پاورپوینت
آناتومی و فیزیولوژی
پاورپوینت کشت سلولی و انواع آن
کشت سلولی یکی از مهم ترین تکنیک ها در زیست شناسی سلولی و مولکولی است زیرا بستری را برای بررسی بیولوژی، بیوشیمی، فیزیولوژی (به عنوان مثال، پیری) و متابولیسم سلول های نوع وحشی و سلول های بیمار فراهم می کند. کشت سلولی تکنیکی است که طی آن سلول ها از حیوان یا گیاه جداسازی می شود و به دنبال آن به یک محیط کشت مناسب انتقال داده می شود.
متینه پوررحیمی
کشت سلولی
کشت سلولی چیست؟
کشت سلولی یکی از مهم ترین تکنیک ها در زیست شناسی سلولی و مولکولی است زیرا
بستری را برای بررسی بیولوژی ،بیوشیمی ،فیزیولوژی )به عنوان مثال ،پیری( و متابولیسم
سلول های نوع وحشی و سلول های بیمار فراهم می کند.
کشت سلولی تکنیکی است که طی آن سلول ها از حیوان یا گیاه جداسازی می شود و به
دنبال آن به یک محیط کشت مناسب انتقال داده می شود .سلول ها به طور مستقیم از بافت
جداسازی شده و قبل از کشت به وسیله ابزارهای آنزیمی یا مکانیکی تفکیک می شوند یا
ممکن است سلول ها از یک رده سلولی یا سویه سلولی که قب ل
ل ایجاد شده است مشتق شوند.
در واقع کشت سلولی به فرآیند کشت یوکاریوتی در یک محیط کشت گفته میشود که
شرایط کشت برای هر نوع سلول متفاوت بوده و باید برای رشد بهتر آن این شرایط مهیا شود؛
اما به طور کلی می توان گفت که محیط های مصنوعی باید حاوی مواد مغذی مانند ویتامین
ها ،مواد معدنی ،قندها ،آمینو اسیدها ،هورمون ها و گازها باشد .در این محیط همچنین باید
شرای ط فیزیک ی و شیمیایی تنظی م شده ت ا س لول ه ا بهتر رش د کنند .ب ا توجه به تفاوت
گونههای سلول ها ،نوعی از این سلول ها برای رشد نیاز به یک سطح دارند که با آن متصل
شده و برخی دیگر می توانند به صورت شناور در محیط کشت رشد و نمو کنند.
انواع کشت سلولی
کشت سلولی دارای سه نوع متفاوت می باشد که عبارتند از:
کشت ارگان :در این نوع کشت سلولی بافت در تماس با مایع گاز قرار گرفته که این امر
موجب می شود ساختار سه بعدی آن حفظ شود.
کشت کلیه قطعات بافتی :در این روش مشاهده می شود که قسمتی از بافت در سطح جامع
قرار گرفته و با محیط مایع نیز در تماس است که در این نوع کشت ،سلول ها برای رشد
مهاجرت می کند.
کشت سلول :منظور از این نوع کشت ،کشت سلول های خارج شده از بافت اصلی می باشد
که معمو لل این نوع کشت ساختار ظاهری خود را از دست داده و اغلب با یکسری تغییرات
همراه میشود.
شیوههای مختلف کشت سلول از چپ به راست در تصویر زیر نشان داده شده است .ابتدا
کشت اندام روی یک دیسک فیلتر روی یک شبکه فولدی ضد زنگ مثلثی بر روی یک
چاهک محیط ،که در بخش زیر نشان داده شده است .دوم ،کشت ریزنمونه در یک فلسک،
با بخش زیرین و جزئیات بزرگتر در بخش در پایین ترین شکل ،که رشد پیوندی و شعاعی
را در زی ر فلشه ا نشان میدهد .س وم ،ی ک ظرف ه م زده ب ا تجزی ه آنزیم ی ک ه یک
سوسپانسیون سلولی را تولید میکند که در نمودار پایین به عنوان یک لیه تکثیر شده
است .چهارم ،یک فیلتر چاه که آرایهای از سلولها را نشان میدهد ،که در بخش پایین
نمودار دیده میشود ،همراه با سلولهای ماتریکسی و استرومایی.
Click icon to add picture
انواع کشت
سلول های جانوری
تکنیکهای کشت سلولهای پستانداران بر اساس نوع نمونه اولیه به انواع اولیه،
ثانویه )پاساژ( و رده سلولی تقسیمبندی میشود .در کشت اولیه )Primary cell
( cultureسلولها به روشهای مکانیکی یا آنزیمی از بافت بدن جانور یا گیاه جدا
شده و در محیط کشت مناسب با مواد غذایی و فاکتورهای رشد تکثیر میشود.
تکثیر سلولهای اولیه تا زمانی ادامه دارد که مواد غذایی کافی در محیط وجود
داشته باشد .در هر تقسیم میتوز طول تلومرهای کروموزوم کوتاهتر شده و پس از
چن د بار تقس یم ای ن سلولها پی ر شده) (Senescenceو توانای ی تقسیم را از
دست میدهند.
سلولهای اولیه به دو گروه چسبنده و معلق تقسیم میشوند که روش کشت و نوع
محیط کشت هر کدام متفاوت است .بیشتر سلولهای جانوری از نوع چسبنده
هستند و پس از اتصال به یک سطح پشتیبان تقسیم میشوند .این سطح نقش
ماتریکس خارج سلولی در بدن را دارد .سلولهای معلق برای تقسیم به سطح
پشتیبان نیاز ندارند و معمول در محیطهای مایع کشت داده میشوند .سلولهای
خونی از این نوع هستند .اگرچه تعداد دیگری از سلولهای بدن ازجمله سلولهای
روده و کبدی را نیز میتوان در محیط کشت مایع و به شکل سوسپانسیون کشت
داد .سلولهای جانوری در محیط کشت با سه موفولوژی شبیه فیبروبلست ،شبیه
سلولهای اپیتلیال و شبیه سلولهای لنفوسیت رشد میکنند.
سلولهای شبیه فیبروبلست دو قطبی یا چندقطبی ،طویل و چسبنده هستند.
سلولهای شبیه اپیتلیال چندوجهیهای منظم و از انواع سلولهای چسبنده هستند .این
سلولها در مناطق مجزای فلسک رشد میکنند.
سلولهای شبیه لنفوسیت ظاهری کروی دارند و در محیط کشت معلق هستند.
