Utamaduni wa seli unategemea sana masharti. Zinatofautiana kwa kila aina ya seli, lakini kwa kawaida huwa na chombo kinachofaa chenye substrate au kati ambayo hutoa virutubisho muhimu (amino asidi, wanga, vitamini, madini), mambo ya ukuaji, homoni na gesi (CO2, O2) na kudhibiti physico. Mazingira ya kemikali (bafa pH, shinikizo la osmotiki, joto). Seli nyingi zinahitaji sehemu ndogo ya uso au bandia (utamaduni wa wambiso au wa monolayer), wakati zingine zinaweza kuenezwa kwa njia ya kitamaduni (utamaduni wa kusimamishwa). Muda wa maisha wa seli nyingi huamuliwa kwa vinasaba, lakini baadhi ya tamaduni za seli zimebadilishwa kuwa seli zisizokufa ambazo zitazaliana kwa muda usiojulikana ikiwa hali bora zaidi zitaundwa.
Ufafanuzi
Sufafanuzi hapa ni rahisi sana. Katika mazoezi, neno "utamaduni wa seli" sasa linamaanisha ukuzaji wa seli zinazotokana na yukariyoti nyingi, haswa seli za wanyama, tofauti na aina zingine za tamaduni. Njia za maendeleo ya kihistoria na kitamaduni zinahusiana kwa karibu na utamaduni wa tishu na utamaduni wa chombo. Utamaduni wa virusi pia unahusishwa na seli kama mwenyeji wa virusi.
Historia
Mbinu za kimaabara za kupata na kukuza seli zilizotenganishwa na chanzo asili cha tishu ziliimarika zaidi katikati ya karne ya 20. Mafanikio makuu katika eneo hili yalifanywa na wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Yale.
Mafanikio ya Katikati ya Karne
Hapo awali, kupata na kukuza seli kulifanywa ili kupata tiba ya virusi vingi hatari. Watafiti kadhaa wamegundua kuwa aina nyingi za virusi zinaweza kuishi kwa usalama, kustawi na kuzaliana kwenye seli za wanyama zilizokuzwa kiholela au hata viungo vizima ambavyo huwekwa kwa uhuru katika chupa maalum. Kama sheria, seli za viungo vya wanyama ambazo ziko karibu iwezekanavyo kwa wanadamu hutumiwa kwa vipimo kama hivyo - kwa mfano, nyani za juu kama sokwe. Ugunduzi huu wote ulifanywa katika miaka ya 1940, wakati majaribio kwa watu yalifaa zaidi kwa sababu fulani.
Mbinu
Seli zinaweza kutengwa na tishu kwa utamaduni wa zamani kwa njia kadhaa. Wanaweza kuondolewa kwa urahisi kwa damu, lakini ni seli nyeupe tu zinazoweza kukua katika utamaduni. Seli zinawezakutengwa na tishu dhabiti kwa usagaji wa tumbo la nje ya seli kwa kutumia vimeng'enya kama vile collagenase, trypsin, au pronase kabla ya kuchafua tishu ili kutoa seli kwenye kusimamishwa. Vinginevyo, vipande vya tishu vinaweza kuwekwa kwenye media ya ukuaji na seli zinazokua zinapatikana kwa utamaduni. Njia hii inajulikana kama utamaduni wa kupanda.
Seli ambazo zimeundwa moja kwa moja kutoka kwa mada hujulikana kama seli msingi. Isipokuwa baadhi zinazotokana na vivimbe, tamaduni nyingi za msingi za seli zina muda mdogo wa kuishi.
Mifumo na seli shina
Saini ya seli iliyoidhinishwa au isiyoweza kufa imepata uwezo wa kuzaliana kwa muda usiojulikana, ama kupitia mabadiliko nasibu au urekebishaji wa kimakusudi, kama vile usemi bandia wa jeni la telomerase. Laini nyingi za seli hujulikana vyema kama aina za seli za kawaida.
Utamaduni wa wingi wa mistari ya seli za wanyama ni msingi kwa utengenezaji wa chanjo za virusi na bidhaa zingine za kibayoteknolojia. Utamaduni wa seli shina za binadamu hutumiwa kupanua idadi yao na kutofautisha seli katika aina tofauti zinazofaa kwa upandikizaji. Utamaduni wa seli za binadamu (shina) pia hutumika kukusanya molekuli na exosomes iliyotolewa na seli shina kwa madhumuni ya matibabu.
