Введение

Процесс выращивания клеток в контролируемых условиях.

Клеточная культура или культура тканей – это процесс выращивания клеток в контролируемых условиях, как правило, вне их естественной среды. После того как клетки, представляющие интерес, были изолированы из живой ткани, их можно впоследствии поддерживать в тщательно контролируемых условиях. Их необходимо содержать в инкубаторе при температуре тела (37 °C). Эти условия варьируются для каждого типа клеток, но обычно включают подходящий сосуд с субстратом или богатую среду, обеспечивающую основные питательные вещества (аминокислоты, углеводы, витамины, минералы), факторы роста, гормоны и газы (CO2, O2), а также регулирующую физико-химическую среду (буфер pH, осмотическое давление, температуру). Большинству клеток требуется поверхность или искусственный субстрат для формирования адгерентной культуры в виде монослоя (один слой клеток), в то время как другие могут выращиваться свободно плавающими в среде в виде суспензионной культуры. Это обычно достигается с использованием жидкой, полутвердой или твердой среды для роста, такой как бульон или агар. Культура тканей обычно относится к культуре клеток и тканей животных, при этом более конкретный термин «культура тканей растений» используется для растений. Продолжительность жизни большинства клеток определяется генетически, но некоторые клетки в культуре были «трансформированы» в бессмертные клетки, которые будут размножаться неограниченно при обеспечении оптимальных условий. На практике термин «клеточная культура» теперь относится к культивированию клеток, полученных из многоклеточных эукариот, особенно клеток животных, в отличие от других типов культуры, которые также выращивают клетки, таких как культура растительных тканей, культура грибов и микробиологическая культура (микробов). Историческое развитие и методы клеточной культуры тесно связаны с техниками культивирования тканей и органов. Вирусная культура также связана с клетками, служащими хозяевами для вирусов. Лабораторная методика поддержания живых клеточных линий (популяции клеток, происходящих из одной клетки и имеющих одинаковый генетический состав), отделенных от их исходного источника ткани, стала более надежной в середине 20-го века.

История

В XIX веке английский физиолог Сидни Рингер разработал солевые растворы, содержащие хлориды натрия, калия, кальция и магния, подходящие для поддержания биения изолированного сердца животного вне организма. В 1885 году Вильгельм Ру удалил участок медуллярной пластинки эмбриона курицы и поддерживал его в теплом солевом растворе в течение нескольких дней, заложив основной принцип культуры тканей. В 1907 году зоолог Росс Гранвилл Харрисон продемонстрировал рост эмбриональных клеток лягушки, способных дать начало нервным клеткам, в среде свернувшейся лимфы. В 1913 году Э. Стейнхардт, К. Израиль и Р. А. Ламберт вырастили вирус вакцины в фрагментах роговицы морской свинки. В 1996 году впервые регенеративная ткань была использована для замещения небольшого участка мочеиспускательного канала, что позволило понять, что метод получения образцов ткани, выращивания ее вне тела без каркаса и повторного применения применим только для небольших расстояний менее 1 см. Росс Гранвилл Харрисон, работавший в медицинской школе Джона Хопкинса, а затем в Йельском университете, опубликовал результаты своих экспериментов с 1907 по 1910 год, установив методологию культуры тканей. Готлиб Хаберландт первым указал на возможности культивирования изолированных тканей, в частности, культуры растительных тканей. Он предположил, что потенциал отдельных клеток посредством культуры тканей, а также взаимное влияние тканей друг на друга можно определить этим методом. С момента первоначальных утверждений Хаберландта методы культивирования тканей и клеток были реализованы, что привело к значительным открытиям в биологии и медицине. Он представил свою первоначальную идею о тотипотентности в 1902 году, заявив, что "теоретически все растительные клетки способны дать начало целому растению". Термин "культура тканей" был введен американским патологоанатомом Монтроузом Томасом Берроузом. Методы культивирования клеток значительно продвинулись в 1940-х и 1950-х годах для поддержки исследований в вирусологии. Выращивание вирусов в клеточных культурах позволило получить очищенные вирусы для производства вакцин. Инъекционная вакцина против полиомиелита, разработанная Джонасом Солком, была одним из первых продуктов, массово производимых с использованием методов клеточной культуры. Эта вакцина стала возможной благодаря исследованиям клеточных культур Джона Франклина Эндерса, Томаса Хакла Веллера и Фредерика Чепмена Роббинса, которые были удостоены Нобелевской премии за открытие метода выращивания вируса в клеточных культурах почки обезьяны. Клеточная культура способствовала разработке вакцин против многих заболеваний. Таким образом, в более широком смысле "культура тканей" часто используется как синоним "клеточной культуры". С другой стороны, в строгом смысле "культура тканей" относится к культивированию фрагментов ткани, то есть культуре эксплантатов. Культура тканей является важным инструментом для изучения биологии клеток многоклеточных организмов. Она обеспечивает in vitro модель ткани в четко определенной среде, которую можно легко манипулировать и анализировать. В культуре животных клеток клетки могут выращиваться в виде двухмерных монослоев (традиционная культура) или внутри волокнистых каркасов или гелей для получения более естественных трехмерных структур, подобных тканям (3D-культура). Эрик Саймон в отчете о гранте NIH SBIR 1988 года показал, что электроспиннинг можно использовать для производства нано- и субмикронных полимерных волокнистых каркасов, специально предназначенных для использования в качестве in vitro субстратов для клеток и тканей. Это раннее использование электросплетенных волокнистых матриц для клеточной культуры и тканевой инженерии показало, что различные типы клеток будут прикрепляться и пролиферировать на поликарбонатных волокнах. Было отмечено, что в отличие от плоской морфологии, обычно наблюдаемой в 2D-культуре, клетки, выращенные на электросплетенных волокнах, демонстрируют более округлую трехмерную морфологию, обычно наблюдаемую в тканях in vivo. Культура растительных тканей, в частности, связана с выращиванием целых растений из небольших фрагментов растительной ткани, культивируемых в питательной среде.

