سلول‌ها به عنوان واحدهای سازنده‌ی اصلی بدن انسان و سایر موجودات زنده، از اهمیت بسیاری برخوردارند. با توجه به اینکه سلول‌ها در تشکیل انسجامات و بافت‌های مختلف بدن نقش دارند، بررسی و تحقیق در زمینه‌ی کشت سلول به عنوان یکی از موضوعات پرطرفدار در علوم زیستی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

کشت سلول به معنای رشد و تکثیر سلول‌ها در شرایط کنترل شده و به منظور تولید محصولاتی همچون دارو، واکسن، پروتئین و… استفاده می‌شود. در این روش، سلول‌ها در شرایطی که شامل محیط مناسب، مواد غذایی و هورمون‌های لازم برای رشد و تکثیر آن‌هاست، قرار می‌گیرند. در این مقاله به بررسی اینکه کشت سلول چیست و چگونه انجام می شود پرداخته و به بررسی کاربردهای این روش در صنایع مختلف اشاره خواهیم کرد.

کشت سلول چیست؟

کشت سلولی یک فرآیند مهم در علوم زیستی است که به کمک آن سلول‌های انسانی، حیوانی و حشرات در یک محیط مصنوعی مناسب رشد می‌کنند. این فرآیند به دانشمندان امکان می‌دهد تا با طیف وسیعی از سلول‌ها تحت شرایط کنترل‌شده کار کنند و درک بهتری از رشد و تمایز سلولی، شناسایی فاکتورهای رشد و درک مکانیسم‌های زیربنایی عملکرد طبیعی انواع مختلف سلول را به دست آورند.

کشت سلولی در حال حاضر یکی از ابزارهای اصلی مورد استفاده در علوم زیستی در زمینه های تحقیقاتی است که دارای پتانسیل ارزش اقتصادی و تجاری سازی است. بسیاری از محصولات بیوتکنولوژی، مانند واکسن های ویروسی، به کشت انبوه رده های سلولی جانوری وابسته هستند.

تحقیقات کشت سلولی با هدف بررسی تأثیر شرایط کشت بر روی زنده ماندن، بهره‌وری، و پایداری تغییرات پس از ترجمه مانند گلیکوزیلاسیون، که برای فعالیت بیولوژیکی پروتئین‌های نوترکیب مهم هستند، انجام می‌شود. مواد بیولوژیکی تولید شده توسط فناوری DNA نوترکیب (rDNA) در کشت سلول های حیوانی شامل عوامل ضد سرطان، آنزیم ها، ایمونوبیولوژیک ها و هورمون ها هستند.

بیشتر بدانید : محیط کشت آزمایشگاهی چیست؟ انواع و کاربردها

شرایط آزمایشگاه کشت سلول

کشت سلولی یکی از مهمترین روش‌های تحقیقاتی در بسیاری از زمینه‌های علمی است. با این حال، این روش چالش‌های بسیاری را برای پژوهشگران به همراه دارد. حفظ شرایط سلولی، آسپتیک نگه داشتن ناحیه، تکرارپذیری، آلودگی و زنده ماندن سلول تنها بخشی از چالش‌هایی هستند که در کشت سلولی با آن‌ها مواجه می‌شویم.

انتخاب و خرید مواد شیمیایی آزمایشگاهی و تجهیزات مناسب برای کشت سلولی نیز چالش بزرگی است. تجهیزات آزمایشگاهی باید به حل این چالش‌ها کمک کنند و بهبود عملکرد کشت سلولی را تضمین کنند. برای این منظور، انتخاب محصولات آزمایشگاهی مناسب بسیار مهم است. این انتخاب می‌تواند به افزایش تکرارپذیری، کاهش آلودگی، ایجاد شرایط مطلوب برای زنده ماندن سلول، بهینه‌سازی فرآیند و ارائه نتایج قابل اعتماد کمک کند.