Muunganisho na jenetiki
Bidhaa za kibaolojia zinazozalishwa na teknolojia ya DNA (rDNA) katika tamaduni za wanyama ni pamoja naenzymes, homoni za synthetic, immunobiological (kingamwili za monoclonal, interleukins, lymphokines) na mawakala wa anticancer. Ingawa protini nyingi rahisi zaidi zinaweza kutengenezwa kwa kutumia rDNA katika tamaduni za bakteria, protini changamano zaidi zilizo na glycosylated (zinazorekebishwa na wanga) lazima kwa sasa zitengenezwe katika seli za wanyama.
Mfano muhimu wa protini changamano kama hii ni homoni ya erythropoietin. Gharama ya kukuza tamaduni za seli za mamalia ni kubwa, kwa hivyo utafiti unaendelea ili kuunda protini ngumu kama hizi katika seli za wadudu au katika mimea ya juu. Matumizi ya seli moja ya kiinitete na viinitete vya somatiki kama chanzo cha uhamishaji wa jeni moja kwa moja kwa mlipuko wa chembe, usemi wa jeni za muda mfupi, na hadubini ya confocal ni mojawapo ya matumizi yake. Utamaduni wa seli za mimea ndio aina inayojulikana zaidi ya mazoezi haya.
Tamaduni za tishu
Utamaduni wa tishu ni ukuzaji wa tishu au seli zilizotenganishwa na kiumbe. Mchakato huu kwa kawaida hurahisishwa kwa kutumia kimiminika, nusu-imara, au njia dhabiti ya ukuaji kama vile mchuzi au agari. Utamaduni wa tishu kwa ujumla hurejelea utamaduni wa seli na tishu za wanyama, na neno mahususi zaidi linalotumika kwa mimea, seli za mimea na utamaduni wa tishu. Neno "utamaduni wa tishu" lilianzishwa na mwanapatholojia wa Marekani Montrose Thomas Burroughs.
Historia ya utamaduni wa tishu
Mnamo 1885, Wilhelm Roux aliondoa sehemu ya medula.sahani za kuku wa fetasi na kuihifadhi katika suluhisho la joto la chumvi kwa siku kadhaa, kuanzisha kanuni ya msingi ya utamaduni wa tishu. Mnamo 1907, mtaalam wa wanyama Ross Granville Harrison alionyesha ukuaji wa seli za chura za kiinitete ambazo zingeweza kutoa seli za ujasiri katika limfu iliyoganda. Mnamo 1913, E. Steinhardt, C. Israel, na R. A. Lambert walikuza virusi vya chanjo katika vipande vya tishu za pembe ya nguruwe. Tayari lilikuwa jambo la hali ya juu zaidi kuliko utamaduni wa seli za mimea.
Kutoka zamani hadi siku zijazo
Gotlieb Haberlandt alikuwa wa kwanza kutaja uwezekano wa kulima tishu za mmea zilizotengwa. Alipendekeza kuwa njia hii inaweza kuamua uwezo wa seli za kibinafsi kupitia utamaduni wa tishu, pamoja na ushawishi wa pande zote wa tishu kwa kila mmoja. Madai ya awali ya Haberland yalipogunduliwa, mbinu za utamaduni wa tishu na seli zilianza kutumika kikamilifu, na kusababisha uvumbuzi mpya katika biolojia na dawa. Wazo lake la awali, lililowasilishwa mwaka wa 1902, liliitwa totipotentiality: "Kinadharia, seli zote za mimea zina uwezo wa kuzalisha mmea kamili." Ukuzaji wa tamaduni za seli wakati huo uliendelea sana.
Katika matumizi ya kisasa, utamaduni wa tishu kwa ujumla hurejelea ukuaji wa seli kutoka kwa tishu za kiumbe chembe chembe chembe nyingi katika vitro. Hali ya utamaduni wa seli sio muhimu sana katika kesi hii. Seli hizi zinaweza kutengwa na kiumbe wafadhili, seli za msingi, au safu ya seli isiyoweza kufa. Seli zinaoshwanjia ya kitamaduni ambayo ina virutubisho na vyanzo vya nishati muhimu kwa maisha yao. Neno "utamaduni wa tishu" mara nyingi hutumiwa kwa kubadilishana na utamaduni wa seli.