Изоляция ячеек

Клетки могут быть изолированы из тканей для культивирования ex vivo несколькими способами. Клетки легко очищаются из крови, однако только лейкоциты способны расти в культуре. Клетки могут быть изолированы из твердых тканей путем разрушения внеклеточного матрикса ферментами, такими как коллагеназа, трипсин или проназа, с последующим перемешиванием ткани для высвобождения клеток в суспензию. Альтернативно, фрагменты ткани могут быть помещены в питательную среду, и клетки, которые из них вырастают, становятся доступными для культивирования. Этот метод известен как культура эксплантов. Клетки, культивируемые непосредственно от организма, называются первичными клетками. За исключением некоторых, полученных из опухолей, большинство первичных клеточных культур имеют ограниченный срок жизни. Устойчивая или иммортализованная клеточная линия приобрела способность к неограниченному делению либо в результате случайной мутации, либо преднамеренной модификации, например, путем искусственной экспрессии гена теломеразы. Множество клеточных линий хорошо зарекомендовали себя как репрезентативные для определенных типов клеток.

Сохранение клеток в культуре

Для большинства изолированных первичных клеток характерен процесс старения, в результате которого они прекращают делиться после определенного числа удвоений популяции, при этом обычно сохраняя жизнеспособность (описывается как предел Хейфлика). Помимо температуры и газовой смеси, наиболее часто изменяемым фактором в культуральных системах является среда для роста клеток. Составы сред для роста могут варьироваться по pH, концентрации глюкозы, факторам роста и наличию других питательных веществ. Факторы роста, используемые для добавления в среды, часто получают из сыворотки крови животных, такой как фетальная сыворотка крупного рогатого скота (FBS), сыворотка телят, лошадиная сыворотка и свиная сыворотка. Одним из осложнений, связанных с использованием ингредиентов животного происхождения, является потенциальное заражение культуры вирусами или прионами, особенно в приложениях медицинской биотехнологии. Современная практика заключается в минимизации или исключении использования этих ингредиентов, где это возможно, и замене их на лизат тромбоцитов человека (hPL). Это устраняет риск перекрестного заражения при использовании FBS с клетками человека. hPL зарекомендовал себя как безопасная и надежная альтернатива, являясь прямой заменой FBS или другой животной сыворотки. Кроме того, можно использовать химически определенные среды для исключения любых следов сыворотки (человеческой или животной), однако это не всегда возможно для разных типов клеток. Альтернативные стратегии включают закупку крови животных в странах с минимальным риском БСЭ/ТСЭ, таких как Соединенные Штаты, Австралия и Новая Зеландия, а также использование очищенных концентратов питательных веществ, полученных из сыворотки, вместо цельной животной сыворотки для культивирования клеток. Плотность посева (количество клеток на объем культуральной среды) играет важную роль для некоторых типов клеток. Например, более низкая плотность посева стимулирует гранулезные клетки к выработке эстрогена, в то время как более высокая плотность посева приводит к тому, что они проявляют характеристики клеток теки лютеинизированной фолликулы, продуцирующих прогестерон. Клетки можно выращивать как в суспензии, так и в адгезивной культуре. Некоторые клетки естественным образом живут в суспензии, не прикрепляясь к поверхности, например, клетки крови. Существуют также клеточные линии, которые были модифицированы для выживания в суспензионных культурах, что позволяет выращивать их до более высокой плотности, чем в адгезивных условиях. Адгезивные клетки требуют поверхности, такой как пластик для культивирования тканей или микроносители, которые могут быть покрыты компонентами внеклеточного матрикса (например, коллагеном и ламинином) для повышения адгезионных свойств и обеспечения других сигналов, необходимых для роста и дифференцировки. Большинство клеток, полученных из твердых тканей, являются адгезивными. Другим типом адгезивной культуры является органотипическая культура, которая предполагает выращивание клеток в трехмерной (3D) среде, в отличие от двухмерных культуральных блюд. Эта 3D-культура биохимически и физиологически более близка к ткани in vivo, но ее технически сложно поддерживать из-за множества факторов (например, диффузии).