پاساژ سلول
پاساژ سلول فرایند انتقال سلولها از یک محیط کشت به محیط کشت
دیگر است .بر اساس سرعت رشد ،طول عمر سلولها و زمان لزم برای
رسیدن به تغییرات دلخواه یک سلول ممکن دو یا بیش از دو بار به
محیط کشت جدید منتقل شود .برای پاساژ سلولهای چسبنده ،ابتدا
بای د س لول ب ا روشهای مکانیک ی و آنزیم ی از سطح ظرف جدا
میکشود .در روش مکانیک ی س لولها بهوس یله اسکراپر)(Scraper
آرام و بدون ایجاد فشار زیاد از ظرف جدا شده و در محیط رشد معلق
میشود .در روش آنزیمی از پروتئاز تریپسین همراه EDTAبرای جدا
کردن سلولها از سطح محیط کش ت استفاده میشود .تریپسین با
هیدرولیز پیوندهای پپتیدی و EDTAبه یونهای فلزی محیط متصل
شده و از غیرفعال شدن آنزی م تریپس ین بهوس یله یونها جلوگیری
میکند.
رده سلولی
سلولهای اولیه توانایی تقسیم محدودی دارند که بهوسیله ژنوم مشخص میشود.
بعضی از این سلولها پس از چند بار پاساژ ) ۲۰تا ۸۰بار( و با جهش خودبهخودی یا
ب ا تراس فورماسیون ژ ن ب ه س لولهای پایدار ی ا »نامیرا«) (Immortalتبدیل
میشوند .ای ن س لولها ویژگیهای ژنوتیپ ی و فنوتیپ ی یکس انی دارند و کلون
تشکیل میدهند .از این سلولها میتوان برای تحقیقات طولنی ،بدون نگرانی از
تغییر تلومر استفاده کرد .یکی از تفاوتهای این ردههای سلولی با سلولهای اولیه
میزان شباهت ژنتیکی و فنوتیپی به سلولهای بافت جانوری است .سلولهای اولیه
شباهت بیشتری به سلولهای داخل بدن جانور) (in vivoدارند .ردههای سلولی
را میتوان ب ا ب ا ترانس فورماسیون ژ ن ب ه وس یله پلس مید یا ویروس برای ایجاد
جهش در ژنهای تنظیم چرخه سلولی و افزایش پایداری تلومر ایجاد کرد.
کشت سلول
دو بعدی و سه بعدی
محیط طبیعی سلولهای چسبنده در بدن داربستی برای رشد سلول در سهبعد و
اتصال به سلولهای دیگر برای تشکیل بافت ایجاد میکند .بر این اساس در محیط
آزمایشگاه از محی ط کش ت دوبعدی و س هبعدی برای تکثی ر س لولها استفاده
میشود .سلولهای چسبنده در محیط کشت دوبعدی یکلیه سلولی چسبیده به
دیواره یا کف فلسک تشکیل میدهند .قیمت پایین این روش کشت و دسترسی
راحتت ر به سلولها برای انجام آزمایشهای بعدی )ازجمله تس ت مرگ سلولی،
بررسی توالی DNAهدف ،تغییر ساختار آنزیم هدف و اثر جهش القایی در سلول(
از مزیتهای ای ن نوع کش ت س لولی اس ت .ام ا در ای ن کش ت س لول مورفولوژی
سلولها شبیه محیط طبیعی آنها در بدن نیست و نمیتوان از آن برای بررسی
برهمکنش سلول با سلول و سلول با ماتریکس خارج سلولی استفاده کرد.
در محیط بدن این اتصالت برای تمایزسلولی ،انتقال پیام بین سلولها ،تقسیم ،بقا
و بیان ژنها ضروری است .به علوه تغییر موفولوژی سلولها در این محیط کشت
بر عملکرد سلول ،سازمانیافتگی اسکلت سلولی و ترشح ترکیبات سلولی را تغییر
میدهد .به علوه به دلیل مورفولوژی توموره ا در محیط طبیعی )توده سلولی(
میزان اکسیژن و موادغذایی دریافتی سلولهای تومور متفاوت است .اما به دلیل
رشد تکلیه سلولها در محیط کشت دوبعدی ،مواد غذایی و اکسیژن یکسان در
اختیار سلولها قرار میگیرد.
محیطهای کش ت س هبعدی بر اس اس روش آمادهس ازی ب ه انواع بدون داربست،
محیط کشت ژلی و محیط کشت داربستی تقسیم میشوند .در این محیط کشت
سلولها ساختار کروی چند لیه تشکیل میدهند .در این محیط کشت اتصالت
ایجاد شده س بب تعام ل س لولها و س نتز مولکولهای پیامرسان میشود.
موفولوژ ی ،متابولیس م ،بیان ژ ن و انتقال پیام س لولها در ای ن محی ط سهبعدی
شباهت بیشتری به سلولهای اصلی بدن دارد .محیطهای کشت سهبعدی انتخاب
بسیار مناسبی برای آنالیز داروهای جدید ،اثر دارو بر تومور ،بررسی تمایز سلولی،
مهاجرت سلولها ،فیزیولوژی سلول و بیان ژنها است.
برای مثال شکل تومور در محیطهای س هبعدی شباهت بیشتری به بافتهای بدن
دارد و حساسیت آن به دارو کمتر است .دلیل این کاهش حساسیت ممکن است
تغیی ر دس ترسی س لولهای ب ه مواد غذای ی و اکس یژن ،تغیی ر چرخ ه س لولی یا
تغییرات پاتولوژیکی سلولها به دلیل کاهش اکسیژن باشد.
محیط کشت بدون داربست :در این روش میتوان از پلیتهای با چسبندگی کم که
تجمع خودبهخودی سلولها را افزایش میدهد ،بیوراکتورها یا میکروپلیت استفاده کرد .یکی
از معای ب این روش یکدست نبودن اندازه کرههای سلولی تشکیل شده و یکسان نبودن
دسترسی تمام سلولها به دارو یا مواد غذایی برای سلولهای غیرتوموری است.
