تؤثر بيئة ثقافة الخلية على إنتاج الخلايا

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لزراعة الخلايا في القدرة على معالجة الكيمياء الفيزيائية لتكاثر الخلايا (أي درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، والضغط الاسموزي ، وتوتر O2 و CO2) والبيئة الفسيولوجية (أي تركيز الهرمونات والمغذيات).بالإضافة إلى درجة الحرارة ، يتم التحكم في بيئة الاستزراع بواسطة وسيط النمو.

على الرغم من أن البيئة الفسيولوجية للثقافة ليست واضحة مثل بيئتها الفيزيائية والكيميائية ، فإن الفهم الأفضل لمكونات المصل ، وتحديد عوامل النمو المطلوبة للتكاثر ، وفهم أفضل للبيئة المكروية للخلايا في الثقافة.(أي تفاعل الخلية الخلوية ، انتشار الغاز ، التفاعل مع المصفوفة) يسمح الآن بتربية خطوط خلوية معينة في وسائط خالية من المصل.

1- بيئة الثقافة تؤثر على نمو الخلايا
يرجى ملاحظة أن شروط زراعة الخلايا تختلف لكل نوع من أنواع الخلايا.
تتراوح عواقب الانحراف عن شروط الاستزراع المطلوبة لنوع خلية معين من التعبير عن الأنماط الظاهرية غير الطبيعية إلى الفشل الكامل لثقافة الخلية.لذلك ، نوصيك بالتعرف على خط الخلايا الذي تهتم به واتباع التعليمات المقدمة بدقة لكل منتج تستخدمه في تجربتك.

2- الاحتياطات اللازمة لإنشاء بيئة محسّنة لثقافة الخلايا لخلاياك:
وسائط الثقافة والمصل (انظر أدناه لمزيد من المعلومات)
مستويات الأس الهيدروجيني وثاني أكسيد الكربون (انظر أدناه لمزيد من المعلومات)
زراعة البلاستيك (انظر أدناه لمزيد من المعلومات)
درجة الحرارة (انظر أدناه لمزيد من المعلومات)

2.1 وسائل الإعلام الثقافية والمصل
يعتبر وسط الاستزراع أهم جزء في بيئة الاستزراع ، لأنه يوفر العناصر الغذائية وعوامل النمو والهرمونات اللازمة لنمو الخلايا ، وينظم درجة الحموضة والضغط الاسموزي للثقافة.

على الرغم من إجراء تجارب زراعة الخلايا الأولية باستخدام الوسائط الطبيعية التي تم الحصول عليها من مستخلصات الأنسجة وسوائل الجسم ، إلا أن الحاجة إلى التوحيد وجودة الوسائط وزيادة الطلب أدت إلى تطوير وسائط محددة.الأنواع الأساسية الثلاثة للوسائط هي الوسائط القاعدية ، ووسائط مصل مخفضة ووسائط خالية من المصل ، ولديها متطلبات مختلفة لمكملات المصل.

2.1.1 متوسط ​​أساسي
وسط زراعة خلية جيبكو
تنمو معظم سلالات الخلايا بشكل جيد في الوسائط الأساسية التي تحتوي على الأحماض الأمينية والفيتامينات والأملاح غير العضوية ومصادر الكربون (مثل الجلوكوز) ، ولكن يجب استكمال تركيبات الوسائط الأساسية هذه بالمصل.

2.1.2 وسط مصل مخفض
زجاجة مع مصل جيبكو منخفض متوسط
هناك إستراتيجية أخرى لتقليل الآثار الضارة للمصل في تجارب زراعة الخلايا وهي استخدام الوسائط المخفضة في المصل.وسط المصل المختزل هو تركيبة متوسطة أساسية غنية بالعناصر الغذائية والعوامل المشتقة من الحيوانات ، والتي يمكن أن تقلل من كمية المصل المطلوبة.

2.1.3 وسط خالٍ من المصل
زجاجة متوسطة خالية من السيروم جيبكو
يتجنب الوسط الخالي من المصل (SFM) استخدام مصل الحيوان عن طريق استبدال المصل بالتغذية المناسبة والتركيبات الهرمونية.تحتوي العديد من الثقافات الأولية وخطوط الخلايا على تركيبات متوسطة خالية من المصل ، بما في ذلك خط إنتاج البروتين المؤتلف المبيض الصيني (CHO) ، وخطوط خلايا الورم الهجين المختلفة ، وخطوط الحشرات Sf9 و Sf21 (Spodoptera frugiperda) ، وكذلك للمضيف لإنتاج الفيروس (على سبيل المثال ، 293 ، VERO ، MDCK ، MDBK) ، إلخ. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لاستخدام وسيط خالٍ من المصل في القدرة على جعل الوسيط انتقائيًا لأنواع خلايا معينة عن طريق اختيار مجموعة مناسبة من عوامل النمو.يسرد الجدول التالي مزايا وعيوب الوسائط الخالية من المصل.

