0С. Якщо температура підіймається до 450, клітини гинуть на протязі однієї години. Клітини витримують більш низькі температури, ніж ця, наприклад можуть іноді виживати при температурі 420 від 12 до 24 годин. Але загалом навіть незначне підвищення температури, нормальної для даної тканини, приводить до загибелі клітин. Це відноситься до більшості фібробластів та багатьох клітин епітеліального типу тканин ссавців. Не дивлячись на це, існують навіть деякі клітини ссавців, для яких потрібні більш низькі температури. Так епітеліальні клітини шкіри людини ростуть краще при більш низькій температурі, ніж була вказана.
Поряд з цим більшість клітин виживає при охолодженні до значних меж. Також клітини, для швидкого росту яких в нормальних умовах потрібна температура біля 380, продовжують повільно рости при температурі 20-250. Вони можуть бути також охолоджені до 40 і зберігатися при цій температурі деякий час без помітних пошкоджень (крім затримки клітинного поділу). Встановлено, що деякі типи клітин є чутливими до процесу охолодження. Якщо клітини охолодити нижче точки замерзання, вони руйнуються внаслідок кристалізації льоду всередині цитоплазми. Але при додаванні в середовище якого-небудь запобіжного агенту, наприклад гліцерину, і при швидкому заморожуванні до дуже низької температури (-700) клітини можуть зберігатися місяцями і після відморожування не втрачають здатності до розмножування.
Осмотичний тиск
Цей фактор теж є вирішальним. Для клітин ссавців нормальний осмотичний тиск при 380 дорівнює біля 7,6 атмосфер. На клітини вочевидь не діють коливання тиску 10%. На практиці клітина може переносити значно більші коливання тиску, якщо вони відбуваються не дуже швидко. При культивуванні клітин слід підтримувати нормальний тиск без особливих коливань.
Осмотичний тиск більшості біологічних рідин у значній мірі визначається розчиненими у них кристалоїдами. У тканинах ссавців та інших тварин більшу частину кристалоїдів складає хлористий натрій. Однак всі інші іони також суттєво впливають на осмотичний тиск, а підвищення концентрації глюкози помітно його підвищує. Більш крупні молекули в середовищі відносно менше впливають на осмотичний тиск.