انتخاب دقیق محیط کشت به منظور کشت سلول های جانوری (بخش اول)

انتخاب دقیق محیط کشت به منظور کشت سلول‌های جانوری بسیار مهم است و می‌تواند منجر به کشت بهینه با درصد موفقیت بالا شود. انتخاب محیط کشت به نوع سلول و هدف از کشت آن سلول بستگی دارد. محیط‌های کشت سلول، ترکیبات پیچیده ای از نمک‌ها، کربوهیدرات‌ها، ویتامین‌ها، آمینو اسیدها، پیش‌سازهای متابولیکی، فاکتورهای رشد، هورمون‌ها و عناصر کمیاب می‌باشند. اگرچه شرکت‌های سازنده محیط‌های کشت نظیر ThermoFischer، Sigma و … شرایط کشت ایده آل برخی از رده‌های سلولی را در محیط‌های کشت موجود پیشنهاد کرده‌اند، نیاز به بهینه‌سازی شرایط کشت بصورت موردی می‌باشد. دلیل لزوم این بهینه‌سازی، نامشخص بودن شناسنامه سلول مورد استفاده، و تغییر آداپتاسیون سلول موجود با شرایط خاص کشت می‌باشد. بدین منظور عملکرد محیط کشت‌های مختلف بر روی یک سلول مشخص می‌بایست بصورت تجربی نیز بررسی گردد.

به منظور انتخاب دقیق محیط کشت، در بخش اول (همین پست) توضیحاتی در مورد نحوه انتخاب رده سلولی مورد نظر، منابع تهیه رده‌های سلولی و مطالبی در مورد سلول‌های چسبنده و غیرچسبنده (سوسپانسیونی) ارائه می‌گردد. سپس، در بخش دوم (انتخاب دقیق محیط کشت به منظور کشت سلول‌های جانوری – بخش دوم) به تفصیل در رابطه با خصوصیات محیط‌های کشت مختلف توضیحاتی ارائه خواهد شد.

انتخاب رده سلولی مناسب

معیارهای ذیل را برای انتخاب رده سلولی مناسب جهت کارهای تحقیقاتی خود در نظر داشته باشید:

رده‌های سلولی

رده‌های سلولی غیر انسانی و غیر پریماتی معمولا از خطرات ایمنی زیستی کمتری برخوردارند. اما در نهایت زمینه تحقیقاتی شما و سوال مورد نظر در تحقیق شما مشخص خواهد کرد که از رده های سلولی انسانی یا غیرانسانی و در هر دسته از کدام یک استفاده می‌کنید.

مشخصات عملکردی

اولین سوالی که پیش می‌آید این است که تحقیقات شما چه اهدافی را دنبال می‌کنند؟ بطور مثال، اگر چنانچه قصد بر این است که تحقیقاتی در زمینه بررسی میزان سمیت یک ماده انجام شود، استفاده از رده‌های سلولی مشتق از کلیه و کبد بسیار مناسب خواهد بود.

سلول های میرا و نامیرا

رده‌های سلولی میرا (mortal) ممکن است گزینه مناسبی برای بیان عملکردهای صحیح و نزدیک به شرایط سلول در بدن را در اختیار شما قرار دهند. اما در مقابل، رده‌های سلولی نامیرا (immortal or continuous) اغلب با سهولت در محیط آزمایشگاهی کشت یافته و تکثیر می‌یابند.

سلول‌های طبیعی و سلول‌های ترانسفرم شده

سلول های ترانسفرم شده (Transformed) نسبت به سلول‌های طبیعی (Normal)، میزان رشد بالایی داشته و از راندمان کشت مناسبی برخوردارند، نامیرا بوده و نیازهای سرمی کمتری دارند. اما بواسطه تغییرات ژنتیکی، دستخوش تغییرات غیر طبیعی پایدار در فنوتیپ شان می‌شوند.

شرایط و مشخصات رشد

نیازهای شما در انتخاب یک سلول با توجه به سرعت رشد سلول، تراکم رشد، کارآیی رشد کلونال، و توانایی رشد به صورت سوسپانسیونی چیست؟ بطور مثال، جهت بیان یک پروتئین نوترکیب با بازده بالا، شما نیاز دارید تا سلولی با سرعت رشد بالا و توانایی رشد به صورت سوسپانسیونی (غیر چسبنده) انتخاب کنید.

سایر معیارها

• اگر شما از سلول‌های میرا استفاده می‌کنید، آیا ذخایر دسترسی به آن را به میزان کافی در اختیار دارید؟
• آیا رده سلولی که استفاده می شود شناسنامه‌دار است یا شما خودتان مجبور هستید تا ماهیت صحیح آن را تائید کنید؟
• اگر چنانچه شما از یک سلول ترانسفرم شده استفاده می‌کنید، آیا سلول طبیعی مشابه آن را در اختیار دارید تا از آن به عنوان سلول کنترل در تحقیقات‌تان استفاده کنید؟ اگر نه، آیا بدست آوردن سلول کنترل مورد نیاز و نگهداری میزان مناسبی از آن در حالت انجماد آسان است؟

منابع تهیه رده‌های سلولی

ممکن است شما سلول‌های مورد نظرتان را از بافت‌های حیوانی یا انسانی بدست بیاورید (کشت اولیه یا Primary culture)، یا اینکه آنها را از عرضه‌کنندگان تجاری یا خصوصی (مثل بانک های سلولی) تهیه کنید. عرضه‌کنندگان معتبر، رده‌های سلولی با کیفیت بالا را در اختیار شما قرار می دهند، طوریکه آنها را از لحاظ سلامت و عاری بودن از هر نوع آلودگی تست شده‌اند.

صرف‌نظر از جایی که سلول را تهیه می کنید مطمئن شوید که تست مایکوپلاسما بر روی آنها انجام شده باشد.

سلول‌های چسبنده و سوسپانسیونی

اکثر سلول‌های مشتق از مهره‌داران به جز رده سلول‌های خونی که سوسپانسیونی یا غیرچسبنده (Suspension or Non-adherent) هستند، وابسته به اتصال به کف ظرف کشت بوده و می‌بایست روی بستر مناسبی کشت یابند تا امکان اتصال و گسترش آنها فراهم شود. با این وجود، رده‌های سلولی زیادی را نیز می‌توان به کشت در حالت سوسپانسیونی عادت داد. سلول های کشت یافته بصورت سوسپانسیونی نیازی به کشت بر روی بستری با قابلیت اتصال ندارند.

سلول‌های چسبنده (Adherent) پس از رسیدن به تراکم حداکثری نیاز به افزایش بستر کشت دارند ولی سلول‌های سوسپانسیونی را می‌توان بدون افزایش بستر کشت، با ایجاد تکان‌های منظم دورانی بمنظور تبادل گاز دی‌اکسیدکربن و البته با تزریق محیط کشت تازه رشد داد. مشخصات کشت سلول‌های چسبنده و سوسپانسیونی در جدول ذیل نشان داده شده است.

کشت سلول های چسبنده (adherent cells)	کشت سلول های سوسپانسیونی (suspension cells)
مناسب برای انواع سلول‌ها شامل کشت‌های اولیه	مناسب برای سلول‌هایی که به کشت سوسپانسیونی عادت داده شده‌اند و رده‌های سلولی غیر چسبنده نظیر سلول‌های خونی
نیازمند پاساژ دوره‌ای هستند، اما امکان بررسی آسان زیر میکروسکوپ معکوس را دارند	پاساژ آسان، اما نیازمند شمارش روزانه و تعیین مانایی سلول بمنظور بررسی الگوهای رشد می‌باشند
جداسازی سلول‌ها با استفاده از آنزیم‌هایی نظیر تریپسین یا توسط روش‌های مکانیکی	عدم نیاز به جداسازی آنزیمی و مکانیکی
محدودیت بستر رشد که ممکن است بازده رشد را محدود کند	محدودیت رشد بر اساس تعداد سلول‌ها در حجم محیط که امکان افزایش مقیاس را فراهم می‌سازد
نیازمند ظروف کشت سلول با قابلیت اتصال می‌باشد	عدم نیاز به ظروف کشت سلول با قابلیت اتصال، اما نیازمند تکان‌های دورانی و تبادل کافی گاز می‌باشد
دارای کاربرد در بسیاری از کارهای تحقیقاتی و سیتولوژی، مورد استفاده در تولید با برداشت مداوم محصول (continuous harvesting)	دارای کاربرد در تحقیقات و تولید با حجم‌های بالا و برداشت محصول در انتهای تولید (batch harvesting)

منابع

• Thermofischer’s cell culture basics handbook
• ATCC® animal cell culture guide
• Animal-cell culture media: history, characteristics, and current issues (Yao, 2017)

گردآوری توسط دپارتمان بیولوژی سلولی شرکت دنازیست آسیا