محیط کشت داربستی :داربست سلولی ساختاری رشتهای یا غشای منفذدار است که با
استفاده از پلیمرهای سنتزی یا طبیعی ساخته میشود ECM .خارج شده از سلولهای
جانوری یکی دیگر از انواع داربس تهایی است که در این نوع کشت استفاده میشود .این
داربس تها به دلیل ایجاد پاسخ ایمنی در کشت سلولهایی که مستقیم وارد بدن میشوند
)س لولهای بنیادی مهندس ی باف ت( ،کاربرد کمتری دارد .هیدروژله ا یک ی دیگر از
محیطهای کشت داربستی هستند .این محیط کشت از پلیمرهای جاذب آب )کیتوزان،
سدیم آلژینات( ساخته میشود.
انواع محیط کشت سلول
نوع محیط کش ت انتخاب ی برای انواع کش ت سلول یک ی از فاکتورهای مه م این
فرایند است .ترکیبات و ویژگیهای فیزیکی این محیط در تعیین سرعت رشد و
طول عمر سلولها نقش دارد .ترکیبات معدنی ،سیستم بافر ،pHکربوهیدراتها،
آمینواس یدها ،ویتامینه ا ،پروتئی ن ،اس یدهای چرب و لیپی د و آنتیبیوتیک
ترکیبات اصلی محیط کشتهای جانوی هستند.
نمکها ترکیبات ضروری برای تنظیم فشار اسمزی و پتانسیل الکتریکی سلول هستند .نمکهای پتاسیم و سدیم از
ترکیبات اصلی بسیاری از محیطهای کشت است.
بیشتر سلولها در pHمحیط ۷٫ ۲تا ۷٫ ۴رشد بهینه دارند .در بدن این pHبهوسیله سیستمهای مختلف تنظیم
میشود .برای تنظیم pHمحیط کشت از دو سیستم بافری طبیعی و شیمیایی استفاده میشود .سیستم بافری طبیعی
تعادل گاز CO2و بیکربنات در محیط کشت است و در روش شیمیایی یک یون زوتریون )مولکول دارای بار مثبت و
منفی( به نام HEPESمیشود .برای تنظیم pHاز روش طبیعی ،سلولها در انکوباتور CO2کشت داده میشود .این
روش ارزانتر است و سمیت ایجاد نمیکند .قدرت بافری HEPESاز سیستم طبیعی بیشتر است اما در غلظتهای
بالی سمیت سلولی ایجاد میکند .در بیشتر محیطهای کشت تجاری از فنول رد به عنوان یک شناساگر تغییرات pH
استفاده میشود .این شناساگر در محیط اسیدی زرد و در محیط بازی بنفش است.
کربوهیدرات منبع اصلی تامین انرژی سلولها است .گلوکز ،گالکتوز ،فروکتوز و مالتور کربوهیدراتهای انواع محیط
کشت هستند .در بعضی محیطهای کشت انتخابی پیرووات جایگزین این قندها میشود.
آمینواسیدهای ضروری یکی دیگر ترکیبات لزم برای رشد سلولها در محیط کشت است .غلظت آمینواسید یکی از
فاکتورهایی است که تراکم سلولها در محیط کشت را تعیین میکند.
ریبوفلوین ،تیامین و بیوتین سه ویتامین کوفاکتورهای بسیاری از آنزیمهای متابولیسم و رشد سلول و وجود آن در اکثر
محیطهای کشت ضروری است.
اسیدهای چرب و لیپیدها به ویژه کلسترول و استروئیدها از ترکیبات ضروری دیگر در محیطهای کشت غیرسرمی است.
آنتیبیوتیکه ا برای کاه ش آلودگیهای میکروب ی ب ه محی ط کش ت اضاف ه میشود .پنیس یلین و استرپتوماسین دو
آنتیبیوتیک اصلی در محیط کشتهای جانوری است.
محیط کشت را میتوان به انواع سنتزی و طبیعی تقسیم بندی کرد.
محیط کشت طبیعی مایعات بدن جانوران ،بخشی از بافت ،لخته خون یا پلسما
اس ت .پلس ما ،س رم )پلس مای بدون فاکتورهای انعقادی( ،س رم بندناف جنینی
انسان و مایع آمنیوتیک محیطهای کشت طبیعی مایعی هستند که در بعضی از
انواع کش ت س لول میتوان از آنه ا اس تفاده کرد .باف ت کب د ،طحال ،تومورها،
لوکوسیت و مغز استخوان ،جنین گاو و مرغ ،محیطهای طبیعی بافتی هستند که
در کشت سلولی استفاده میشوند .تفاوت ترکیبات نمونهای که هر بار از جانور
اس تخراج میشود یک ی از معای ب ای ن محیطهای کش ت اس ت .ای ن ویژگی
تکرارپذیری نتایج حاصل از کشت سلول را کاهش میدهد.
محیطهای کشت سنتزی از ترکیب مواد غذایی آلی و معدنی ،ویتامینها ،انواع
نمک ،پروتئینهای سرم ،کربوهیدراتها و هورمونهای رشد تشکیل شده است.
درصد و نوع این ترکیبات بر اساس هدف کشت ،نوع سلولها و مدت زمان کشت
سلول متفاوت است .برای مثال محیطهای کشت نمکی از ترکیب ساده چند نمک
تشکیل میشود که pHو فشار اسمزی مشخصی دارد .از این محیطها برای کشت
کوتاهمدت سلول و در بیشتر موارد جابهجایی سلول از یک محیط به محیط دیگر
استفاده میشود .محیط کشت سرمی ،فاقد سرم ،شیمیایی و فاقد پروتئین چهار
گروه اصلی محیط کشتهای سنتزی هستند.
محیط کشت دارای سرم :سرم جنین گاو) (FBSیکی از متداولترین ترکیباتی است که
ب ه محی ط کش ت س لولهای جانوری اضاف ه میشود .در س رم فاکتورهای رشد لزم برای
تقسیم سلولی و ناقلهای ترکیبات نامحلول ،مهارکنندههای پروتئاز و خنثیکننده ترکیبات
س می وجود دارد .هزین ه پایی ن تهی ه س رم یک ی از مزایای آ ن و افزایش احتمال ایجاد
واکنشهای ایمونولوژیک یکی از معایب استفاده از این محیط کشت است.
محیط کشت فاقد سرم :محیطهای کشت فاقد سرم معمول برای کشت یک نوع رده
سلولی مشخص تولید میشود .هورمونهای رشد و دیگر ترکیبات لزم برای تکثیر سلولها
در این سرم بهوسیله مولکولهای سنتزی آزمایشگاه یا منابع طبیعی تامین میشود.