Maombi
Maana halisi ya utamaduni wa tishu inarejelea ukuzaji wa vipande vya tishu, yaani, utamaduni wa kupanda.
Utamaduni wa tishu ni zana muhimu ya kusoma baiolojia ya seli kutoka kwa viumbe vyenye seli nyingi. Inatoa muundo wa tishu za ndani katika mazingira yaliyobainishwa vyema ambayo yanaweza kubadilishwa na kuchanganuliwa kwa urahisi.
Katika utamaduni wa tishu za wanyama, seli zinaweza kukuzwa kama safu za 2D (utamaduni wa kawaida) au ndani ya kiunzi au jeli zenye nyuzi ili kufikia miundo ya asili inayofanana na tishu za 3D (utamaduni wa 3D). Eric Simon, katika ripoti ya ruzuku ya NIH SBIR ya 1988, alionyesha kuwa urushaji umeme unaweza kutumika kutengeneza kiunzi cha nyuzinyuzi za nano- na submicron-midogo iliyoundwa mahsusi kutumika kama seli na substrates za tishu katika vitro.
Matumizi haya ya mapema ya gridi za nyuzi zinazopitisha umeme kwa utamaduni wa seli na uhandisi wa tishu yalionyesha kuwa aina tofauti za seli zinaweza kushikamana na kuongezeka kwenye nyuzi za polycarbonate. Imebainika kuwa, tofauti na mofolojia bapa inayoonekana kwa kawaida katika utamaduni wa 2D, seli zinazokuzwa kwenye nyuzi za kebo za umeme huonyesha mofolojia ya 3D yenye mduara zaidi ambayo huonekana katika tishu za vivo.
Utamadunitishu za mmea, haswa, huhusishwa na kukuza mimea nzima kutoka kwa vipande vidogo vya nyuzi za mmea zinazopandwa katikati.
Tofauti za miundo
Utafiti wa uhandisi wa tishu, seli shina na baiolojia ya molekuli unahusisha kimsingi kukuza tamaduni za seli kwenye vyombo bapa vya plastiki. Njia hii inajulikana kama utamaduni wa seli zenye pande mbili (2D) na ilianzishwa kwanza na Wilhelm Roux, ambaye mwaka wa 1885 aliondoa sehemu ya sahani ya medula ya kuku aliye kiinitete na kuiweka kwenye chumvi yenye joto kwa siku kadhaa kwenye glasi bapa.
Kutokana na maendeleo ya teknolojia ya polima, sahani ya kisasa ya kawaida ya plastiki kwa utamaduni wa seli zenye sura mbili, inayojulikana kama sahani ya petri, imeibuka. Julius Richard Petri, mtaalam wa bakteria wa Ujerumani, ambaye kawaida hutajwa katika fasihi ya kisayansi kama mvumbuzi wa uvumbuzi huu, alifanya kazi kama msaidizi wa Robert Koch. Leo, watafiti mbalimbali pia hutumia chupa za kitamaduni, koni, na hata mifuko ya kutupwa kama ile inayotumika katika vinu vya kutupwa.
Kando na utamaduni wa mistari ya seli isiyoweza kufa, seli kutoka kwa vipandikizi vya msingi vya viumbe vingi vinaweza kukuzwa kwa muda mfupi hadi kuathiriwa kutakapotokea. Seli za msingi zilizokuzwa zimetumika sana katika utafiti, kama ilivyo kwa keratocyte za samaki katika masomo ya uhamiaji wa seli. Midia ya utamaduni wa seli inaweza kutumika katika wengitofauti.
Tamaduni za seli za mimea kwa kawaida hukuzwa kama tamaduni za kusimamisha seli katika midia ya kioevu au katika tamaduni za callus kwenye media dhabiti. Utamaduni wa seli za mimea zisizotofautishwa na calli unahitaji uwiano sahihi wa homoni za ukuaji wa mmea auxin na cytokinin.
