Жасушалардың өсірілуі: Ағза мүшелерін (немесе олардың бөліктерін) зертхана жағдайында өсіру, мүшелердің қызметін дәл модельдеуге мүмкіндік береді. Жұмыспен сақтықпен жұмыс жасау қажет.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
In vitro органдар тінінің өсірілуі
Cultivation of organ tissue in vitro
Органдардың культурасы – бұл толық органдардың немесе органдардың бөліктерінің in vitro жағдайында өсірілуі. Бұл зерттеудегі тіндер культурасы әдістерінің дамуы болып табылады, себебі нақты in vitro органды пайдалану әртүрлі күйлер мен жағдайларда органдардың функцияларын дәлірек модельдеуге мүмкіндік береді. Органдар культурасының басты мақсаты – тіндердің архитектурасын сақтап, оны қалыпты дамуға бағыттау. Бұл техникада тіндердің бұзылуына немесе зақымдануына жол берілмеуі керек, сондықтан оны сақтықпен ұстау қажет. Өсіп келе жатқан орган үшін қолданылатын орта, әдетте, тіндер культурасы үшін қолданылатын ортамен бірдей болады. Органдар культурасы техникаларын (i) қатты орта қолданатындар және (ii) сұйық орта қолданатындар деп жіктеуге болады. Органдар культурасы технологиясы эмбриология, қабыну, қатерлі ісік және шешек жасушалары биологиясы саласындағы зерттеулерге үлкен үлес қосты. Солтүстік Каролина штатындағы Уинстон-Салем қаласындағы «Уэйк Форест» регенеративтік медицина институтының ғалымы Энтони Атала несеп көпіршігін өсірді. Колумбия университетінде жақ сүйегі, Йель университетінде өкпе өсірілді. Минесота университетінің ғалымы Дорис Тейлор соққан тышқан жүрегін өсірді. Мичиган университетінің профессоры Х. Дэвид Хьюмс жасанды бүйректі өсірді. Жібекқұрт кокондарынан алынған жібек жүрек тінін өндіру үшін өсу мұқтаждығы ретінде сәтті пайдаланылды. Жүрек тіні зақымданған жағдайда қайта жаңармайды, сондықтан ауыстыруға арналған жама жасау өте маңызды. Экспериментте тышқан жүрек жасушалары қолданылып, функционалды жүрек тіні жасалды. Адамдарға қолдану үшін одан әрі сынау мақсатында, адам шешек жасушаларын жүрек тініне айналдырудың жолын табу қажет. 2015 жылы Харальд Отт тышқанның алдыңғы аяғын өсіре алды. Қазір ол биожасанды жүректер, өкпелер, трахеялар және бүйректер жасауға бағытталған Ott Lab-та жұмыс істейді. 2016 жылы тағы бір тәжірибе жасалды, онда адам жасушалары күрделі құрылымды жүректерді құрастыру үшін пайдаланылды. Жүректер жетілмегені анықталды, бірақ шешек жасушаларынан жүрек жасауға тағы бір қадам жасалды. 2017 жылдың қаңтар айында Салк биологиялық зерттеулер институтының ғалымдары органдардың өсуі үшін маңызды ДНК бөлігін алып тастаған шошқа эмбрионын жасауға қол жеткізді. Содан кейін олар шошқа эмбрионының ішіне адам шешек жасушаларын енгізіп, адам ДНК-сы бос орындарды толтыруына мүмкіндік берді.
Organ culture is the cultivation of either whole organs or parts of organs in vitro. It is a development from tissue culture methods of research, as the use of the actual in vitro organ itself allows for more accurate modelling of the functions of an organ in various states and conditions. A key objective of organ culture is to maintain the architecture of the tissue and direct it towards normal development. In this technique, it is essential that the tissue is never disrupted or damaged. It thus requires careful handling. The media used for a growing organ culture are generally the same as those used for tissue culture. The techniques for organ culture can be classified into (i) those employing a solid medium and (ii) those employing liquid medium. Organ culture technology has contributed to advances in embryology, inflammation, cancer, and stem cell biology research. A bladder has been cultured by Anthony Atala of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in Winston Salem, North Carolina. A jawbone has been cultured at Columbia University, a lung has been cultured at Yale. A beating rat heart has been cultured by Doris Taylor at the University of Minnesota. An artificial kidney has been cultured by H. David Humes at the University of Michigan. Silk cut from silkworm cocoons has been successfully used as growth scaffolding for heart tissue production. Heart tissue does not regenerate if damaged, so producing replacement patches is of great interest. The experiment used rat heart cells and produced functional heart tissue. In order to further test applications to humans as a cure, a way to transform human stem cells into heart tissue would have to be found. In 2015, Harald Ott was able to grow a rat forelimb. He now works at Ott Lab which focuses on the creation of bioartificial hearts, lungs, tracheas and kidneys. In 2016, another test was done in which human cells were used to assemble intricately structured hearts. The hearts ultimately proved immature but proved we were yet one step further to making a heart from stem cells. In January 2017, scientists from Salk Institute for Biological Studies managed to create a pig embryo that had part of its DNA, critical for the growth of organs, edited out. They then introduced human stem cells inside the pig embryo to have the human DNA fill in the gaps.