Компоненты среды для клеточной культуры

КомпонентФункцияИсточник углерода (глюкоза/глутамин)Источник энергииАминокислотыСтроительные блоки белковВитаминыСпособствуют выживанию и росту клетокСбалансированный солевой растворИзотоническая смесь ионов для поддержания оптимального осмотического давления внутри клеток и обеспечения необходимых ионов металлов в качестве кофакторов для ферментативных реакций, клеточной адгезии и т.д. Феноловый красныйИндикатор pH. Цвет фенолового красного изменяется от оранжевого/красного при pH 7–7,4 до желтого при кислом (более низком) pH и фиолетового при щелочном (более высоком) pH. Бикарбонатный / HEPES буферИспользуется для поддержания стабильного pH в среде.

Перекрестное загрязнение клеточной линии

Перекрестное загрязнение клеточных линий может быть проблемой для ученых, работающих с культивируемыми клетками. Исследования показывают, что в 15-20% случаев клетки, используемые в экспериментах, оказываются неверно идентифицированными или загрязненными другой клеточной линией. Проблемы с перекрестным загрязнением клеточных линий были обнаружены даже в линиях из панели NCI 60, которые регулярно используются для скрининга лекарственных препаратов. Крупные репозитории клеточных линий, включая Американскую коллекцию типовых культур (ATCC), Европейскую коллекцию клеточных культур (ECACC) и Немецкую коллекцию микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ), получали от исследователей клеточные линии, которые были ими ошибочно идентифицированы. Такое загрязнение ставит под угрозу качество исследований, проводимых с использованием клеточных культур, и крупные репозитории теперь проводят аутентификацию всех поступающих клеточных линий. ATCC использует ДНК-фингерпринтинг на основе коротких тандемных повторов (STR) для аутентификации своих клеточных линий. Для решения проблемы перекрестного загрязнения клеточных линий исследователям рекомендуется проводить аутентификацию своих клеточных линий на ранних пассажах, чтобы установить их идентичность. Аутентификацию следует повторять перед замораживанием клеточных линий, каждые два месяца во время активного культивирования и перед публикацией любых исследовательских данных, полученных с использованием этих клеточных линий. Для идентификации клеточных линий используются различные методы, включая анализ изоферментов, типирование человеческого лейкоцитарного антигена (HLA), хромосомный анализ, кариотипирование, морфологию и STR-анализ.

Манипуляция культивированными клетками

Среди распространенных манипуляций с культурами клеток – замена среды, пассирование клеток и трансфекция. Обычно они выполняются с использованием методов культивирования тканей, основанных на асептической технике. Асептическая техника направлена на предотвращение контаминации бактериями, дрожжами или другими клеточными линиями. Манипуляции, как правило, проводятся в боксе биологической безопасности или ламинарном шкафу для исключения попадания загрязняющих микроорганизмов. В питательную среду также могут быть добавлены антибиотики (например, пенициллин и стрептомицин) и противогрибковые препараты (например, амфотерицин B и раствор антибиотика-антимикотика). По мере метаболизма клеток образуется кислота, что приводит к снижению pH. Часто в среду добавляют индикатор pH для контроля истощения питательных веществ.

Изменения в СМИ

В случае адгезивных культур, культуральную среду можно удалить непосредственно аспирацией, после чего её заменяют. Смена среды в культурах, не прикрепляющихся к поверхности, включает центрифугирование культуры и ресуспензию клеток в свежей среде.

Проходящие ячейки

Перемещение (также известное как субкультивирование или разделение клеток) заключается в переносе небольшого количества клеток в новую емкость. Регулярное разделение клеток позволяет культивировать их в течение более длительного времени, поскольку это предотвращает старение, связанное с длительным поддержанием высокой плотности клеток. Культуры суспензии легко субкультивируются путем разбавления небольшого объема культуры, содержащего несколько клеток, в большем объеме свежей среды. Для адгерентных культур необходимо сначала отделить клетки от поверхности; это обычно делается с помощью смеси трипсина и ЭДТА, однако для этой цели доступны и другие ферментные смеси. Небольшое количество отделенных клеток затем используется для инокуляции новой культуры. Некоторые клеточные культуры, такие как клетки RAW, механически соскабливаются с поверхности емкости резиновыми шпателями.