تجهیزات آزمایشگاه کشت سلولی

در آزمایشگاه کشت سلولی، انتخاب دستگاه آزمایشگاهی مناسب برای گردش کار بهینه و محیط ایده آل حائز اهمیت است. در انتخاب تجهیزات آزمایشگاهی کشت سلولی، باید سلول ها و محیط مورد نیاز آنها را در نظر بگیرید و کاربرد را با دمای تجهیزات، فضای کاری و اندازه آزمایشگاه مقایسه کنید تا بتوانید مناسب‌ترین تجهیزات را انتخاب کنید. در ادامه به برخی از تجهیزات آزمایشگاهی مهم اشاره می‌کنیم:

اتوکلاو / استریل کننده

در آزمایشگاه کشت سلولی، شرایط آسپتیک حیاتی است و باید از تجهیزات استریلیزاسیون استفاده شود. از اتوکلاوها برای استریل کردن ظروف شیشه ای، کیت آزمایشگاهی، پیپت ها، ظروف آزمایشگاهی و محیط های کشت استفاده کنید. برای خرید کیت آزمایشگاهی می‌توانید از طریق سایت آرین پژو اقدام کنید.

هماسیتومتر (سلول شمار)

یک هموسیتومتر تعداد سلول ها را به دلایل مختلفی از جمله نظارت بر میزان زنده ماندن و تکثیر سلولی، کاشت سلول ها برای آزمایش های بعدی، آماده سازی برای سنجش های مبتنی بر سلول و موارد دیگر فراهم می کند.

سانتریفیوژ

برای چرخاندن سلول ها از سانتریفیوژ استفاده می شود. سانتریفیوژهای بزرگتر می توانند کارایی بیشتری را ارائه دهند، اما میکروسانتریفیوژها در جایی که فضای آزمایشگاهی محدود است ایده آل هستند. سانتریفیوژهای کف را می توان در آزمایشگاه های کشت سلولی بزرگتر استفاده کرد.

انکوباتور

فرآیند رشد سلولی به شرایط خاصی نیاز دارد و انکوباتورهای CO 2 ایده آل هستند. انکوباتورها یک محیط کنترل شده و حفاظتی برای کشت سلولی، کشت بافت و سایر نمونه ها فراهم می کنند. آنها شرایطی مانند دما، رطوبت و CO 2 را تنظیم می کنند و همچنین ممکن است برای رشد و نگهداری کشت های باکتریایی استفاده شوند.

هود جریان لمیناتور

کار در یک فلو هود لمیناتور، محل کار آسپتیک مورد نیاز برای کشت سلولی مناسب را فراهم می کند. این هودها برای محافظت از تجهیزات و سایر محتویات در برابر ذرات طراحی شده اند. فناوری فیلتراسیون HEPA و ULPA یک محیط کاری تمیز ایجاد می کند.

میکروسکوپ

استفاده از میکروسکوپ مناسب می تواند بر روی جزئیات یک سلول تمرکز کند تا وضعیت سلول از نظر رشد، تکثیر، زنده ماندن، آلودگی و زمانی که محیط کشت نیاز به جایگزینی دارد را تجزیه و تحلیل کند.

یخچال / فریزر

از یخچال برای نگهداری معرف ها و لوازم استفاده کنید. برای نگهداری طولانی مدت آماده سازی سلول ها و جلوگیری از آسیب، از فریزر فوق کم (ULT) استفاده کنید.

حمام آب

حمام آب برای حفظ دمای مشخص در مدت زمان طولانی برای انکوباسیون نمونه ها ایده آل است. در کشت سلولی، حمام های آب برای یخ زدایی سلول های یخ زده ایده آل هستند، اما باید به سرعت در عرض 1 دقیقه انجام شوند تا از آسیب سلولی جلوگیری شود.

رده های سلولی در کشت سلول

رده های سلولی، جمعیتی از سلول های مشتق شده از بافت یا اندام حیوانات هستند که دارای فنوتیپ و عملکرد خاصی هستند. این سلول ها می توانند در آزمایشگاه کشت شده و به مدت طولانی نگه داری شوند.