محیط کشت شیمیایی :پروتئین این سرمها با تکنیکهای مهندسی ژنتیک در باکتری یا
مخمرها تولید و ویتامین ،کلسترول ،آمینواسیدهای ضروری و اسیدهای چرب به پروتئینها
اضافه میشود.
محیط کشت فاقد پروتئین :این محیطهای کشت از ترکیبات غیرپروتئینی تشکیل شده
است و رشد سلولهای جانوری و بیان پروتئینها در این محیط کشت نسبت به محیطهای
کشت دارای سرم بیشتر است.
Click icon to add picture
محیط کشت های
متداول کشت سلول
های جانوری
علوه بر تقسیمبندی بخش قبلی ،محیطهای کشت سنتزی را میتوان بر اساس
ترکیبات ب ه انواع »پایه«) (Basal Mediaو »پیچیده«)(Complex Media
تقسیمبندی کرد .فاکتورهای رشد در ترکیب اولیه محیط کشتهای پایه وجود
ندارد و بر اس اس نیاز کش ت ب ه محی ط اضافه میشود MEM .و DMEMدو
محیط کشت پایهای هستند که برای کشت اولیه و دیپلوئید استفاده میشوند.
محیطهای کش ت پیچیده معمول برای کش ت س لولهایی اس تفاده میشون د که
اطلعات کافی از موادغذایی موردنیاز آنها برای رشد در دسترس نیست یا هدف
کش ت تولی د تعداد زیادی س لول است RPMI 1640 .و IMDMاز انواع
محیطهای کش ت پیچیده هس تند ک ه برای کش ت بس یاری از ردههای سلولی
جانوری استفاده میشوند.
MEM
محی ط ضروری حداق ل ایگل | Eagle’s Minimum Essential Medium
) (EMEMیک ی از پرکاربرتری ن محیطهای کش ت اس ت ک ه اولی ن بار بهوسیله
»هری ایگل«) ( Harry Eagleتولید شد .این محیط از ترکیب محلول نمکی،
آمینواسیدهای غیرضروری و سدیم پیرووات تشکیل شده است .سیستم بافری
MEMغلظت کم بیکربنات ) ۱۵۰۰میلیگرم در لیتر( و دیاکسید کربن ٪۵است.
با اضافه کردن سرم یا مکملهای دیگر میتوان از این محیط کشت برای تکثیر
ردههای سلولی مختلف استفاده کرد.
DMEM
غلظت آمینواسید محیط ایگل تغییر یافته Dulbecco’s Modified Eagle’s
) Medium | (DMEMدو برابر و غلظ ت ویتامینه ا ،فری ک نیترات و سدیم
پیرووات آ ن چهار برابر محی ط MEMاس ت .س یستم بافری ای ن محی ط کشت
بیکربنات ) ۳٫ ۷گرم در لیتر( و CO2است و هنگام آمادهسازی محیط اضافه
کردن بیکربنات الزمامی همراه آب است.
IMDM
محی ط کشت Dulbecco’sتغییریافتهIscove’s Modified Dulbecco’s
) Medium | (IMDMبرای کشت سلولهایی مناسب است که رشد سریعی
دارند .این محیط کشت از ترکیبات DMEMبه اضافه سلنیوم تشکیل شده و
سیستم بافری آن HEPESاست .در این محیط کشت پتاسیم نیترات جایگزین
فریک نیترات شده و غلظت آمینواسید ،ویتامین و نمکهای آن بیشتر از محیط
DMEMاست.
RPMI 1640
این محیط کشت فاقد پروتئین ،فاکتورهای رشد و لیپیدها است .در تولید RPMI
1640از س یستم بافری بیکربنات/دیاکس ید کرب ن برای تنظی م pHاستفاده
میشود .ام ا برخلف سایر محیطهای کشت جانوری pHبهینه آن ۸است .از
RPMI 1640بیشتر برای کشت سلولهای معلق ازجمله لنفوسیتها استفاده
میشود.
انواع آلودگی کشت سلول
آلودگی کشت سلول زمانی ایجاد میشود که باکتریها ،قارچ ،ویروس یا سلول جانوری دیگر
)غیر از سلول هدف کشت( وارد محیط کشت شود .این شرایط ممکن است به دلیل عدم
رعایت موارد ایمنی اولیه ایجاد شود .رشد میکرواورگانیسمها در محیط کشت موادغذایی در
دسترس سلول را کاهش و اسید یا باز آزاد شده از متابولیسم آنها pHمحیط کشت را
تغییر میدهد .به علوه توکسینهای ترشح شده از باکتری ممک ن است منجر به مرگ
سلولها شود .وجود هر یک از این آلودگیها را میتوان با تغییرات ظاهری ایجاد شده در
محیط کشت تشخیص داد.
آلودگی باکتریایی
سرعت رشد باکتریها بسیار بیشتر از سلولهای جانوی است و رشد آنها منجر به
کدر شدن محیط کشت میشود .متابولیتهای تولید شده از تغذیه آن pHمحیط
و رنگ فنول رد را تغییر میدهد .به علوه میتوان این میکرواورگانیس مها را زیر
میکروسکوپ مشاهده کرد .آلودگی ای .کلی و مایکوپلسما دو آلودگی باکتریایی
متداول در انواع کشت سلول جانوری است .اندازه ای .کلی از مایکوپلسما بزرگتر
است و حرکت تاژک آن زیر میکروسکوپ آلودگی این باکتری را تایید میکند.
مایکوپلسما بسیار کوچکتر است و حرکت نمیکند .کاهش سرعت رشد سلولها
در محیط کشت ،تنها تغییر ایجاد شده به دلیل آلودگی مایکوپلسمایی است.
آلودگی این باکتری را میتوان با انجام منظم تست PCR ،ELISAیا آنتیبادی
کانجوگه با نشانگر شناسایی کرد.
آلودگی قارچی
مخمر و کپک دو گونه قارچ هستند که انواع کشت سلول را آلوده میکنند .این
میکرواورگانیسمها رشتههای سلولی در محیط کشت تشکیل میدهد که به راحتی
زیر میکروسکوپ تشخیص داده میشود .رشد آنها با کدر شدن محیط کشت
همراه است .در مراحل اولیه آلودگی قارچی pHمحیط کشت تغییری ندارد اما با
افزایش آلودگی pHمحیط افزایش یافته و قلیایی میشود .ایجاد بوی نامطلوب
یکی دیگر از ویژگیهایی است که به تشخیص آلودگی قارچی کمک میکند.