In vitro өсіру
Эмбрионалдық орган өсіру ересек жануарлардан алынған қалыпты орган өсіруге қарағанда жеңіл балама болып табылады. Эмбрионалдық органдарды өсіру үшін қолданылатын төрт техника төменде келтірілген.
Embryonic organ culture is an easier alternative to normal organ culture derived from adult animals. The following are four techniques employed for embryonic organ culture.
Плазмалық түйіршік әдісі
Плазмалық тромбтардағы ағза өсірудің жалпы қадамдары төменде келтірілген. 15 тамшы плазманы және 5 тамшы эмбриондық экстрактты сағат шынысына салып араластырып плазмалық тромб дайындаңыз. Сағат шынысын петри ыдысындағы мақта төсемесіне қойыңыз; ыдыстан шамадан тыс булануды болдырмау үшін мақта төсемесін ылғалды ұстаңыз. Плазмалық тромбтың үстіне кішкентай, мұқият бөлінген тінді бөлігін сағат шынысына қойыңыз. Бұл техника қазір өзгертілді, және тінді орналастыру үшін линза қағазынан немесе райондық тордан жасалған платформа қолданылады. Тінді платформа арқылы оңай тасымалдауға болады. Артық сұйықтық алынып тасталады және тіні бар тор жаңа ортаға қайта орналастырылады.
The following are general steps in organ culture on plasma clots. Prepare a plasma clot by mixing 15 drops of plasma with five drops of embryo extract in a watch glass. Place a watch glass on a pad of cotton wool in a petri dish; cotton wool is kept moist to prevent excessive evaporation from the dish. Place a small, carefully dissected piece of tissue on top of the plasma clots in watch glass. The technique has now been modified, and a raft of lens paper or rayon net is used on which the tissue is placed. Transfer of the tissue can then be achieved by raft easily. Excessive fluid is removed and the net with the tissue placed again on the fresh pool of medium.
Агар гелі әдісі
Агармен қатырылған орталар да ағза мүшелерін өсіру үшін қолданылады, және бұл орталар 7 бөлік 1% агар, 3 бөлік тауық эмбрионының экстракты және 3 бөлік жылқы сарысуынан тұрады. Агармен бірге сарысуы бар немесе жоқ, анықталған орталар да қолданылады. Агарлы орта ағза мүшелерін өсіруге механикалық қолдау көрсетеді. Ол сұйықталмайды. Эмбриональды мүшелер әдетте агарда жақсы өседі, бірақ ересек мүшелер бұл ортада тірі қала алмайды. Ересектерден алынған мүшелерді немесе олардың бөліктерін өсіру олардың оттегіге деген қажеттілігінің артуына байланысты қиынырақ. Әртүрлі ересек мүшелер (мысалы, бауыр) арнайы аппаратпен (Towell's II мәдениеттік камерасы) арнайы орта қолданып өсірілді. Сарысудың уытты екені анықталғандықтан, сарысусыз орта қолданылды, ал арнайы аппарат 95% оттегі қолдануға мүмкіндік берді.
Media solidified with agar are also used for organ culture and these media consist of 7 parts 1% agar in BSS, 3 parts chick embryo extract and 3 parts of horse serum. Defined media with or without serum are also used with agar. The medium with agar provides the mechanical support for organ culture. It does not liquefy. Embryonic organs generally grow well on agar, but adult organ culture will not survive on this medium. The culture of adult organs or parts from adult animals is more difficult due to their greater requirement of oxygen. A variety of adult organs (e. g. the liver) have been cultured using special media with special apparatus (Towell's II culture chamber). Since serum was found to be toxic, serum free media were used, and the special apparatus permitted the use of 95% oxygen.
