Imaginați-vă că vreți să plantați o grădină de flori. Puteți căuta flori care se potrivesc perfect în mediul dumneavoastră, deși acestea pot fi costisitoare și necesită îngrijire de specialitate. Sau puteți alege soiuri care poate nu sunt ideale, dar care cresc peste tot, sunt accesibile și nu au nevoie de multă îngrijire. În mod similar, atunci când începeți un proiect de cercetare și trebuie să decideți dacă să folosiți celule primare umane sau linii celulare nemuritoare, trebuie să luați în considerare o serie de factori.
Vreți să construiți un model de cultură celulară care să reprezinte îndeaproape situația umană in vivo? În acest caz, celulele primare umane sunt o alegere mai bună. De asemenea, dacă intenționați să vă publicați rezultatele, ar trebui să țineți cont de faptul că recenzenții ar putea dori să vă validați rezultatele într-un sistem care este relevant pentru fiziologia umană. Sau doriți un model cu care este ușor de lucrat și care este bine stabilit? În acest caz, ar fi de preferat liniile celulare nemuritoare, deși este posibil ca celulele să nu se comporte exact ca la om.
Celule primare umane: aruncând o privire în viața reală
Celele primare umane sunt izolate direct din țesuturi și păstrează caracteristicile morfologice și funcționale ale țesutului lor de origine. De exemplu, țesutul tumoral original din cancerul colorectal păstrează mai mulți markeri tumorali și microARN-uri cunoscute. În comparație, liniile celulare prezintă diferențe în ceea ce privește expresia acestora (Pastor et al., 2010).
Celele primare, totuși, nu trăiesc veșnic. Ele suferă procese de senescență și au un potențial limitat de auto-reînnoire și diferențiere. Pe măsură ce îmbătrânesc, ele prezintă modificări morfologice și funcționale, motiv pentru care ar trebui să le folosiți în pasaje timpurii. Caracteristicile genetice și vârsta donatorilor sunt, de asemenea, importante, deoarece celulele lor se pot comporta diferit în aceleași condiții de cultură. Acest lucru poate fi un lucru bun atunci când investigați modul în care caracteristicile celulare specifice diferă în cadrul populației sau atunci când testați noi compuși. Pe de altă parte, testele dumneavoastră necesită o varianță redusă? Atunci folosiți celule de la același donator. Un avantaj al celulelor primare umane este că nu trebuie să vă bazați pe modele animale. Acest lucru înseamnă că puteți evita diferențele dintre specii – cum ar fi anatomia, căile moleculare și metabolismul – care pot afecta toxicitatea și modul de acțiune al medicamentelor.
Modul în care manipulați celulele primare determină succesul
Culturile de celule primare umane pot fi inițiate din celule sănătoase sau din celule canceroase. Ele provin de la donatori sănătoși, de la donarea de organe, de la specimene chirurgicale, de la țesuturi fetale sau de la donatori post-mortem. Atunci când vă planificați experimentele, țineți cont de faptul că sursa de celule primare umane este limitată. Acest lucru înseamnă că este posibil să nu puteți obține material suplimentar de la același donator. De asemenea, culturile primare derivate din explante tisulare sunt un amestec de celule diferite în diferite stadii, astfel încât, dacă doriți să inițiați culturi mai omogene, s-ar putea să fie nevoie să purificați anumite tipuri de celule. Deoarece celulele primare sunt mai sensibile decât liniile celulare, acestea necesită adesea nutrienți și factori de creștere suplimentari.
Pentru că diferite tipuri de celule au nevoie de medii diferite pentru a crește și supraviețui, optimizați întotdeauna condițiile de cultură pentru fiecare tip de celule. Liniile celulare au nevoie de niveluri ridicate de ser. Cu toate acestea, serul nu este standardizat și diferite loturi pot prezenta o variabilitate ridicată a numeroaselor substanțe conținute. Acest lucru ar putea influența foarte mult rezultatele cercetărilor dumneavoastră și chiar să le facă incoerente. În cazul celulelor primare umane, nu uitați că nivelurile ridicate de antibiotice scad viabilitatea și creșterea acestora. Pe măsură ce celulele ajung în diferite stadii de cultură, trebuie să le caracterizați și să identificați orice modificări morfologice și funcționale. Acest lucru este relevant pentru controlul calității. Bineînțeles, o bună practică de cultivare a celulelor vă cere să documentați toate informațiile necesare pentru a urmări materialele și metodele. În acest fel, vă asigurați că modelul dvs. este transparent și reproductibil (Pamies et al., 2018).