رده سلولی، یک جمعیت هموژن از سلول هاست که به راحتی رشد می کند و می تواند تعداد زیادی سلول را در مدت زمان کوتاهی تولید کند. به همین دلیل، این رده های سلولی می توانند به عنوان مدل های مناسبی برای غربالگری داروها با بازدهی بالا و انجام تست های سنجش سمیت استفاده شوند.

کشت سلول و رده های سلولی، در مطالعات فیزیولوژیکی، پاتوفیزیولوژیکی و فرایندهای تمایزی سلول های خاص کاربرد مهمی دارند.

کشت سلول چگونه انجام می شود؟

برای کشت موفق سلول‌ها، باید شرایطی مانند دمای انکوباتور، pH، سطوح گلوکز و L-گلوتامین و مواد غذایی مناسب رعایت شود. همچنین، مهارت در روش آسپتیک برای حفظ استریل ماندن در طول آماده‌سازی محیط و مراحل کشت سلول بسیار مهم است.

مهمترین عناصر در تکنیک آسپتیک عبارتند از استریل کردن ظروف شیشه‌ای، مراقبت از پاشیدن و ریختن ذرات معلق هوا، خودداری از ریختن مایع، انتقال محیط به روش مناسب و قرار دادن محیط‌های استریل در معرض فضای بیرونی و کشت سلولی در هوای آزاد. همچنین، برای جداسازی ویروس‌ها از نمونه‌های مدفوع، استفاده از پلیت‌های ۲۴ خانه‌ای توصیه نمی‌شود.

در کشت سلول، اکسیژن و دی‌اکسید کربن ضروری هستند و می‌توانند به عنوان مخلوطی از CO2 و هوا که به ظرف کشت داده می‌شود یا با محکم بستن ظرف برای حفظ CO2 تولید شده توسط متابولیسم سلولی، تأمین شوند. همچنین، مواد غذایی مناسب برای بقای سلول ضروری هستند و معمولاً از طریق منابع اختصاصی در محیط رشد پایه قرار می‌گیرند. از کیت اندوتوکسین نیز در مواقع نیاز استفاده می‌شود. برای حفظ کشت‌ها در حالت سالم تا زمانی که ممکن است بدون تحریک رشد، طراحی شده است. این امر با کاهش محتوای سرم معمولاً به ۲ درصد به دست می‌آید.

کاربردهای کشت سلول

کشت سلولی یکی از ابزارهای اصلی مورد استفاده در زیست شناسی سلولی و مولکولی است. این تکنیک به محققان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های مدل عالی (مانند مطالعات متابولیک، پیری)، تأثیر داروها و ترکیبات سمی بر روی سلول‌ها و جهش زایی و سرطان زایی را برای مطالعه فیزیولوژی و بیوشیمی طبیعی سلول‌ها و همچنین آزمایش های سیتوژنتیک بررسی کنند. در ادامه، انواع کاربردهای کشت سلول را بیشتر بررسی خواهیم کرد.

مدل سازی سیستم ها در سلامت و بیماری

کشت سلولی یکی از مهم‌ترین تکنیک‌ها در زیست شناسی سلولی و مولکولی است. این تکنیک به محققان اجازه می‌دهد تا بررسی بیولوژی، بیوشیمی، فیزیولوژی (مانند پیری) و متابولیسم سلول‌های وحشی و سلول‌های بیمار را در بستری کنترل شده انجام دهند. تعامل و مسیر عفونت بین سلول‌های نوع وحشی و عوامل بیماری‌زا (مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها) نیز می‌تواند در بهینه سازی محیط‌های کشت خاص مورد مطالعه قرار گیرد

توسعه و بررسی دارو

از ابزارهای کشت سلولی می‌توان برای غربال‌گری مواد شیمیایی جدید، لوازم آرایشی و ترکیبات دارویی برای اثربخشی آن‌ها و ارزیابی سمیت سلولی دارو در انواع سلول‌های خاص استفاده کرد. انواع سم زدایی مانند سلول‌های کبدی و کلیه اغلب برای این اهداف بسیار مورد توجه است.

ویروس شناسی و تولید واکسن

محققان برای تکثیر ویروس‌ها از کشت سلولی با سلول‌های پستانداران میزبانی استفاده می‌کنند. واکسن‌هایی که برای بیماری‌هایی مانند فلج اطفال، سرخک، آبله مرغان، هاری و هپاتیت B استفاده می‌شوند، از ویروس‌های ضعیف شده کشت شده در سلول‌های حیوانی تولید می‌شوند.

بازسازی و پیوند بافت

سلول‌های بنیادی جنینی، سلول‌های بنیادی بالغ و hIPSC ها، قابلیت بازسازی و تمایز به انواع سلول‌های تخصصی را دارند. این سلول‌ها می‌توانند به عنوان بافت یا اندام جایگزین مورد استفاده قرار گیرند.

مهندسی ژنتیک و ژن درمانی

برای بررسی تأثیر بیان ژن‌های خاص بر سلول‌ها، محققان مواد ژنتیکی جدید (به عنوان مثال، DNA ، RNA) را در هسته سلول‌های پستانداران پرورش می‌دهند. همچنین، با خاموش کردن ژن‌های خاص، اهمیت آن‌ها در تنظیم مسیرهای خاص مشاهده می‌شود.

محدودیت های کشت سلول

محدودیت‌های کشت سلولی شامل احتمال عفونت غیر منتظره با ویروس‌ها یا میکروارگانیسم‌ها و آلودگی متقابل با انواع دیگر سلول‌ها است. برای تکثیر سلول‌ها، محیط‌هایی که استفاده می‌شوند غنی از مواد مغذی هستند و اکثر روش‌های کشت نیاز به شرایط استریل دارند.

محدودیت دیگر کشت سلولی، مغایرت بین محیط های سلولی In Vivo و In Vitro است. برای رفع این اشکال، در حال حاضر تحقیقات قابل توجهی در زمینه طراحی کشت‌های سلولی همراه وجود دارد که اجازه می‌دهد سیگنال‌های پاراکرین بین سلول‌ها و ماتریکس‌های زیستی که رشد سلولی را در جهت گیری سه بعدی بومی خود تسهیل می‌کنند انجام شود.

تفاوت بین بیان ژن در سلول های اولیه و سلول های نامیرا نیز یکی از محدودیت‌های کشت سلولی است. برای به تاخیر انداختن پیری، انتقال ویروسی سلول‌های اولیه می‌تواند پروتئین‌های سرکوب کننده تومور را جدا کرده، در نتیجه تعداد مجاری احتمالی را افزایش داده و ظهور رده‌های سلولی نامیرا را ممکن می‌سازد.

نتیجه گیری

کشت سلول به عنوان یکی از روش‌های مهم برای مطالعه خصوصیات سلولی و همچنین تولید داروها و درمان بیماری‌ها، در صورتی که در این زمینه فعالیت می‌کنید و نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی با استانداردهای لازم هستید، شرکت آرین پژوه، فروشنده تجهیزات آزمایشگاهی با سال‌ها تجربه در این حوزه، می‌تواند نیازهای شما در زمینه کشت سلول را با ارائه تجهیزاتی با کیفیت و قیمت مناسب، برطرف کند. این شرکت با ارائه محصولاتی مانند محیط کشت سلول، سیستم‌های کشت سلول، بیوراکتورها و … به شما کمک می‌کند تا بهترین نتایج را در تحقیقات خود بدست آورید. همچنین، با ارائه خدمات پس از فروش و پشتیبانی فنی، شرکت آرین پژوه به شما اطمینان می‌دهد که در هر مرحله از تحقیقات خود، با بهترین تجهیزات و خدمات را دریافت می‌کنید.