آلودگی ویروسی
ویروسها میکرواورگانیس مهای بسیار کوچکی هستند که زیر میکروسکوپ نوری
دیده نمیشوند .به همین دلیل تشخیص آلودگی ویروسی سختتر از آلودگیهای
دیگر است .این میکرواورگانیس مها با استفاده از ترکیبات محیط کشت ازجمله
تریپس ین ی ا پروتئی ن س رم گاوی ) (FBSوارد س لولها میشود .رش د و تکثیر
ویروسها در سلولهای محیط کشت با تغییر مورفولوژی سلولها همراه است .در
مواردی که ژنوم ویروس وارد ژنوم سلول شود ،این تغییرات فنوتیپی در ردههای
سلولی بعدی ایجاد خواهد شد .با استفاده از ،PCR ،ELISAایمونوسیتولوژی و
میکروسکوپ الکترونی میتوان این آلوده را تشخیص داد.
آلودگی سلول جانوری
آلودگی سلولهای محیط کشت با سلولهای رده دیگر )آلودگی عرضی( یکی از
مشکلتی است که نتیجه آزمایشهای بعدی را تغییر میدهد .این آلودگی تغییر
ظاهری در محیط کشت ایجاد نمیکند به همین دلیل تشخیص آن از آلودگیهای
میکرواورگانیسمی دشوارتر است .احتمال ایجاد این آلودگی در کشت سلولهای
بنیادی بیشتر است .این سلولها توانایی تمایز به ردههای مختلف سلولی را دارند
و ممکن است در یک محیط کشت به دو رده متفاوت تمایز یابند.
اضافه کردن آنتیبیوتیک و ترکیبات ضدعفونی به محیط کشت پس از آلودگیهای
میکرواورگانیسمی ،علوه بر میکرواورگانیسم متابولیسم سلول کشت شده را تغییر
میدهد .به همین دلیل بهترین راه از بین بردن آلودگی ،بیرون ریختن محیط کشت
و س لولها برای جلوگیری از گس ترش آلودگ ی و اس تریل کردن تمام وسایلی
)انکوباتور ،هود ،میکروس کوپ و تمام ظروف اس تفاده شده( استفاده شده برای
کشت سلول است.
Click icon to add picture
آزمایشگاه کشت یلولی
ویژگی های آزمایشگاه کشت سلولی
با توجه به اهمیت کشت سلولی باید توجه زیادی به موقعیت آزمایشگاه کشت سلولی شود؛
به عنوان مثال این آزمایشگاه به هیچ عنوان نباید در بخش های میکروب شناسی و یا محل
نگهداری حیوانات قرار بگیرد .قرار گرفتن آزمایشگاه کشت سلول در مکان های پرتردد نیز
کام لل غلط است ،زیرا این فرآیند بسیار حساس بوده و نیاز به توجه زیادی دارد .توجه داشته
باشید که در این آزمایشگاه ها بهتر است از کابینت ها و میزهای استیل استفاده شده تا به
راحتی بتوان هر چند مدت یک بار آن ها را ضدعفونی کرد .اتاقکی به عنوان اتاق قرنطینه
نیز باید در آزمایشگاه تعبیه شود تا برای بررسی موارد تازه وارد از آن استفاده شود .درب
آزمایشگاه نیز باید به صورت همیشگی بسته بوده و سطح دیواره های آزمایشگاه باید صاف و
صیقلی باشد و با رنگ روشنی رنگ آمیزی شده و به صورت ضد آب باشد تا بتوان به راحتی
آن را تمیز کرد.
محیط مناسب برای کشت سلولی
با توجه به اهمیت کشت سلولی در هنگام انجام این فرآیند باید محیط کار کام ل
ل استریل و
بهداشتی باشد .لزم است که برای کشت سلولی تا حد امکان از اتاق جداگانه ای استفاده
شده به طوری که این اتاق عاری از هرگونه شلوغی باشد؛ همچنین بهتر است که از یک
تهویه ی هوا در اتاق استفاده شود .در نزدیکی آزمایشگاه کشت سلولی نباید بافت اولیه
حیوانی کشت شود ،بلکه باید یک آزمایشگاه جداگانه برای کشت سلولی به صورت استریل
اختص اص داده شود .در ورودی آزمایشگاه بای د از لباس ه ا و پوش ش های مخصوص
آزمایشگاه کش ت س لول اس تفاده گردد .همچنی ن اگ ر نیاز ب ه اس تفاده از ماده شیمیایی
خطرناک در آزمایشگاه باشد ،باید از هودهای عمودی استفاده گردد.
استریل اتاق کشت سلولی و عملکرد بهتر در آن
برای عملکرد بهتر رشد سلول ها باید به دستورالعمل های کار در اتاق کشت سلولی توجه
شود .از مهم ترین این موارد میتوان به تمیز کردن هفتگی یا روزانه ی کف آزمایشگاه اشاره
کرد .همچنین دقت داشته باشید که درب اتاق باید کام ل
ل بسته شود و از وجود وسایل غیر
ضروری در این اتاق جلوگیری به عمل آید .در فواصل زمانی مناسب نیز باید فیلترهای هود
لمینار را چک کرد و قبل و بعد از کار تمام سطح هود الکل کشی شود .لزم است که آب
انکوباتور به صورت هفتگی تعویض شود و داخل این انکوباتورها باید به صورت ماهانه با
استفاده از الکل ۷۰درصد ضدعفونی شود .همچنین اگر ظروف شیشه ای درپوش نداشت
باید این ظروف را در فور به مدت ۹۰دقیقه و در دمای ۱۶۰درجه سانتیگراد قرار دهید تا
استریل شود.