Трансфекция и трансдукция

Другой распространенный метод манипулирования клетками включает введение чужеродной ДНК посредством трансфекции. Это часто выполняется для того, чтобы заставить клетки экспрессировать интересующий ген. В последнее время трансфекция конструкций РНКi стала удобным механизмом для подавления экспрессии конкретного гена/белка. ДНК также может быть введена в клетки с использованием вирусов, методами, называемыми трансдукцией, инфекцией или трансформацией. Вирусы, будучи паразитическими агентами, хорошо приспособлены для введения ДНК в клетки, поскольку это является частью их нормального цикла размножения.

Установленные человеческие клеточные линии

Линии клеток, происходящие от человека, вызывали определенные споры в биоэтике, поскольку они могут пережить организм, от которого они были получены, и впоследствии использоваться в разработке прибыльных методов лечения. В новаторском решении по этому вопросу Верховный суд Калифорнии в деле *Мур против регентов Калифорнийского университета* постановил, что пациенты не имеют имущественных прав на клеточные линии, полученные из органов, удаленных с их согласия. Возможно слияние нормальных клеток с бессмертной клеточной линией. Этот метод используется для производства моноклональных антител. Вкратце, лимфоциты, выделенные из селезенки (или, возможно, крови) иммунизированного животного, объединяют с бессмертной клеточной линией миеломы (В-клеточного происхождения) для получения гибридомы, обладающей специфичностью антител исходного лимфоцита и бессмертием миеломы. Селективная среда для культивирования (HA или HAT) используется для отбора против несросшихся клеток миеломы; первичные лимфоциты быстро погибают в культуре, и выживают только слитые клетки. Затем их проверяют на производство необходимого антитела, обычно сначала в пулах, а затем после одиночного клонирования.

Стрем клеток

Стрем клеток получают либо из первичной культуры, либо из клеточной линии путём отбора или клонирования клеток, обладающих определёнными свойствами или характеристиками, которые должны быть чётко определены. Стрем клеток – это клетки, адаптированные к культивированию, но, в отличие от клеточных линий, имеющие ограниченный потенциал деления. Неиммортализованные клетки прекращают делиться после 40–60 популяционных удвоений и после этого теряют способность к пролиферации (генетически детерминированный процесс, известный как старение).

Применение клеточных культур

Массовая культура клеточных линий животных имеет фундаментальное значение для производства вирусных вакцин и других продуктов биотехнологии. Культура стволовых клеток человека используется для увеличения количества клеток и дифференцировки их в различные соматические типы клеток для трансплантации. Культура стволовых клеток также применяется для получения молекул и экзосом, выделяемых стволовыми клетками, для целей разработки терапевтических средств. Биологические продукты, полученные с помощью технологии рекомбинантной ДНК (рДНК) в клеточных культурах животных, включают ферменты, синтетические гормоны, иммунобиологические препараты (моноклональные антитела, интерлейкины, лимфокины) и противораковые средства. Хотя многие простые белки можно производить с использованием рДНК в бактериальных культурах, более сложные белки, подвергающиеся гликозилированию (модификации углеводами), в настоящее время необходимо получать в клетках животных. Важным примером такого сложного белка является гормон эритропоэтин. Стоимость культивирования клеточных культур млекопитающих высока, поэтому ведутся исследования по производству таких сложных белков в клетках насекомых или высших растений, а также использование одиночной эмбриональной клетки и соматических эмбрионов в качестве источника для прямой передачи генов посредством бомбардировки частиц, транзиторной экспрессии генов и наблюдения с помощью конфокальной микроскопии. Это также позволяет подтвердить одноклеточное происхождение соматических эмбрионов и асимметрию первого клеточного деления, запускающего этот процесс. Клеточная культура также является ключевой технологией для клеточного сельского хозяйства, направленного на создание как новых продуктов, так и новых способов производства существующих сельскохозяйственных продуктов, таких как молоко, (выращенное) мясо, ароматизаторы и рог носорога, из клеток и микроорганизмов. Таким образом, это рассматривается как один из способов достижения сельского хозяйства, не требующего использования животных. Кроме того, это центральный инструмент для обучения клеточной биологии.

