Képzeljük el, hogy virágoskertet szeretnénk ültetni. Kereshet olyan virágokat, amelyek tökéletesen illeszkednek a környezetébe, bár lehet, hogy drágák és szakértő gondozást igényelnek. Vagy választhat olyan fajtákat, amelyek talán nem ideálisak, de mindenhol teremnek, megfizethetőek és nem igényelnek sok gondozást. Hasonlóképpen, amikor egy kutatási projektbe kezd, és el kell döntenie, hogy emberi primer sejteket vagy halhatatlan sejtvonalakat használjon-e, számos tényezőt kell figyelembe vennie.
Egy olyan sejttenyésztési modellt szeretne létrehozni, amely szorosan reprezentálja az emberi in vivo helyzetet? Ebben az esetben a humán primer sejtek jobb választásnak bizonyulnak. Továbbá, ha azt tervezi, hogy publikálja az eredményeit, szem előtt kell tartania, hogy a bírálók esetleg azt szeretnék, hogy az eredményeit olyan rendszerben validálja, amely releváns a humán fiziológia szempontjából. Vagy olyan modellt szeretne, amellyel könnyű dolgozni, és amely jól bevált? Itt a halhatatlan sejtvonalakat részesítené előnyben, bár a sejtek nem biztos, hogy pontosan úgy viselkednek, mint az emberben.
Humán primer sejtek: betekintés a való életbe
A humán primer sejteket közvetlenül szövetekből izolálják, és megőrzik származási szövetük morfológiai és funkcionális jellemzőit. A vastagbélrákból származó eredeti tumorszövet például számos tumormarkert és ismert mikroRNS-t őriz meg. Ehhez képest a sejtvonalak eltéréseket mutatnak ezek expressziójában (Pastor és mtsai., 2010).
A primer sejtek azonban nem élnek örökké. Szeneszcenciafolyamatokon mennek keresztül, és korlátozott önmegújulási és differenciálódási potenciállal rendelkeznek. Ahogy öregednek, morfológiai és funkcionális változásokat mutatnak, ezért korai passzázsokban kell felhasználni őket. A donorok genetikai jellemzői és életkora is fontos, mivel sejtjeik eltérő módon viselkedhetnek ugyanazon tenyésztési körülmények között. Ez akkor lehet jó, ha azt vizsgálja, hogy bizonyos sejtjellemzők hogyan különböznek a populáción belül, vagy ha új vegyületeket tesztel. Másrészt az Ön vizsgálatai alacsony varianciát igényelnek? Akkor használjon azonos donorból származó sejteket. Az emberi primer sejtek egyik előnye, hogy nem kell állatmodellekre támaszkodnia. Ez azt jelenti, hogy elkerülheti a fajok közötti különbségeket – például az anatómiában, a molekuláris útvonalakban és az anyagcserében -, amelyek befolyásolhatják a gyógyszerek toxicitását és hatásmódját.
Az, ahogyan az elsődleges sejteket kezeli, meghatározza a sikert
A humán elsődleges sejtkultúrákat egészséges sejtekből vagy rákos sejtekből lehet indítani. Egészséges donorokból, szervdonációból, sebészeti mintákból, magzati szövetekből vagy post mortem donorokból származnak. Kísérletei megtervezésekor tartsa szem előtt, hogy a humán primer sejtek forrása korlátozott. Ez azt jelenti, hogy nem biztos, hogy ugyanattól a donortól további anyagot tud szerezni. Továbbá, a szöveti explantátumokból származó elsődleges kultúrák különböző stádiumban lévő különböző sejtek keverékei, így ha homogénebb kultúrákat szeretne létrehozni, szükség lehet bizonyos sejttípusok tisztítására. Mivel az elsődleges sejtek érzékenyebbek, mint a sejtvonalak, gyakran további tápanyagokat és növekedési faktorokat igényelnek.
Mivel a különböző sejttípusoknak különböző táptalajokra van szükségük a növekedéshez és a túléléshez, mindig optimalizálja a tenyésztési feltételeket az egyes sejttípusokhoz. A sejtvonalaknak nagy mennyiségű szérumra van szükségük. A szérum azonban nem szabványosított, és a különböző tételek nagyfokú változékonyságot mutathatnak a bennük lévő számos anyag tekintetében. Ez nagymértékben befolyásolhatja a kutatási eredményeket, és akár következetlenné is teheti azokat. Az emberi primer sejtek esetében ne feledje, hogy a magas antibiotikumszintek csökkentik életképességüket és növekedésüket. Ahogy a sejtek elérik a tenyésztés különböző szakaszait, jellemeznie kell őket, és azonosítania kell a morfológiai és funkcionális változásokat. Ez a minőségellenőrzés szempontjából lényeges. Természetesen a jó sejttenyésztési gyakorlat megköveteli, hogy dokumentáljon minden olyan információt, amely az anyagok és módszerek nyomon követéséhez szükséges. Így biztosítja, hogy modellje átlátható és reprodukálható legyen (Pamies et al., 2018).