انکوباسیون آزمایشگاه کشت سلولی
علوه بر تمیز کردن میزها و فیلترها در آزمایشگاه کشت سلولی ،نیاز به یک انکوباتور برای
نگهداری سلول ها می باشد ،زیرا مهم ترین وظیفه ی انکوباتور مهیا کردن شرایط نگهداری
از سلول ها می باشد .دمای مورد نیاز برای رشد هر سلول متفاوت می باشد .از این رو
تنظیم دمای انکوباسیون بستگی به نوع سلول های کشت شده دارد .به عنوان مثال دمای
مناسب برای رسد سریع تر سلول های حشرات ۳۰درجه سانتی گراد و برای پستانداران
حدود ۳۷درجه می باشد .اگر از انکوباتور مجهز به co2استفاده شود می توان گفت رشد
سلول ها بهتر خواهد بود ،اما در صورت دسترسی نداشتن به این نوع انکوباتور به طور موقت
میتوان کشت ها را در یک فلسک غیر قابل نفوذ نگهداری کرد .استفاده از انکوباتور مجهز
به سیستم گردش هوا نیز میتواند موجب یکنواختی هوا در انکوباتور شده و به حفظ بهتر
سلول ها کمک کند؛ البته با توجه به نوع سلولی که قرار است کشت شود باید انکوباتور
متفاوتی تهیه گردد.
وجود یخچال و فریزر برای کشت سلولی
یکی دیگر از تجهیزات مورد نیاز برای آزمایشگاه کشت سلولی ،یخچال و فریزر می باشد ،که
هر دو این وسایل برای ذخیره محیط کشت مایع در ۴درجه سانتیگراد ضروری هستند.
برای نگهداری محیط های کشت و بافرها از یخچال استفاده می شود .برای ذخیره سرم ها،
گلوتامین ،آنتی بیوتیک ها ،آنزیم ها و اسیدهای آمینه غیر ضروری ،وجود فریزرها با دمای
منفی ۲۰درجه الزامی است .همچنین دمای فریزر برای انجماد اولیه سلول ها باید منفی
۷ ۰درج ه س انتیگراد باشد .یک ی دیگ ر از س یستم های خن ک کننده مورد استفاده در
آزمایشگاه کشت سلولی ،تانک ازت می باشد که برای نگهداری سلول ها برای مدت زمان
طولنی از آن استفاده شده و دمای آن باید منفی ۱۹۶درجه سانتی گراد باشد.
استفاده از میکروسکوپ برای کشت سلولی
ضرورت وجود میکروسکوپ نوری معکوس در آزمایشگاه کشت سلولی به دلیل این است که
در بعضی مواقع سلول ها در فلسک یا پلیت ها کشت می شوند .میزان رشد مورفولوژی و
همچنین احتمال آلودگی سلول ها به باکتری ها و قارچ ها را باید توسط این میکروسکوپ
ها به صورت روزانه مورد بررسی قرار داد .یک میکروسکوپ نوری ساده با بزرگ نمایی صد
در ص د برای کار روزمره ی شمارش س لولی کاف ی م ی باش د؛ ه ر چن د اگ ر کیفیت
میکروسکوپ برای آنالیز سلول ها و کارهای رادیوگرافی بهتر باشد ،این موارد به نحو بهتری
پی ش م ی رود .همچنی ن تجهیزات اضاف ی از جمل ه دوربی ن ،دوربی ن ویدئویی ادیتور و
ملزومات دیگر در آزمایشگاه کشت سلولی مورد نیاز است.
ظروف کشت بافت در آزمایشگاه
متداول ترین نوع ظروف یکبار مصرف که برای کشت سلولی از آن استفاده می شود ،ظروف
پلی استایرن است .اما توجه داشته باشید که تمامی ظروف پلستیکی یکبار مصرف باید
فضای مناسب و کافی را برای رشد سلول فراهم کند ..اما قبل از استفاده از یک ظرف جدید
باید حتم لا مطمئن شوید که کشت شما در این ظرف جدید قادر به رشد هست یا خیر.
همانطور که قب لل هم ذکر شد ،کشت سلولی را می توان در فلسک ها و پلیت های مجهز به
یکسری امکانات انجام داد؛ برای این منظور باید فلسک را با co2گازدهی کرد و سپس
درب آن را محکم بست تا غیر قابل نفوذ باشد .استفاده از این روش در زمانی که انکوباتور به
خوب ی کار نم ی کن د ،مفی د خواه د بود .انتخاب ظروف کش ت س لولی در ه ر حال ی باید
متناس ب ب ا روش کار باشد .ک ه انتخاب ای ن ظروف ب ه عوامل ی چون کش ت ت ک لی ه یا
سوسپانسون ،نیاز کشت به co2یا عدم نیاز آن و هزینه ی کشت سلولی بستگی دارد.
انواع ظروف کشت سلولی
پتری دیش ،فلسک ، Tپلیتهای چندچاهکی و بیوراکتور ظرفهای اصلی کشت سلولهای
جانوری هستند .پتری دیش ،فلسک Tو پلیتها ،ظروف شیشهای یا پلستیکی متداولی
هس تند ک ه معمول در آزمایشگاههای تحقیقات ی برای کش ت تعداد ک م س لولها استفاده
میشود .بر اساس تعداد سلولهای لزم میتوان از حجمهای مختلف این ظرفها استفاده
کرد.
بیوراکتورها سیستمهای جدید کشت سلولی هستند که برای تکثیر تعداد زیاد
سلول در مقیاس صنعتی استفاده میشوند .اکثر ای ن سیستمها از ی ک محفظه
کشت سلول ،لولههای تامین مواد غذایی و گازها و سنسورهای تشخیص تغییرات
محیط ی تشکی ل میشوند .مخلوط شدن محی ط کش ت ،تنظی م دم ا ،منبع مواد
غذایی ،کنترل گازها ،تنظیم فشار محیط و تشکیل نشدن کف از پارامترهای مهم
بیوراکتوره ا اس ت .مخلوط شدن محی ط کش ت س بب پراکندگ ی یکنواخت مواد
غذای ی و اکس یژن در بخشهای مختل ف محیط کشت میشود .در بیوراکتورهای
مختلف از نیروی مکانیکی یا ایجاد گاز برای این منظور استفاده شده است.
متابولیسم سلولهای محیط کشت و فعالیتهای آنزیمی چرخه سلولی با تولید
گرما و تغییر pHهمراه است .بال رفتن زیاد دمای محیط کشت یا اسیدی و بازی
شدن آن رشد سلول را کند یا متوقف میکند .به همین دلیل سنسورهای دما و
pHای ن تغییرات را اندازهگیری کرده و امکان تنظی م آ ن را فراهم میکنند.