Культура клеток в трех измерениях

Клеточное культивирование в трех измерениях называют «новым измерением биологии». В настоящее время практика клеточного культивирования по-прежнему основана на различных комбинациях одиночных или множественных клеточных структур в 2D. В настоящее время наблюдается рост использования 3D-клеточных культур в таких областях исследований, как разработка лекарственных препаратов, биология рака, регенеративная медицина, оценка наноматериалов и фундаментальные исследования в области биологии. 3D-клеточные культуры можно выращивать с использованием каркаса или матрицы, либо без каркаса. Каркасные культуры используют ацеллюлярную 3D-матрицу или жидкую матрицу. Бескаркасные методы обычно создаются в виде суспензий. Существует множество платформ, используемых для облегчения роста трехмерных клеточных структур, включая каркасные системы, такие как гидрогелевые матрицы и твердые каркасы, и бескаркасные системы, такие как пластины с низкой адгезией, магнитная левитация с использованием наночастиц, пластины с подвешенными каплями и ротационное культивирование клеток. Культивирование клеток в 3D приводит к значительным изменениям в профилях экспрессии генов и частично имитирует ткани в физиологических условиях. 3D-модель клеточной культуры показала рост клеток, более схожий с in vivo, чем монослойная культура, и все три культуры были способны поддерживать рост клеток. По мере развития 3D-культивирования стало очевидно, что оно обладает большим потенциалом для создания моделей опухолей и изучения злокачественной трансформации и метастазирования. 3D-культуры могут предоставить комплексный инструмент для понимания изменений, взаимодействий и клеточной сигнализации.

3D-культура клеток в эшафот

Эрик Саймон в отчете о гранте NIH SBIR 1988 года показал, что электроспиннинг можно использовать для создания нано- и субмикронных волокнистых каркасов из полистирола и поликарбоната, специально предназначенных для использования в качестве клеточных субстратов in vitro. Это раннее применение электроспиннинговых волокнистых матриц для клеточной культуры и тканевой инженерии продемонстрировало, что различные типы клеток, включая фибробласты кожи человека (HFF), трансформированную карциному человека (HEp 2) и эпителий легких хорька (MLE), способны прикрепляться к поликарбонатным волокнам и пролиферировать на них. Отмечалось, что в отличие от плоской морфологии, обычно наблюдаемой в 2D-культуре, клетки, выращенные на электроспиннинговых волокнах, демонстрируют более гистотипичную, округлую трехмерную морфологию, характерную для in vivo условий. Гидрогели состоят из взаимосвязанных пор с высокой водоудерживающей способностью, что обеспечивает эффективный транспорт веществ, таких как питательные вещества и газы. Для 3D-клеточной культуры доступны различные типы гидрогелей из натуральных и синтетических материалов, включая гидрогели, полученные из внеклеточного матрикса животных, белковые гидрогели, пептидные гидрогели, полимерные гидрогели и гидрогели на основе наноцеллюлозы, полученной из древесины.

3D-культура клеток с помощью магнитной левитации

3D-культивирование клеток методом магнитной левитации (MLM) – это технология выращивания 3D-тканей, основанная на индукции клеток, обработанных сборками магнитных наночастиц, в пространственно-изменяемых магнитных полях с использованием неодимовых магнитных драйверов и стимуляции взаимодействия между клетками посредством левитации клеток к границе раздела воздух/жидкость в стандартной чашке Петри. Сборки магнитных наночастиц состоят из наночастиц оксида железа, наночастиц золота и полимера полилизина. 3D-культивирование клеток является масштабируемым, позволяя культивировать от 500 клеток до миллионов, или переходить от отдельных чашек к системам высокой пропускной способности и малого объема.

Культура тканей и инженерия

Культура клеток является фундаментальным компонентом культуры тканей и тканевой инженерии, поскольку закладывает основы для выращивания и поддержания клеток in vitro. Основным направлением применения культуры клеток человека является индустрия стволовых клеток, где мезенхимальные стволовые клетки могут культивироваться и криоконсервироваться для последующего использования. Тканевая инженерия потенциально способна значительно улучшить доступность и снизить стоимость медицинской помощи для сотен тысяч пациентов ежегодно.

Вакцины

В настоящее время вакцины против полиомиелита, кори, паротита, краснухи и ветряной оспы производятся в клеточных культурах. В связи с угрозой пандемии H5N1 правительство Соединенных Штатов финансирует исследования по использованию клеточных культур для производства вакцин против гриппа. Новые направления в этой области включают рекомбинантные ДНК-вакцины, например, вакцину, созданную с использованием человеческого аденовируса (вируса, вызывающего простуду) в качестве вектора, а также новые адъюванты.

Сокультура клеток

Метод сокультивирования используется для изучения межклеточных взаимодействий между двумя или более типами клеток на плоскости или в 3D-матрице. Культивирование различных стволовых клеток и взаимодействие иммунных клеток можно исследовать в in vitro модели, имитирующей биологическую ткань. Поскольку большинство тканей содержат более одного типа клеток, важно оценивать их взаимодействие в 3D-культуре для лучшего понимания этих взаимодействий и создания тканей, имитирующих биологические. Существуют два типа сокультивирования: прямое и косвенное. Прямое взаимодействие предполагает непосредственный контакт клеток в одной среде культивирования или матрице, в то время как косвенное взаимодействие происходит в различных средах, позволяя участвовать сигнальным молекулам и растворимым факторам. Дифференцировку клеток в тканевых моделях во время взаимодействия можно изучать с помощью системы сокультивирования для моделирования раковых опухолей, оценки эффективности лекарственных препаратов в терапевтических исследованиях и изучения их воздействия. Система сокультивирования в 3D-моделях может прогнозировать ответ на химиотерапию и эндокринную терапию, если микроокружение определяет биологические характеристики ткани для клеток. Метод сокультивирования используется в тканевой инженерии для создания тканей, состоящих из множества клеток, непосредственно взаимодействующих друг с другом.