ميزة
زيادة الوضوح
أداء أكثر اتساقًا
تنقية أسهل ومعالجة المصب
تقييم وظيفة الخلية بدقة
زيادة الإنتاجية
تحكم أفضل في التفاعلات الفسيولوجية
كشف الوسائط الخلوية المحسن
عيب
متطلبات صيغة الوسيط الخاصة بنوع الخلية
تحتاج نقاوة أعلى كاشف
تباطؤ في النمو

2.2.1 مستوى الأس الهيدروجيني
تنمو معظم خطوط الخلايا الطبيعية في الثدييات جيدًا عند درجة الحموضة 7.4 ، وتكون الاختلافات بين خطوط الخلايا المختلفة صغيرة.ومع ذلك ، فقد ثبت أن بعض خطوط الخلايا المحولة تنمو بشكل أفضل في بيئة حمضية قليلاً (درجة الحموضة 7.0 - 7.4) ، بينما تفضل بعض خطوط الخلايا الليفية الطبيعية بيئة قلوية قليلاً (درجة الحموضة 7.4 - 7.7).تنمو خطوط خلايا الحشرات مثل Sf9 و Sf21 بشكل أفضل عند درجة الحموضة 6.2.

2.2.2 مستوى ثاني أكسيد الكربون
يتحكم وسيط النمو في الرقم الهيدروجيني للثقافة ويحمي الخلايا في الثقافة لمقاومة التغيرات في الرقم الهيدروجيني.عادة ، يتم تحقيق هذا التخزين المؤقت عن طريق احتواء المحاليل المؤقتة العضوية (على سبيل المثال ، HEPES) أو ثاني أكسيد الكربون القائم على بيكربونات.نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني للوسط يعتمد على التوازن الدقيق لثاني أكسيد الكربون المذاب (CO2) والبيكربونات (HCO3-) ، فإن التغيرات في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ستغير درجة الحموضة في الوسط.لذلك ، عند استخدام وسيط مخزّن مع المخزن المؤقت القائم على ثاني أكسيد الكربون ، من الضروري استخدام ثاني أكسيد الكربون الخارجي ، خاصة عند زراعة الخلايا في أطباق الثقافة المفتوحة أو زراعة خطوط الخلايا المحولة بتركيزات عالية.على الرغم من أن معظم الباحثين يستخدمون عادة 5-7٪ من ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، فإن معظم تجارب زراعة الخلايا عادة ما تستخدم 4-10٪ من ثاني أكسيد الكربون.ومع ذلك ، فإن كل وسيط له شد CO2 وتركيز بيكربونات موصى به لتحقيق الرقم الهيدروجيني الصحيح والضغط الاسموزي ؛لمزيد من المعلومات ، يرجى الرجوع إلى تعليمات الشركة المصنعة للوسيلة.

2.3 زراعة البلاستيك
تتوفر بلاستيك زراعة الخلايا في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام والأسطح لتناسب تطبيقات زراعة الخلايا المختلفة.استخدم دليل سطح البلاستيك لثقافة الخلية ودليل حاوية ثقافة الخلية أدناه لمساعدتك في اختيار البلاستيك المناسب لتطبيق ثقافة الخلية.
عرض جميع المواد البلاستيكية المستزرعة للخلايا غير العلمية الحرارية (رابط إعلان)

2.4 درجة الحرارة
تعتمد درجة الحرارة المثلى لاستنبات الخلايا إلى حد كبير على درجة حرارة الجسم للمضيف الذي يتم عزل الخلايا منه ، وبدرجة أقل على التغيرات التشريحية في درجة الحرارة (على سبيل المثال ، قد تكون درجة حرارة الجلد أقل من درجة حرارة العضلات الهيكلية ).بالنسبة لزراعة الخلايا ، يعد ارتفاع درجة الحرارة مشكلة أكثر خطورة من ارتفاع درجة الحرارة.لذلك ، عادة ما تكون درجة الحرارة في الحاضنة أقل بقليل من درجة الحرارة المثلى.

2.4.1 درجة الحرارة المثلى لمختلف خطوط الخلايا
يتم الاحتفاظ بمعظم خطوط الخلايا البشرية والثديية عند 36 درجة مئوية إلى 37 درجة مئوية لتحقيق النمو الأمثل.
تزرع الخلايا الحشرية عند 27 درجة مئوية لتحقيق النمو الأمثل ؛تنمو ببطء أكثر في درجات حرارة منخفضة ودرجات حرارة تتراوح بين 27 درجة مئوية و 30 درجة مئوية.فوق 30 درجة مئوية ، تقل حيوية الخلايا الحشرية ، حتى لو عادت إلى 27 درجة مئوية ، فلن تتعافى الخلايا.
تحتاج خطوط خلايا الطيور إلى 38.5 درجة مئوية للوصول إلى أقصى نمو.على الرغم من أنه يمكن الاحتفاظ بهذه الخلايا عند 37 درجة مئوية ، إلا أنها ستنمو بشكل أبطأ.
يمكن لخطوط الخلايا المشتقة من الحيوانات ذوات الدم البارد (مثل البرمائيات وأسماك المياه الباردة) أن تتحمل نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة من 15 درجة مئوية إلى 26 درجة مئوية.