لولههای تامین موادغذایی امکان اضافه کردن ترکیبات مصرف شده محیط کشت را
فراهم کرده و از کند شدن رشد سلولها جلوگیری میکند .لولههای تامین گاز،
اکسیژن لزم برای رشد سلول را فراهم کرده و سنسورهای گاز میزان فشار لزم
این اکسیژن در لولهها و تانک کشت سلولی را تنظیم میکنند .از این سیستم
معمول در صنعت داروسازی و برای تکثیر زیاد سلولها و وکتورهای ویروسی در
ژ ن درمان ی و ایجاد محی ط س هبعدی برای تکثی ر س لول ،باف ت و اندام استفاده
میشود.
بیوراکتور همزمندار :این بیوراکتورها از یک تانک کشت سلولی )شیشهای برای
کشت سلولی آزمایشگاه یا استیل برای کشت سلولهای صنعتی( ،موتور ،همزمن و
لولههای مقاوم به گرما تشکیل شده است .سنسورهای این بیوراکتور به طور مداوم
تغییرات ، pHدما ،غلظت لکتیکاسید ،گلوکز ،اکسیژن محلول در محیط کشت،
آمونیوم ،آمونیاک و س ایر پارامترهای محیط کش ت را ثبت میکند .همزم ن این
بیوراکتور محی ط کش ت یکس ان برای تمام س لولها را فراه م میکند .از این
بیوراکتور میتوان برای کشت سلولهای چسبنده و معلق استفاده کرد.
بیوراکتور هوایی :در این بیوراکتورها از گاز برای مخلوط کردن محیط کشت در
کشت سلولی هوازی استفاده میشود .گاز به ستون حبابساز تانک این بیوراکتور
تزری ق شده و حرک ت حبابهای گاز تشکی ل شده از بخ ش پایین ی س تون به
بخشهای بالیی تانک به مخلوط شدن ترکیبات محیط کشت کمک میکند .حذف
فشار ایجاد شده بهوسیله چرخش همزمن یکی از مزایای این بیوراکتورها نسبت به
انواع همزندار است.
بیوراکتور فیبر توخالی :بیوراکتور فیبر توخالیاز مجموعه فیبرهای پلیمری توخالی
با نفوذپذیری انتخابی تشکیل شده است که در یک محفظه استوانهای کنار هم
قرار میگیرند .مواد غذایی و اکسیژن بین غشای داخلی فیبرها و فضای خارجی بر
اساس شیب غلظت حرکت میکند.
سیستم کشت سلولی چرخشی :این بیوراکتور از یک کارتیرج خارجی )ثابت( و
یک کارتیج داخلی )متحرک( تشکیل شده است .حرکت کارتریج داخلی سبب
معلق شدن سلولها در محیط کشت و مخلوط شدن محیط کشت میشود.
بیوراکتور موج ی :در ای ن بیوراکتور س لولها در ی ک کیس ه پلس تیکی کشت داده
میشوند .کیس ه پلس تیکی روی شیکری قرار میگیرد که دمای آ ن بهوسیله کاربر
تنظیم میشود.این شیکر با سرعت مشخص و در زاویه مشخص )تعیین شده بهوسیله
کاربر( به صورت الکلنگی بال و پایین میرود .این حرکت سبب میشود اکسیژن و
موادغذایی در دسترس تمام سلولهای محیط کشت قرار بگیرد.
شست و شوی وسایل آزمایشگاه کشت سلولی
با توجه به اینکه برای کشت سلولی معمولل از ظروف پلستیکی استفاده میشود ،میتوان
گفت شست و شوی این ظروف به طور قابل توجهی کاهش پیدا کرده است؛ به هر حال باز
هم در آزمایشگاه های کشت سلولی از ظروف شیشه ای استفاده میشود که در شستشوی
آن باید دقت زیادی به کار برد .لزم است برای شستشوی این ظروف ابتدا ظرف ها را در
محلول شستشو دهنده قرار داده و سپس با استفاده از آب مقطر فرایند شستشو را به خوبی
انجام داد .در مرحله بعد باید به خشک کردن ظروف پرداخت که این کار با استفاده از کاغذ
اتوکلو و بال بردن دمای ظروف انجام می پذیرد.
برای شس تشوی ظروف شیش ه ای مث ل فلس ک های مخروط ی ک ه دارای ی ک پوشش
آلومینیومی است باید دمای آن را به ۱۶۰درجه سانتیگراد رساند و به مدت یک ساعت
ظروف را استریل کرد .استفاده از چسب های اتوکلو بر روی وسایلی که استریل شده است،
برای حصول اطمینان از عملکرد مؤثر آن ضروری میباشد .همچنین می توان برای وسایلی
که بدون بستهبندی هستند از کیسه های اتوکلو استفاده کرد.
نیتروژن مایع در کشت سلولی
تمامی سلول ها چه آن هایی که مکرر لا تکثیر می شوند و چه سلول هایی که از بین می
روند ،به طور حتم باید از نمونه های کشت سلولی جهت ذخیره سازی فریز شوند؛ این کار
بیشتر برای جلوگیری از جهش سلولی و همچنین محافظت از سلول ها در مقابل آلودگی
های مختلف صورت می پذیرد .فریز کردن سلول ها برای تمامی سلول ها انجام می گیرد.
برای این عملیات باید سلولها در فاز تصاعدی رشد و با یک نگهدارنده ی مناسب فریز شود.
برای این منظور ابتدا باید سلول ها را چند ساعتی در منفی ۲۰درجه سانتی گراد قرار داد و
سپس در نیتروژن مایع منفی ۱۹۶درجه فرو برد تا شرایط لزم مهیا شود.
سیستم اسمزی معکوس در آزمایشگاه کشت سلولی
با توجه به آنچه در بال ذکر کردیم و بیان اهمیت شستشوی ظروف آزمایشگاه کشت سلولی،
باید بدانید که آب دوبار تقطیر شده یا اسمز معکوس معمولل برای آماده کردن محیط کشت
سلول و همچنین شست و شوی ظروف مورد استفاده قرار می گیرد که از این رو تهیه ی آن
ضروری می باشد .آب دوبار تقطیر شده باید مرتب مورد برسی قرار بگیرد تا از مواردی که
موجب امکان تغییر phآب می شود آگاهی به دست آید .توجه داشته باشید که تنوع در
کیفیت آب مورد استفاده می تواند سبب تغییراتی در نتیجه ی به دست آمده شود .پس
حتم لا آبی که برای کشت سلولی استفاده می شود باید از یک منبع باشد .برای استریل
کردن آب می توانید آب را با اتوکلو شدن در ۱۲۰درجه سانتیگراد به مدت ۲۰دقیقه
استریل کنید؛ همچنین توجه داشته باشید که استفاده از ظروف پلستیکی برای نگهداری
آب می تواند منجر به ورود مواد سمی از پلستیک به درون آب گردد از این رو لزم است
حتم لا از ظروف شیشه ای برای نگهداری آب مقطر استفاده کنید.
