کشت بافت

کشت بافت، روشی برای تحقیقات بیولوژیکی است که در آن قطعاتی از بافت یک حیوان یا گیاه به محیطی مصنوعی منتقل می‌شود که در آن می‌توانند به حیات و عملکرد خود ادامه دهند. بافت کشت شده ممکن است از یک سلول منفرد، جمعیتی از سلول ها یا یک کل یا بخشی از یک اندام تشکیل شده باشد. سلول های کشت ممکن است تکثیر شوند. تغییر اندازه، شکل یا عملکرد؛ فعالیت تخصصی نشان می دهد (مثلاً سلول های عضلانی ممکن است منقبض شوند). یا با سلول های دیگر تعامل داشته باشد.

کشت بافت

تحولات تاریخی در کشت بافت

تلاش اولیه برای کشت بافت در سال 1885 توسط جانورشناس آلمانی ویلهلم روکس انجام شد که بافت جنین جوجه را در محلول نمک گرم کشت داد. اما اولین موفقیت واقعی در سال 1907 به دست آمد، زمانی که جانورشناس آمریکایی راس جی هریسون رشد فرآیندهای سلول عصبی قورباغه را در محیطی از لنف لخته شده نشان داد. جراح فرانسوی الکسیس کارل و دستیارش مونتروز باروز متعاقباً تکنیک هریسون را بهبود بخشیدند و پیشرفت‌های اولیه خود را در مجموعه‌ای از مقالات منتشر شده در سال‌های 1910-1910 گزارش کردند. کارل و باروز اصطلاح کشت بافت را ابداع کردند و این مفهوم را تعریف کردند.

پس از آن، تعدادی از آزمایشگران موفق به پرورش سلول های حیوانی با استفاده از انواع مایعات بیولوژیکی مانند لنف، سرم خون، پلاسما و عصاره بافت به عنوان محیط کشت شدند. در دهه‌های 1980 و 1990، روش‌هایی توسعه یافتند که محققان را قادر می‌سازد تا سلول‌های بنیادی جنینی پستانداران را با موفقیت در شرایط مصنوعی رشد دهند. این پیشرفت‌ها در نهایت باعث ایجاد و نگهداری رده‌های سلول‌های بنیادی جنینی انسان شد. این عمل درک محققان از زیست‌شناسی انسان را ارتقا داد و پیشرفت در درمان و پزشکی بازساختی را بسیار تسهیل کرد.

 

محیط های کشت

سلول ها ممکن است در یک محیط کشت با منشاء بیولوژیکی مانند سرم خون یا عصاره بافت، در یک محیط مصنوعی تعریف شده شیمیایی مانند آگار، یا در مخلوطی از این دو رشد کنند. یک محیط باید حاوی نسبت های مناسبی از مواد مغذی لازم برای سلول های مورد مطالعه باشد و باید به طور مناسب اسیدی یا قلیایی باشد. کشت ها معمولاً به صورت تک لایه سلول روی سطح شیشه ای یا پلاستیکی یا به صورت سوسپانسیون در یک محیط مایع یا نیمه جامد رشد می کنند.

برای شروع یک کشت، یک نمونه کوچک از بافت روی یا در محیط پراکنده می شود و سپس فلاسک، لوله یا صفحه حاوی کشت معمولاً در دمایی نزدیک به دمای محیط طبیعی بافت انکوبه می شود( برای این منظور میتوان از دستگاه انکوباتور استفاده کرد). شرایط استریل برای جلوگیری از آلودگی با میکروارگانیسم ها حفظ می شود. کشت‌ها گاهی از سلول‌های منفرد آغاز می‌شوند و در نتیجه جمعیت‌های بیولوژیکی یکنواختی به نام کلون تولید می‌شوند. سلول های منفرد معمولاً طی 10 تا 14 روز پس از قرار گرفتن در شرایط کشت، کلنی ایجاد می کنند.

 

کشت های اولیه و رده های سلولی ایجاد شده

دو نوع اصلی کشت وجود دارد: کشت های اولیه (فانی) و کشت رده های سلولی تثبیت شده (جاودانه). کشت های اولیه شامل سلول ها، بافت ها یا اندام های طبیعی هستند که مستقیماً از بافت جمع آوری شده توسط بیوپسی از یک موجود زنده جدا می شوند. کشت های اولیه از این جهت مفید هستند که اساساً عملکرد طبیعی سلول، بافت یا اندام مورد مطالعه را مدل می کنند.