Культура клеток в микрофлюидных устройствах

Техника микрофлюидики – это системы, разработанные для проведения процессов в потоке, как правило, в микронном масштабе. Чипы микрофлюидики, также известные как «Лаборатория на чипе», позволяют осуществлять непрерывные процедуры и стадии реакций, используя небольшое количество реагентов и занимая мало места. В сочетании с соответствующими биологическими анализами и высокочувствительными методами детекции такие системы обеспечивают идентификацию и изоляцию отдельных клеток и молекул.

Орган на чипе

Системы «Орган-на-чипе» имитируют и контролируют микросреду клеток, выращивая ткани в микрофлюидике. Объединяя тканевую инженерию, создание биоматериалов и клеточную биологию, они предоставляют возможность создания биомиметической модели для изучения заболеваний человека в лабораторных условиях. В последние годы наука о трехмерной культуре клеток достигла значительного прогресса, что привело к разработке систем «Орган-на-чипе». «Орган-на-чипе» рассматривается как доклинический этап, полезный для фармацевтических исследований, разработки лекарственных препаратов и моделирования заболеваний. «Орган-на-чипе» – это важная технология, способная преодолеть разрыв между исследованиями на животных и клиническими испытаниями, а благодаря достигнутому научному прогрессу, потенциально может заменить исследования in vivo в области доставки лекарств и изучения патофизиологических процессов.

Культура клеток не млекопитающих

Помимо культивирования хорошо установленных бессмертных клеточных линий, клетки, полученные из первичных эксплантов широкого спектра организмов, могут культивироваться в течение ограниченного времени до наступления клеточного старения (см. Предел Хейфлика). Культивируемые первичные клетки широко используются в исследованиях, например, кератоциты рыб в исследованиях миграции клеток.

Методы культивирования растительных клеток

Культуры клеток растений обычно выращиваются в виде суспензионных культур в жидкой среде или в виде каллусных культур на твёрдой среде. Для культивирования недифференцированных растительных клеток и каллусов требуется правильный баланс растительных гормонов роста – ауксина и цитокинина.

Культура клеток насекомых

Клетки, полученные из Drosophila melanogaster (в особенности, клетки Schneider 2), могут быть использованы для экспериментов, которые сложно проводить на живых мухах или личинках, таких как биохимические исследования или исследования с использованием siRNA. Клеточные линии, полученные из армейного червя Spodoptera frugiperda, включая Sf9 и Sf21, и из капустной совки Trichoplusia ni, High Five, широко используются для экспрессии рекомбинантных белков с помощью бакуловируса.

Методы бактериальной и дрожжевой культуры

Для бактерий и дрожжей небольшое количество клеток обычно выращивают на твердой среде, содержащей питательные вещества, заключенные в гель, например, агар. Крупномасштабные культуры выращивают, поддерживая клетки во взвешенном состоянии в питательном бульоне.

Методы культивирования вирусов

Для культивирования вирусов необходимы клеточные культуры млекопитающих, растений, грибов или бактерий, служащие субстратом для роста и репликации вируса. При соблюдении определенных условий, вирусы дикого типа, рекомбинантные вирусы или вирусные продукты могут быть получены в клеточных типах, отличных от их естественных хозяев. В зависимости от вида вируса, инфицирование и вирусная репликация могут приводить к лизису клеток-хозяев и образованию вирусных бляшек.

