Системи культивування клітин

Існує 2 основні системи культивування клітин.

1. Непротічні культури – тип культур, у якому клітини вводять у фіксований об’єм середовища. У міру росту клітин відбувається використання поживних речовин і нагромадження метаболітів, тому середовище потрібно періодично змінювати, що приводить до зміни клітинного метаболізму, або фізіологічної диференціації. Згодом, у результаті виснаження середовища відбувається припинення проліферації клітин.

Збільшити тривалість життя непротічних культур можна декількома способами:

· переривчастий (частина культури замінюється рівним об’ємом нового середовища);

· постійний (об’єм культури збільшується з постійною низькою швидкістю, а невеликі порції клітин періодично видаляються);

· перфузійний (здійснюється постійне надходження нового середовища в культуру й одночасне видалення рівного об’єму використаного (безклітинного) середовища).

Перфузія може бути відкритою, коли із системи видаляється все середовище, і закритою, коли середовище, що видаляється проходить через додаткову судину, де відновлюється його рН і здійснюється аерування, і повертається в культуральну судину.

Всі системи непротічних культур характеризуються нагромадженням відходів у тій або іншій формі й мінливістю зовнішніх умов.

2. Протічні культури забезпечують справжні гомеостатичні умови без зміни концентрації поживних речовин і метаболітів, а також числа клітин. Гомеостаз обумовлений постійним надходженням середовища в культуру й одночасним видаленням рівного об’єму середовища із клітинами. Такі системи придатні для суспензійних культур і моношарових культур на мікроносіях.

Існує 2 великі напрямки в культивуванні тваринних клітин: моношарові культури й суспензійні культури.

Суспензійні культури доцільні з погляду збільшення виходу клітин.

Моношарові культури також володіють рядом переваг:

1. Легко провести повну заміну середовища й промити клітини перед додаванням нового поживного середовища. Це важливо в тих випадках, коли ріст клітин здійснюється в одних умовах, а виробництво продукту в інших умовах, наприклад при переносі клітин із середовища із сироваткою в безсироваткове середовище. Можна також повністю видаляти небажані компоненти.

2. Дозволяють забезпечити високу густину клітин.

3. У багатьох клітин експресія необхідного продукту здійснюється ефективніше, якщо клітини прикріплені до субстрату.

4. Моношарові культури можуть бути використані для будь-якого типу клітин, що забезпечує найбільшу гнучкість досліджень.

5. У деяких випадках, наприклад для поширення вірусів, потрібні тісні міжклітинні контакти.

Недоліками моношарових культур є: необхідність великого простору; зростання вартості й трудомісткості при збільшенні масштабу; недостатньо ефективний контроль, зумовлений труднощами добору проби; складнощі у визначенні й контролюванні рН, концентрації кисню.

Необхідно відзначити, що застосування мікроносіїв усуває ці недоліки. Існує багато різних різновидів цього способу культивування. Розглянемо три основних напрямки (рис. 1).