با این حال، هر چه مدت زمان بیشتری نمونه ها در کشت نگهداری شوند، جهش های بیشتری در آنها تجمع می یابد. این مورد می تواند منجر به تغییرات در ساختار کروموزوم و عملکرد سلول شود. علاوه بر این، کشت های اولیه عموماً فانی هستند. سلول‌ها تحت یک فرآیند پیری قرار می‌گیرند که طی آن تنها برای 50 تا 100 نسل تکثیر می‌شوند. پس از آن میزان به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. نقطه‌ای که در آن سلول‌ها در کشت‌های اولیه رشد خود را متوقف می‌کنند، یا دچار پیری همانندسازی می‌شوند، به اصطلاح حد هیفلیک را مشخص می‌کند (به نام کاشف آن، میکروبیولوژیست آمریکایی لئونارد هایفلیک).

در مقابل، رده های سلولی ایجاد شده می توانند به طور نامحدود تداوم داشته باشند. مشابه سلول‌ها در کشت‌های اولیه، سلول‌های موجود در خطوط ایجاد شده در طول زمان جهش‌هایی را جمع می‌کنند که می‌تواند شخصیت آنها را تغییر دهد.

بنابراین، برای اینکه محققان آزمایشگاه‌های مختلف بتوانند نتایج آزمایش‌ها را با استفاده از خطوط سلولی مشابه مقایسه کنند، باید هویت سلول‌هایی را که با آن‌ها کار می‌کنند تأیید کنند. هویت سلولی از طریق فرآیندی به نام احراز هویت تأیید می شود، که در آن مشخصات DNA سلول های کشت شده با مشخصات شناخته شده یا استاندارد آن خط سلولی مقایسه می شود.

 

پردازش سلول ها و بافت های کشت شده

کشت‌های زنده را می‌توان مستقیماً با میکروسکوپ بررسی کرد، یا ممکن است با عکس‌ها و تصاویر متحرکی که از طریق میکروسکوپ گرفته می‌شوند، مشاهده شوند. سلول ها، بافت ها و اندام ها نیز ممکن است کشته شوند، ثابت شوند (حفظ شوند) و برای بررسی بیشتر رنگ آمیزی شوند. پس از تثبیت، می‌توان نمونه‌ها را نیز جاسازی کرد.

سلول های کشت بافت تحت طیف وسیعی از درمان های تجربی قرار می گیرند. سپس دانشمندان سلول ها را مشاهده می کنند و به دنبال تغییرات کلی در رفتار یا عملکرد سلول یا تغییرات در مولکول های خاص، مانند تغییرات در بیان یک پروتئین یا ژن خاص هستند.

 

بینش بیولوژیکی

کشت بافت اکتشافات متعددی را در علوم زیستی امکان پذیر کرده است. به عنوان مثال، اطلاعات اولیه در مورد سلول ها در مورد ترکیب و شکل آنها آشکار شده است. فعالیت بیوشیمیایی، ژنتیکی و تولید مثلی آنها. تغذیه، متابولیسم، عملکردهای تخصصی و فرآیندهای پیری و بهبودی آنها. اثرات عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی روی سلول ها و تفاوت بین سلول های طبیعی و سلول های غیر طبیعی.

از زمان کشف اینکه ویروس‌های خاصی در کشت بافت نیز رشد می‌کنند. این تکنیک برای تولید واکسن‌هایی علیه فلج اطفال، آنفولانزا، سرخک، اوریون و سایر بیماری‌های عفونی مورد استفاده قرار گرفت. کشت سلولی همچنین مهارکننده های ویروسی از جمله اینترفرون تولید کرده است. هورمون ها نیز از کشت سلول ها یا اندام ها تولید می شوند. گلبول های سفید کشت شده از دو فرد را می توان برای تعیین سازگاری پیوند بافت مورد استفاده قرار داد.

شناسایی و تشخیص ناهنجاری های کروموزومی و اختلالات ارثی با توسعه ژنتیک سلول های سوماتیک بسیار افزایش یافته است. تکنیک‌های کشت بافت برای کشت انواع بسیاری از سلول‌های هیبریدی استفاده شده‌اند. به این ترتیب عملکرد هر کروموزوم جداگانه تعریف می‌شود.

مطالعات کشت بافت علل ژنتیکی برخی بیماری‌های ارثی را روشن کرده است. روش‌هایی برای شناسایی مواد محیطی که ممکن است باعث آسیب ژنی شوند ابداع شده است. ماهیت برخی از سرطان ها با کشف ژن های خاص مرتبط با این بیماری روشن شده است. روش‌های ژنتیک سلول‌های سوماتیک برای سلول‌های گیاهی نیز اعمال شده است.

 

تجهیزات مورد استفاده در کشت بافت

از جمله تجهیزات آزمایشگاهی که در کشت بافت استفاده میشود، میتوان به موارد زیر اشاره کرد

 

منبع :

tissue culture

5/5 - (1 امتیاز)
اشتراک گذاری:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *