Введення клітин у культуру, їхнє походження

Відповідно до мети і завдань експериментальної роботи можна виділити два напрямки культивування тваринних клітин: - культури клітин; - культури органів і тканин (органні культури).

Культури клітин позбавлені структурної організації, втрачають характерну гістіотипову архітектуру й пов'язані з нею біохімічні ознаки й зазвичай не досягають рівноважного стану при відсутності спеціальних умов. Клітини в культурах розмножуються, що забезпечує одержання великої маси клітин, потім їх ідентифікують (за фенотиповими ознаками, шляхом вирощування в селективному середовищі, генотипово), розділяють на ідентичні паралелі й, якщо це необхідно, зберігають. Динамічні властивості культивованих клітин часто важко контролювати, також важко реконструювати in vitro деякі клітинні взаємодії, що спостерігаються in vivo. У зв'язку із цим деякі дослідники віддають перевагу використанню клітинної системи, що зберігає структурну цілісність вихідної тканини.

Список типів клітин, які вже введені в культуру, досить великий. Це елементи сполучної тканини людини (фібробласти), кісткові тканини (кістка й хрящі), скелетні, серцеві й гладенькі м'язи, епітеліальні тканини (печінка, легені, нирки та ін.), клітини нервової системи, ендокринні клітини (наднирники, гіпофіз, клітини острівців Лангерганса), меланоцити й різні пухлинні клітини.

Популяція клітин не завжди гомогенна й має фіксований фенотип. Деякі культури, наприклад, кератиноцити епідермісу, містять стовбурові клітини, клітини-попередники й кератинізовані лускаті клітини. У такій культурі відбувається постійне відновлення за рахунок стовбурових клітин, проліферація й дозрівання клітин-попередників, а також необоротна диференціація, що супроводжується "злущуванням" лускатих клітин у культуральне середовище.

Яку тканину краще брати для введення в культуру, дорослу або ембріональну, нормальну або пухлинну? Культури, отримані з ембріональних тканин, характеризуються кращою здатністю до виживання й більш активним ростом у порівнянні з відповідними зрілими тканинами. Причиною цього служить низький рівень спеціалізації й наявність реплікуючих клітин-попередників в ембріонах. Проліферативна здатність дорослих тканин нижча, вони містять більше спеціалізованих клітин, що не діляться. Одержання первинних культур клітин дорослих тканин і їхнє розмноження є більш складним завданням, тривалість життя таких культур, як правило, невелика. Нормальні тканини дають початок культурам з обмеженим часом життя, тоді як культури, отримані з пухлин, здатні проліферувати необмежено довгий час. Диференціація нормальних клітин у культурі супроводжується зазвичай повним припиненням проліферації клітин. У культурах пухлинних клітин можлива часткова диференціація при збереженні здатності до проліферації.

Свіжовиділені культури називаються первинні культури до початку пасирування або субкультивування. Клітини первинної культури зазвичай гетерогенні й характеризуються низькою проліферацією. У них найбільш повно представлені типи клітин тієї тканини, звідки вони були отримані. Пасирування забезпечує можливість продовження існування культури, можливість клонування, дослідження й збереження властивостей клітин. При цьому утворюються більш однорідні популяції, а також втрачаються спеціалізовані клітини. Після декількох пересівань лінія клітин або гине, або трансформується й стає постійною клітинною лінією. Властивістю "безсмертності" володіють в основному клітини, отримані з пухлин. Поява постійної лінії клітин констатується за морфологічними змінами (зменшення розміру клітин, зниження їх адгезивності, округлення, збільшення ядерно/цитоплазматичного відношення, збільшенню швидкості росту (час подвоєння клітин у культурі знижується з 36 – 48 до 12 – 36 годин), за зниженням залежності від сироватки, за збільшенням ефективності клонування, за зниженням залежності від субстрату, за збільшенням гетероплоїдності (хромосомні відмінності між клітинами) і анеуплоїдності й за збільшенням до утворення пухлин. Нормальні клітини можуть трансформуватися в постійну лінію, не стаючи при цьому злоякісними.