Список клеточных линий

Линия клеток Значение Организм Ткань происхождения Морфология Ссылки 3T3 L1 "Перенос на 3-й день, инокулят 3 x 10^5 клеток" Мышь Эмбрион Фибробласт ECACC Cellosaurus 4T1 Мышь Молочная железа ATCC Cellosaurus 1321N1 Человек Мозг Астроцитома ECACC Cellosaurus 9L Крыса Мозг Глиобластома ECACC Cellosaurus A172 Человек Мозг Глиобластома ECACC Cellosaurus A20 Мышь B-лимфома B-лимфоцит Cellosaurus A253 Человек Подчелюстная протока Плоскоклеточный рак головы и шеи ATCC Cellosaurus A2780 Человек Яичник Рак яичников ECACC Cellosaurus A2780ADR Человек Яичник Производная, устойчивая к адриамицину от A2780 ECACC Cellosaurus A2780cis Человек Яичник Производная, устойчивая к цисплатину от A2780 ECACC Cellosaurus A431 Человек Эпителий кожи Плоскоклеточный рак ECACC Cellosaurus A549 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus AB9 Данио рерио Плавник Фибробласт ATCC Cellosaurus AHL 1 Легкое сирийского хомяка 1 Хомяк Легкое ECACC Cellosaurus ALC Мышь Костный мозг Строма Cellosaurus B16 Мышь Меланома ECACC Cellosaurus B35 Крыса Нейробластома ATCC Cellosaurus BCP 1 Человек PBMC Лимфома первичной экссудации, ВИЧ+ ATCC Cellosaurus BEAS 2B Эпителий бронхов + гибрид вируса Аденовируса 12 и SV40 Человек Легкое Эпителий ECACC Cellosaurus bEnd.3 Мозговой эндотелий 3 Мышь Мозг/кора головного мозга Эндотелий Cellosaurus BHK 21 Почка детского хомяка 21 Хомяк Почка Фибробласт ECACC Cellosaurus BOSC23 Упаковочная клеточная линия, полученная из HEK 293 Человек Почка (эмбриональная) Эпителий Cellosaurus BT 20 Опухоль молочной железы 20 Человек Эпителий молочной железы Рак молочной железы ATCC Cellosaurus BxPC 3 Биопсийный ксенотрансплантат линии рака поджелудочной железы 3 Человек Аденокарцинома поджелудочной железы Эпителий ECACC Cellosaurus C2C12 Мышь Миобласт ECACC Cellosaurus C3H 10T1/2 Мышь Эмбриональная мезенхимальная клеточная линия ECACC Cellosaurus C6 Крыса Астроцит мозга Глиома ECACC Cellosaurus C6/36 Насекомое Комар-переносчик лихорадки Денге Ткань личинки ECACC Cellosaurus Caco 2 Человек Толстая кишка Колоректальный рак ECACC Cellosaurus Cal 27 Человек Язык Плоскоклеточный рак ATCC CellosaurusCalu 3 Человек Легкое Аденокарцинома ATCC Cellosaurus CGR8 Мышь Эмбриональные стволовые клетки ECACC Cellosaurus CHO Китайский хомячок, яичник Хомяк Яичник Эпителий ECACC Cellosaurus CML T1 Хронический миелолейкоз, Т-лимфоцит 1 Человек Острая фаза ХМЛ Т-клеточный лейкоз DSMZ Cellosaurus CMT12 Опухоль молочной железы собаки 12 Собака Молочная железа Эпителий Cellosaurus COR L23 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus COR L23/5010 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus COR L23/CPR Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus COR L23/R23 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus COS 7 Cercopithecus aethiops, дефектный SV 40 Старый светлый макак Cercopithecus aethiops (Chlorocebus) Почка Фибробласт ECACC Cellosaurus COV 434 Человек Яичник Гранулезноклеточная опухоль яичника ECACC Cellosaurus CT26 Мышь Толстая кишка Колоректальный рак Cellosaurus D17 Собака Метастаз в легкие Остеосаркома ATCC Cellosaurus DAOY Человек Мозг Медуллобластома ATCC Cellosaurus DH82 Собака Гистиоцитоз Моноцит/макрофаг ECACC Cellosaurus DU145 Человек Андроген-нечувствительный рак предстательной железы ATCC Cellosaurus DuCaP Рак твердой мозговой оболочки предстательной железы Человек Метастатический рак предстательной железы Эпителий Cellosaurus E14Tg2a Мышь Эмбриональные стволовые клетки ECACC Cellosaurus EL4 Мышь Т-клеточный лейкоз ECACC Cellosaurus EM 2 Человек ХМЛ, бластный криз Ph+ линия ХМЛ DSMZ Cellosaurus EM 3 Человек ХМЛ, бластный криз Ph+ линия ХМЛ DSMZ Cellosaurus EMT6/AR1 Мышь Молочная железа Подобная эпителию ECACC Cellosaurus EMT6/AR10.0 Мышь Молочная железа Подобная эпителию ECACC Cellosaurus FM3 Человек Метастаз в лимфатические узлы Меланома ECACC Cellosaurus GL261 Глиома 261 Мышь Мозг Глиома Cellosaurus H1299 Человек Легкое Рак легкого ATCC Cellosaurus HaCaT Человек Кожа Кератиноцит CLS Cellosaurus HCA2 Человек Толстая кишка Аденокарцинома ECACC Cellosaurus HEK 293 Человеческая