استریل کردن فیلتر
محیط هایی که قابلیت اتوکلو را ندارند باید به وسیله ی عبور از یک فیلتر غشایی استریل
شود که سایز منافذ این فیلتر باید ۲۲باشد .این فیلترها در اندازه های مختلفی به منظور
فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرند .توجه داشته باشید که فیلترها می توانند به صورت
یک بار مصرف یا به صورت فیلترهایی با قابلیت اتوکلو همراه با یک نگهدارنده ی مناسب
تهیه شوند .مهم ترین محیط های غیر قابل اتوکلو محیط های کشت آنزیم ها ،هورمون ها،
کوفاکتورها ،و بافرها می باشند.
شمارش سلولی
شمارش سلولی معمو لل برای اغلب اهداف آزمایشگاهی مورد نیاز است در حالی که ردیابی
سلول ها به صورت چشمی امکان پذیر نمی باشد .از این رو وجود وسایل مختلف جهت
شمارش این سلول ها در آزمایشگاه کشت سلولی ضروری است .معمولی ترین وسیله ای که
جهت انجام شمارش سلولی مورد استفاده قرار می گیرد ،لم نئوبار هموسیتومتر است که
اساس لا برای شمارش سلول های خونی طراحی شده است .عملکرد لم به گونه ای است که
از خطوط عمودی و افقی به صورت مشترک تشکیل شده و شمارش سلول ها از طریق
چهارخانه هایی که خود از ۱۶خانه کوچکتر تشکیل شدهاند انجام می گیرد .استفاده از
سوسپانسیون سلولی نیز جهت جدا شدن کامل سلول های به هم چسبیده بر روی این لمل
می باشد.
هود لیمنار برای کشت سلولی
تقریب لا میتوان گفت که هود یکی از مهمترین تجهیزات مورد نیاز برای آزمایشگاه کشت
سلولی می باشد ،زیرا این هودها دارای فیلترهای بوده که قادر به جذب ذرات بسیار ریز می
باشد؛ این فیلترها با ایجاد هوای استریل شده موجب رفع آلودگی محیط کشت شده و
همچنین از اپراتورها در برابر آلودگی ها محافظت می کند .این نوع هود همچنین لمپ
های ماوراء بنفش دارد که هنگام روشن شدن موجب استریل و بهداشتی شدن فضا می
شود .لزم است بدانید که ۱۰الی ۱۵دقیقه قبل از شروع به کار باید هود را روشن کرده و
همچنین هنگام کار درب هود نباید بسته باشد که این کار باعث آسیب به آن می شود.
همچنان که قب ل
ل نیز ذکر شد ،پاک کردن هود با الکل %۷۰پس از اتمام کار ضروری است.
البته توجه داشته باشید که پاشیدن الکل به فیلترهای هود موجب خرابی آن می شود.
PH م تر د یجیتا لدر آزمایشگاه کککشتس لول ی
این دستگاه الکترونیکی همانطور که از اسمش پیداست برای محاسبه ی phمواد مورد
استفاده قرار می گیرد ،که از دو بخش میله کاوشگر و اندازه گیر تشکیل شده است .اساس
کار phمتر دیجیتال به گونهای است که باید ابتدا دستگاه را به برق متصل کرده و سپس
الکترود دستگاه را از محل مخصوص آن بیرون آورده و با آب مقطر شستشو دهید و سپس با
دستمال کاغذی به آرامی خشک کرده ،پس از آن می توانید دکمه oNرا فشار داده و
الکترود را وارد محل مورد نظر نمایید .پس از فشردن دکمه phمی توانید phمحلول را
ببینید .توجه داشته باشید پس از اینکه کارتان با این دستگاه تمام شد باید دکمه آف را
فشار داده و الکترود را از محل خارج کرده و با آب مقطر شستشو داده ،خشک کرده و در
مح ل مخص وص خود قرار دهید .دق ت کنی د ک ه از پ ی اچ مت ر صرفلا برای اندازه گیری
phبافرهای رایج در آزمایشگاه کشت سلول استفاده می شود و به هیچ عنوان نمی توان از
آن برای سنجش phمحلول های دیگر استفاده کرد.
سانتریفیوژ یخچال دار
این دستگاه برای جداسازی مواد در یک محلول حساس به حرارت استفاده می شود ،که
اساس کار آن به صورت ایجاد نیروی گریز از مرکز می باشد .برای کار با این دستگاه پس از
روشن کردن آن دو دکمه در سمت راست و چپ پنجره منو دیده میشود که دکمه ی سبز
رنگ سمت چپ برای استارت و دکمه ی نارنجی رنگ برای باز کردن درب دستگاه به کار
میرود .دکمه استوپ که بعد از روشن شدن دستگاه به رنگ قرمز در می آید برای متوقف
کردن دستگاه به کار می رود .توجه داشته باشید که هرگز نباید دور دستگاه را از میزان
مکث بال برد زیرا آسیب های جدی به موتور دستگاه وارد می ،شود .اگر دمای پایین تر از
چهار درجه را انتخاب کنید یخچال دستگاه به کار میافتد پس حتملا باید در پایان کار دمای
دستگاه را دوباره به حالت دمای اتاق برگردانید.
دیگر تجهیزات موجود در آزمایشگاه کشت سلولی
علوه بر وسایلی که در بال ذکر کردیم از تجهیزات و لوازم دیگری برای عملیات کشت
سلولی استفاده می گردد که از مهم ترین این تجهیزات می توان به حمام آب گرم یا
سانتریفیوژ ،پمپ مکشی ،فور ،شیکر انکوباتور ،بن ماری ،ترازوی دیجیتال ،روتاتور ،لوله های
فالکون ،یخ ساز ،هود شیمیایی ،میکسر ورتکس ،تانک ازت ،هدایت سنج ،میکروسکوپ
نوری ،میکروسکوپ فلورسنت ،میکروسکوپ اینورت و … اشاره کرد .همچنین برای انجام
آزمایش های اختصاصی نیز ممکن است به تجهیزات خاص دیگری نیاز باشد.
10,000 تومان