کشت سلولی چیست؟

به فرایند کشت کنترل شده سلول‌های پروکاریوتی یا یوکاریوتی در فلاسک فیلتر دار یا بدون فیلتر و یا پلیت کشت سلول توسط محیط کشت مناسب، گفته می شود. این اصطلاح بیشتر در مورد کشت سلول‌های جانوران پر سلولی کاربرد دارد. برای کشت سلول‌های جانوری از محیط کشت‌های خاصی استفاده می‌شود. معمولا سلول‌های جانوری را در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد و در تجهیزاتی نظیر انکوباتور‌های CO2 دار کشت می‌دهند.

کشت یاخته های جانوری باید در شرایط کاملا آسپتیک(ضد عفونی) انجام شود چون رشد این سلول‌ها بسیار کند تر از رشد باکتری‌ها و مخمرها است و امکان آلودگی محیط کشت در آن وجود دارد. برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها گاهی از آنتی بیوتیک‌هایی مانند پنیسیلین، استرپتومایسین و یا جنتامایسین استفاده می‌شود. کشت سلولی در هودهای مجهز امکان پذیر است.

محیط‌های کشت اختصاصی برای رشد سلول‌های مشخص نیز وجود دارد. مانند محیط کشتی که در آن فقط هپاتوسیت‌ها رشد می‌کنند و یا محیط کشت‌هایی که فقط نورون‌ها که تقسیم نمی‌شوند، می‌توانند زنده بمانند. برای اینکه سلول‌ها در محیط کشت بخوبی تکثیر یابند، لازم است تراکم آن ها در محیط کشت کم باشد. برای این منظور باید هر چند وقت یکبار، سلول‌ها را به محیط کشت‌های تازه پاساژ داد. در صورتیکه تراکم سلول‌ها بالا رود، بعلت ممانعت تماسی تکثیر سلول‌ها متوقف شده و سلول‌ها وارد مرحله تمایز می‌شوند که یکی از مراحل کشت سلولی است.

کشت سلولی
کشت سلولی

کاربرد کشت سلولی

یکی از اهداف کشت سلولی مطالعه سلول ها از نظر نحوه رشد، نیازهای غذایی و علل توقف رشد آنهاست که تغییرات هر کدام می تواند بر مورفولوژی این سلول ها که ما در زیر میکروسکوپ مشاهده می کنیم، تاثیر زیادی داشته باشد. بنابراین برای مطالعه چرخه رشد سلولی، توسعه روش های کنترل رشد سلول های سرطانی و تعدیل بیان ژن ها نیاز به کشت این سلول ها در محیط خارج بدن می باشد.

یکی دیگر از کاربردهای 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.

سلول های مورد نیاز

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.

یک روش دیگر به منظور کشت سلول، قرار دادن قطعاتی از بافت در محیط کشت است .در این روش سلول‌هایی که قادر به رشد در محیط کشت هستند، توسعه می‌یابند .این روش به عنوان کشت ریزنمونه نیز شناخته می‌شود.

سلول‌هایی که به‌طور مستقیم از خود فرد گرفته می‌شوند به عنوان سلول‌های پرایمری شناخته شده و عمر محدودی دارند. اکثر سلول ها بجز آنهایی که از تومور گرفته می‌شوند، طول عمر محدودی دارند. یک رده سلولی نامیرا می‌تواند با ایجاد جهش تصادفی یا هدفمند (مانند بیان مصنوعی ژنبه‌طور نامحدودی تکثیر گردد و به عنوان نماینده‌ای از انواع سلولی خاص پایه ریزی شود.