Тармақ әдістері
Бұл тәсілде эксплант линза қағазы немесе раон ацетатының бетіне орналастырылады, ол сағаттағы шыныстағы сарысуда жүзіп тұрады. Раон ацетатынан жасалған жүзу платформалары олардың 4 бұрышын силиконмен өңдеу арқылы сарысуда жүзеді. Сол сияқты, линза қағазын силиконмен өңдеу оның жүзу қабілетін арттырады. Әрбір жүзу платформасына әдетте 4 немесе одан көп эксплант орналастырылады. Жүзу платформасы және қан қыстысы әдістерін біріктіргенде, экспланттар алдымен қолайлы жүзу платформасына орналастырылады, содан кейін ол плазмалық қан қыстысына қойылады. Бұл өзгерту ортаны ауыстыруды жеңілдетеді және экспланттардың сұйытылған плазмаға шөгуіне кедерес жасайды.
In this approach the explant is placed onto a raft of lens paper or rayon acetate, which is floated on serum in a watch glass. Rayon acetate rafts are made to float on the serum by treating their 4 corners with silicone. Similarly, floatability of lens paper is enhanced by treating it with silicone. On each raft, 4 or more explants are usually placed. In a combination of raft and clot techniques, the explants are first placed on a suitable raft, which is then kept on a plasma clot. This modification makes media changes easy, and prevents the sinking of explants into liquefied plasma.
Желілік әдіс
1954 жылы Троуэлл ұсынған торлы әдіс 25 мм х 25 мм өлшемді сым тор немесе тесіктелген тот баспайтын болат параның бөліктерін қолданады, олардың шеттері шамамен 4 мм биіктіктегі 4 тіреуге иіліп жасалады. Сүйек тіндері көбінесе тікелей торға салынады, ал бездер немесе тері сияқты жұмсақ тіндер алдымен платформаларға (салдарға) орналастырылып, содан кейін торларға қойылады. Торлар сұйық ортамен тор деңгейіне дейін толтырылған өсіру камерасына (мәдениет камерасына) орналастырылады; камера ересек сүтқоректілердің мүшелеріне қажетті жоғары оттегі мөлшерін қамтамасыз ету үшін оттегі және көміртегі диоксидінің қоспасымен жабдықталады. Ересек және ұрықтық тіндердің өсуі мен дифференциациясын зерттеу үшін бастапқы торлы әдістің өңделген түрі кеңінен қолданылады.
Initially devised by Trowell in 1954, the grid method utilizes 25 mm x 25 mm pieces of a suitable wire mesh or perforated stainless steel sheet whose edges are bent to form 4 legs of about 4 mm height. Skeletal tissues are generally placed directly on the grid but softer tissues like glands or skin are first placed on rafts, which are then kept on the grids. The grids themselves are placed in a culture chamber filled with fluid medium up to the grid; the chamber is supplied with a mixture of O2 and CO2 to meet the high O2 requirements of adult mammalian organs. A modification of the original grid method is widely used to study the growth and differentiation of adult and embryonic tissues.
Қолданылуы
Мәдени егіз мүшелер басқа (тірі немесе қайтыс болған) адамдардың мүшелеріне балама бола алады. Бұл пайдалы, себебі дамыған елдерде трансплантацияға қолданылатын мүшелердің (басқа адамдардан алынған) саны азайып барады. Тағы бір артықшылығы – пациенттің өз дене жасушаларын пайдаланып өсірілген мүшелерді трансплантациялауға болады, онда пациентке иммундық басу препараттары қажет болмайды.
Cultured organs can be an alternative for organs from other (living or deceased) people. This is useful as the availability of transplantable organs (derived from other people) is declining in developed countries. Another advantage is that cultured organs, created using the patients own stem cell, allows for organ transplants where the patient would no longer require immunosuppressive drugs.
Шектеулер
In vitro мүшелер өсірілімінен алынған нәтижелер көбінесе in vivo зерттеулермен (мысалы, дәрілердің әсерін зерттеу) салыстырылмайды, себебі дәрілер in vivo жағдайында метаболизденеді, ал in vitro жағдайында – жоқ.
Results from in vitro organ cultures are often not comparable to those from in vivo studies (e. g. studies on drug action) since the drugs are metabolized in vivo but not in vitro.