あなたが花畑を作りたいと想像してください。 高価であったり、専門家の世話が必要であったりしますが、自分の環境にぴったり合う花を探すことができます。 あるいは、理想的とは言えないかもしれませんが、どこにでも生えていて、手頃な価格で、あまり世話をする必要のない品種を選ぶこともできます。 同様に、研究プロジェクトを始めるときに、ヒトの初代細胞を使うか不死身の細胞株を使うかを決める必要がありますが、さまざまな要素を考慮しなければなりません
ヒトの生体内の状況に近い細胞培養モデルを作りたいのでしょうか。 この場合、ヒト初代細胞の方が良い選択となります。 また、結果を発表する予定であれば、査読者がヒトの生理に関連した系で結果を検証することを望むかもしれないことを念頭に置いておく必要があります。 あるいは、作業が簡単で、確立されたモデルがお望みですか？ ここでは、不死身の細胞株が好ましいと思われますが、その細胞はヒトで行うのと全く同じようには振舞わないかもしれません。
Human primary cells: peeking into real life
Human primary cellsは組織から直接分離され、その由来組織の形態的、機能的特徴を保持している。 例えば、大腸癌の腫瘍組織には、いくつかの腫瘍マーカーや既知のマイクロRNAが保存されている。 それに比べ、細胞株はそれらの発現に違いが見られます（Pastor et al. しかし、初代細胞は永遠に生き続けるわけではありません。老化のプロセスを経て、自己再生や分化の可能性は限られています。 老化が進むと形態的、機能的な変化が見られるため、早期の継代で使用することが望ましい。 また、同じ培養条件下でもドナーの細胞は異なる挙動を示すことがあるため、ドナーの遺伝的特性や年齢も重要である。 これは、特定の細胞の特徴が集団間でどのように異なるかを調査する場合や、新しい化合物を試験する場合には、良いことかもしれません。 一方、あなたの試験には低い分散性が必要でしょうか？ それなら、同じドナーの細胞を使いましょう。 ヒト初代細胞の利点の一つは、動物モデルに頼らなくてよいことです。
初代細胞の扱い方が成功を左右する
ヒト初代細胞培養は、健康な細胞やがん細胞から開始することができます。 また、健康なドナー、臓器提供、外科的標本、胎児組織、死後のドナーから得られます。 実験を計画する際には、ヒト初代細胞の供給源は限られていることを念頭に置いてください。 つまり、同じドナーから余分な材料を得ることができないかもしれないのです。 また、組織摘出物から得られた初代培養物は、異なるステージの異なる細胞が混在しているため、より均質な培養を開始したい場合は、特定の細胞タイプを精製する必要があるかもしれません。 プライマリー細胞は細胞株よりも感受性が高いため、追加の栄養素や成長因子を必要とすることがよくあります。
異なる種類の細胞が増殖し生存するためには、異なる培地を必要とするので、常に各細胞種に対して培養条件を最適化するようにしてください。 細胞株は高濃度の血清を必要とする。 しかし、血清は標準化されておらず、様々なロットで含有する多くの物質の高いばらつきが見られることがあります。 そのため、研究結果に大きな影響を与え、一貫性がなくなる可能性さえあります。 ヒトの初代細胞の場合、高レベルの抗生物質が細胞の生存率や成長を低下させることを忘れないでください。 細胞が培養のさまざまな段階に到達すると、その特徴を把握し、形態的・機能的な変化を特定する必要があります。 これは品質管理にも関係します。 もちろん、良い細胞培養の実践には、材料と方法を追跡するために必要なすべての情報を文書化することが必要です。 このようにして、あなたのモデルの透明性と再現性を確保します（Pamies et al.、2018）
Fighting endotoxin contamination in cell cultures
汚染は細胞培養研究を脅かしています。 細菌、真菌、酵母、マイコプラズマだけでなく、エンドトキシンもまた問題を引き起こす。 それらはin vitroだけでなくin vivoでも細胞の増殖と機能に影響を与える（Ryan et al, 2018）。 エンドトキシンは、ほとんどのグラム陰性菌の外膜に由来するリポ多糖であり、高温でも安定である。 エンドトキシンは、プラスチックなどの疎水性材料に高い親和性を示すため、実験器具を汚染することが多い。 汚染源としては、洗浄に使用する水、培地や血清、添加物、実験用プラスチック、ガラス器具などが挙げられる。 LALはその存在下で定量可能なゲルクロットを形成するため、リムルスアメボサイトライセート（LAL）アッセイでエンドトキシンを検出できます。
さまざまな種類の細胞がエンドトキシンの存在に対して異なる反応を示し、体外培養では細胞の種類ごとにエンドトキシン制限を設定すべきです（野村ら、2017）。 エンドトキシンの汚染リスクを最小限に抑えるために、認証された非パイロジェニック培地、血清、実験器具を使用し、特に敏感な細胞を扱う場合は、実験室で使用する水を確認する。
細胞株：生物学研究に不可欠な要素
初代細胞を使った作業は、細胞株を使って行われてきた数十年の研究に基づいて行われています。 20世紀初頭から、細胞株は科学者にヒト細胞の生物学的プロセスに対する大きな洞察を与えてきた。 不死身の細胞株は、薬物代謝や細胞毒性のテスト、遺伝子機能の研究、さらにはワクチン、抗体、生物学的化合物の生産など、数え切れないほどの用途に使える強力なツールとなっています
前述のように、研究の目的によって使用する細胞培養の種類は決まります。 基本的な生物学的プロセスの研究、細胞機能の操作、新しい方法の確立、予備的なスクリーニングを計画している研究者は、不死化細胞株を選ぶ傾向があります。 なぜでしょうか？ 不死化細胞株はコスト効率がよく、作業が簡単で、より長い期間培養しておくことができます。 また、細胞株は操作や拡張が容易である。 (Kaur et al., 2012）。 ハイスループットなスクリーニングが課題になっているのでしょうか？
しかしながら、細胞株を用いて得られた実験結果が明確に解釈でき、過去の研究と一貫して比較できるとしても、これらの研究の生理学的関連性はあまり高くない可能性があることを覚えておいてほしいです。 また、細胞株を用いてできることには限界がある。 実際、連続継代により遺伝子型や表現型にばらつきが生じるため、オリジナルの初代細胞との類似性がわずかしか認められないものもあります。 ゲノム内容が変化し、発現プロファイルが異常になってしまうかもしれません。 細胞株は主要な形態学的または機能的特徴を欠いているため、関連するバイオマーカーを誘導できない可能性があります。 つまり、研究室で細胞株を用いて得られた結果は、ヒトに完全には移植できないのです。 また、不死身の細胞株は、長い年月を経て、他の細胞や微生物によって汚染されることもあります（ブログ記事：マイコプラズマ汚染 – 小さな生物が大きな問題を引き起こすを参照）。 ですから、このアドバイスを参考にしてください。 細胞株を使った研究を行う前に、必ずバリデーションを行い、細胞が誤認されたり汚染されたりしていないことを確認しましょう（Lorsch et al, 2014）。
要するに、ヒト初代細胞または不死細胞株の選択は、研究の目的に基づいて行いましょうということです。 多くの場合、不死細胞株は予備実験のための非常に貴重なモデルを提供する。 次に、重要な発見を再現するためにヒト初代細胞を使用します。 そうすることで、研究成果がよりヒトの生理に近いものになるのです」
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