A sejtkultúrák endotoxinszennyezése elleni küzdelem
A fertőzés veszélyezteti a sejtkultúrás vizsgálatokat. Nemcsak a baktériumok, gombák, élesztőgombák és mikoplazmák a bűnösök, az endotoxinok is gondot okoznak. Befolyásolják a sejtek növekedését és működését in vitro és in vivo egyaránt (Ryan et al, 2018). Az endotoxinok a legtöbb gram-negatív baktérium külső membránjából származó lipopoliszacharidok, amelyek magas hőmérsékleten is stabilak. Az endotoxinok gyakran szennyezik a laboratóriumi eszközöket, mivel nagy affinitást mutatnak a hidrofób anyagok, például a műanyag iránt. A szennyeződés forrásai közé tartozik a mosáshoz használt víz, a médiumok és szérumok, az adalékanyagok, a laboratóriumi műanyagok és az üvegeszközök. Az endotoxinokat a limulus amebocita lizátum (LAL) próbával lehet kimutatni, mivel az LAL jelenlétükben számszerűsíthető gélrögöket képez.
A különböző sejttípusok eltérően reagálnak az endotoxinok jelenlétére, és az in vitro kultúrákban az egyes sejttípusokra endotoxinhatárértékeket kell meghatározni (Nomura et al., 2017). Az endotoxinszennyezés kockázatának minimalizálása érdekében használjon tanúsított, nem pirogénmentes táptalajokat, szérumokat és laboratóriumi eszközöket, és ellenőrizze a laboratóriumban használt vizet, különösen, ha érzékeny sejtekkel dolgozik.
Cellavonalak: a biológiai kutatás szerves része
A primer sejtekkel való munka a sejtvonalakkal végzett több évtizedes kutatásokon alapul. A 20. század eleje óta a sejtvonalak nagyszerű betekintést nyújtottak a tudósoknak az emberi sejtek biológiai folyamataiba. A halhatatlan sejtvonalak hatékony eszközzé váltak számtalan alkalmazásban, beleértve a gyógyszeranyagcsere és a citotoxicitás vizsgálatát, a génműködés tanulmányozását, valamint vakcinák, antitestek és biológiai vegyületek előállítását.
Mint említettük, a kutatás célja határozza meg a használt sejtkultúra típusát. Azok a kutatók, akik alapvető biológiai folyamatok vizsgálatát, sejtfunkciók manipulálását, új módszerek létrehozását vagy előzetes szűrővizsgálatok elvégzését tervezik, általában immortalizált sejtvonalakat választanak. Hogy miért? Mert költséghatékonyak, könnyű velük dolgozni, és hosszabb ideig tarthatók kultúrában. A sejtvonalakat könnyű manipulálni és bővíteni is. (Kaur et al., 2012). Napirenden van a nagy áteresztőképességű szűrés? Itt a korlátlan anyagellátás is előnyt jelenthet.
Mégis, még ha a sejtvonalakkal nyert kísérleti eredmények egyértelműen értelmezhetők és következetesen összehasonlíthatók korábbi vizsgálatokkal, ne feledjük, hogy e vizsgálatok élettani relevanciája nem feltétlenül túl magas. A sejtvonalakkal végezhető vizsgálatoknak is vannak korlátai. Egyesek ugyanis csak marginális hasonlóságot mutatnak az eredeti primer sejtekkel, mivel a sorozatos passzázsok változásokat okozhatnak a genotípusban és a fenotípusban. Előfordulhat, hogy megváltozott genomiális tartalmat és abnormális expressziós profilt kapunk. A sejtvonalakból hiányoznak a kulcsfontosságú morfológiai vagy funkcionális jellemzők, így előfordulhat, hogy nem képesek releváns biomarkerek indukálására. Ez azt jelenti, hogy a laboratóriumban a sejtvonalakkal kapott eredményeket nem lehet teljes mértékben átültetni emberekre. Hosszabb idő alatt az immortális sejtvonalak más sejtekkel vagy mikroorganizmusokkal is szennyeződhetnek (lásd blogbejegyzés: Mycoplasma Contamination – Small Organisms Cause Big Trouble). Ezért kérjük, fogadják meg ezt a tanácsot: Mielőtt bármilyen munkát végezne a sejtvonalakkal, először mindig validálja azokat, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a sejtjei nem tévesen azonosítottak vagy szennyezettek (Lorsch et al, 2014).
Röviden, a humán primer sejtek vagy halhatatlan sejtvonalak kiválasztását a kutatási céljára alapozza. Sok esetben az immortális sejtvonalak nagyon értékes modellt kínálnak az előzetes kísérletekhez. Ezután használjon humán primer sejteket a kulcsfontosságú eredmények megismétléséhez. Ez növeli a transzláció mértékét, és eredményei relevánsabbá válnak az emberi fiziológia szempontjából.