Combaterea contaminării cu endotoxine în culturile celulare
Contaminarea amenință studiile pe culturi celulare. Nu doar bacteriile, ciupercile, drojdiile și micoplasmele sunt vinovate, endotoxinele cauzează, de asemenea, probleme. Acestea afectează creșterea și funcția celulară in vitro, precum și in vivo (Ryan et al, 2018). Endotoxinele sunt lipopolizaharide derivate din membrana externă a majorității bacteriilor gram-negative, care sunt stabile chiar și la temperaturi ridicate. Endotoxinele contaminează adesea instrumentarul de laborator, deoarece prezintă o afinitate ridicată pentru materialele hidrofobe, cum ar fi plasticul. Sursele de contaminare includ apa utilizată pentru spălare, mediile și serurile, aditivii, materialele plastice de laborator și sticlăria. Puteți detecta endotoxinele cu testul LAL (limulus amebocyte lysate), deoarece LAL formează cheaguri de gel cuantificabile în prezența lor.
Diferite tipuri de celule reacționează diferit la prezența endotoxinelor, iar limitele de endotoxine trebuie stabilite pentru fiecare tip de celule în culturile in vitro (Nomura et al., 2017). Pentru a minimiza riscul de contaminare cu endotoxine, utilizați medii, seruri și ustensile de laborator nepirogenice certificate și verificați apa utilizată în laborator, în special atunci când lucrați cu celule sensibile.
Liniile celulare: o parte integrantă a cercetării biologice
Lucrul cu celule primare se bazează pe decenii de cercetare care utilizează linii celulare. De la începutul secolului al XX-lea, liniile celulare au oferit oamenilor de știință o mare perspectivă asupra proceselor biologice ale celulelor umane. Liniile de celule nemuritoare au devenit un instrument puternic pentru nenumărate aplicații, inclusiv testarea metabolismului și citotoxicității medicamentelor, studierea funcției genelor, precum și producerea de vaccinuri, anticorpi și compuși biologici.
După cum am menționat, scopul cercetării dumneavoastră determină tipul de cultură celulară pe care o utilizați. Cercetătorii care intenționează să investigheze procesele biologice de bază, să manipuleze funcțiile celulare, să stabilească noi metode sau să efectueze screening-uri preliminare tind să aleagă linii celulare imortalizate. De ce? Acestea sunt eficiente din punct de vedere al costurilor, sunt ușor de lucrat și pot fi păstrate în cultură pentru perioade mai lungi de timp. Liniile celulare sunt, de asemenea, ușor de manipulat și de extins. (Kaur et al., 2012). Este screeningul de mare randament pe ordinea de zi? Aici, aprovizionarea nelimitată cu material ar putea fi, de asemenea, un avantaj.
Cu toate acestea, chiar dacă rezultatele experimentale obținute cu linii celulare pot fi interpretate în mod clar și comparate în mod consecvent cu studiile anterioare, rețineți că relevanța fiziologică a acestor studii ar putea să nu fie foarte mare. Există, de asemenea, limite la ceea ce se poate face cu liniile celulare. De fapt, unele prezintă doar o asemănare marginală cu celulele primare originale, deoarece trecerile în serie pot provoca variații în genotip și fenotip. S-ar putea să vă treziți cu un conținut genomic modificat și un profil de expresie anormal. Liniilor celulare le lipsesc caracteristicile morfologice sau funcționale cheie, astfel încât s-ar putea să nu fie capabile să inducă biomarkeri relevanți. Acest lucru înseamnă că rezultatele pe care le-ați obținut cu linii celulare în laborator nu pot fi transpuse integral la om. Pe perioade mai lungi de timp, liniile celulare nemuritoare pot fi, de asemenea, contaminate de alte celule sau microorganisme (a se vedea articolul de pe blog: Mycoplasma Contamination – Small Organisms Cause Big Trouble). Așa că vă rugăm să urmați acest sfat: Înainte de a face orice lucrare cu linii celulare, întotdeauna validați-le mai întâi pentru a vă asigura că celulele dvs. nu sunt identificate greșit sau contaminate (Lorsch et al, 2014).
În concluzie, bazați-vă alegerea celulelor primare umane sau a liniilor celulare nemuritoare pe obiectivul dvs. de cercetare. În multe cazuri, liniile celulare nemuritoare oferă un model foarte valoros pentru experimentele preliminare. Folosiți apoi celule primare umane pentru a reproduce rezultatele cheie. Acest lucru sporește traducerea și face ca rezultatele dumneavoastră să fie mai relevante pentru fiziologia umană.
.