эмбриональная почка 293 Человек Почка (эмбриональная) Эпителий ECACC Cellosaurus HEK 293T Производная HEK 293 Человек Почка (эмбриональная) Эпителий ECACC Cellosaurus HeLa "Генриетта Лакс" Человек Эпителий шейки матки Рак шейки матки ECACC Cellosaurus Hepa1c1c7 Клон 7 клона 1 линии гепатомы 1 Мышь Гепатома Эпителий ECACC Cellosaurus Hep G2 Человек Печень Гепатобластома ECACC Cellosaurus High Five Насекомое (мотылек) Trichoplusia ni Яичник Cellosaurus HL 60 Человеческий лейкоз 60 Человек Кровь Миелобласт ECACC Cellosaurus HT 1080 Человек Фибросаркома ECACC Cellosaurus HT 29 Человек Эпителий толстой кишки Аденокарцинома ECACC Cellosaurus J558L Мышь Миелома B-лимфоцитарная клетка ECACC Cellosaurus Jurkat Человек Белые кровяные клетки Т-клеточный лейкоз ECACC Cellosaurus JY Человек Лимфобластоидная EBV-трансформированная B-клетка ECACC Cellosaurus K562 Человек Лимфобластоидная Бластный криз ХМЛ ECACC Cellosaurus KBM 7 Человек Лимфобластоидная Бластный криз ХМЛ Cellosaurus KCL 22 Человек Лимфобластоидная ХМЛ DSMZ Cellosaurus KG1 Человек Лимфобластоидная Острый миелолейкоз ECACC Cellosaurus Ku812 Человек Лимфобластоидная Эритролейкемия ECACC Cellosaurus KYO 1 Кёто 1 Человек Лимфобластоидная ХМЛ DSMZ Cellosaurus L1210 Мышь Лимфоцитарный лейкоз Асцитическая жидкость ECACC Cellosaurus L243 Мышь Гибридома Секретирует mAb L243 (против HLA DR) ATCC Cellosaurus LNCaP Рак предстательной железы лимфатического узла Человек Аденокарцинома предстательной железы Эпителий ECACC CellosaurusMA 104 Микробиологические ассоциации 104 Африканский зеленый макак Почка Эпителий Cellosaurus MA2.1 Мышь Гибридома Секретирует mAb MA2.1 (против HLA A2 и HLA B17) ATCC Cellosaurus Ma Mel 1, 2, 3 48 Человек Кожа Ряд линий клеток меланомы ECACC Cellosaurus MC 38 Мышь Колония 38 Мышь Толстая кишка Аденокарцинома Cellosaurus MCF 7 Мичиганский фонд рака 7 Человек Грудь Инвазивный протоковый рак молочной железы ER+, PR+ ECACC Cellosaurus MCF 10A Мичиганский фонд рака 10A Человек Эпителий молочной железы ATCC Cellosaurus MDA MB 157 M. D. Anderson Метастатический рак молочной железы 157 Человек Метастаз в плевральную полость Рак молочной железы ECACC Cellosaurus MDA MB 231 M. D. Anderson Метастатический рак молочной железы 231 Человек Метастаз в плевральную полость Рак молочной железы ECACC Cellosaurus MDA MB 361 M. D. Anderson Метастатический рак молочной железы 361 Человек Меланома (загрязнена M14) ECACC Cellosaurus MDA MB 468 M. D. Anderson Метастатический рак молочной железы 468 Человек Метастаз в плевральную полость Рак молочной железы ATCC Cellosaurus MDCK II Madin Darby Canine Kidney II Собака Почка Эпителий ECACC Cellosaurus MG63 Человек Кость Остеосаркома ECACC Cellosaurus MIA PaCa 2 Человек Предстательная железа Рак поджелудочной железы ATCC Cellosaurus MOR/0.2R Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus Mono Mac 6 Человек Белые кровяные клетки Миелопластический метапластический ОМЛ DSMZ Cellosaurus MRC 5 Медицинский исследовательский совет, штамм 5 Человек Легкое (плод) Фибробласт ECACC Cellosaurus MTD 1A Мышь Эпителий Cellosaurus MyEnd Миокардиальный эндотелий Мышь Эндотелий Cellosaurus NCI H69 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus NCI H69/CPR Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus NCI H69/LX10 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus NCI H69/LX20 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus NCI H69/LX4 Человек Легкое Рак легкого ECACC Cellosaurus Neuro 2a Мышь Нерв/нейробластома Нейронные стволовые клетки ECACC Cellosaurus NIH 3T3 NIH, перенос на 3-й день, инокулят 3 x 105 клеток Мышь Эмбрион Фибробласт ECACC Cellosaurus NALM 1 Человек Периферическая кровь Бластный криз ХМЛ ATCC Cellosaurus NK 92 Человек Лейкемия/лимфома ATCC Cellosaurus NTERA 2 Человек Метастаз в легкие Эмбриональная карцинома ECACC Cellosaurus NW 145 Человек Кожа Меланома ESTDAB Cellosaurus OK Опоссум Почка Виргинский опоссум Didelphis virginiana Почка ECACC Cellosaurus OPCN / OPCT cell lines Человек Предстательная железа Ряд линий опухолей предстательной железы Cellosaurus P3X63Ag8 Мышь Миелома ECACC Cellosa...