Hücre Kültürü ve Uygulama Alanları

İn vivo çalışmalar beraberinde etik sorunlara neden oldu. İnsanlar dahil memeli canlılarda yapılan bilimsel çalışmalar in vitro olarak yapay ortamlarda taklit edilmeye başladı. Hücre kültürü dediğimiz bu çalışmalar ilk olarak yirminci yüzyılda, Ross Harrison tarafından geliştirildi ve Burrows ve Carrel, Harrison'ın hücre kültürlerini geliştirdi. (1)

Resim 1: Birincil Hücre Kültürü Hazırlama (5)


Hücre kültürleri, bitki veya memelilerden alınan ve belirli metotlarla birbirinden ayrıştırılan hücrelerin dokulara ve organlara nasıl dönüştüğünü, bu dokuların ve organların nasıl çalıştığını ve bu fonksiyonların hastalıklarda nasıl etkilendiğini ortaya koyan önemli in vitro modellerdir. Hücre kültürlerinde amino asitler, vitaminler, inorganik tuzlar, glukoz ve serum gibi temel besin maddeleri bulunur. Kapların belirli sıcaklık, nem ve karbondioksitli ortamda tutularak hücrelere in vivo şartlarda olduğu kabul ettirilir. Bu kültürlerin gerçek dokudaki hücrelerin davranışını temsil etmesi, araştırmalarda doğru sonuçların elde edilmesinde önemli bir rol oynar. (2)


Hücre Kültür Ortamında Kullanılan Cihazlar

· Steril çalışma kabini

· CO2 inkübatörü ya da CO2 tankı

· İnverted mikroskobu

· Santrifüj

· Vakum hattı ya da pompası

· Otoklav

· Sıvı azot tankı (3)

Hücre Kültürünün Avantajları ve Dezavantajları

Hücre kültürünün temel amacı izole bir ortamda hem fizyolojik hem de patolojik olaylarda hücre içi sinyal yolaklarının ve buna bağlı hücresel cevabın oluşum şeklini ortaya koymak için önemli bir in vitro model oluşturmaktır.


Avantajlar:

  • İn vivo deneylere benzer şekilde hücre kültüründe hastalık modelleri oluşturarak bu modellerde koruyucu veya tedavi edici ilaç adayları veya ilaçların fizyo-patolojik hücresel cevaba yansımaları takip edilebilmektedir.

  • İn vivo deneylerde vücut sıcaklığı, O2 ve CO2 kısmi basınçları, pH ve ozmotik basınç gibi fizikokimyasal koşulların deney hayvanlarında tam olarak sağlanamaması, bu yönde yapılacak deneyler için hücre kültürünü avantajlı hale getirir.

  • İn vivo deneylerde kullanılan hayvanlarda metabolik aktivitenin varlığı, dışarıdan verilen kimyasalların büyük oranda biyoinformasyona uğrayarak elimine olmasına ve kimyasal maddelerin hücre kültürüne göre deney hayvanlarında daha fazla miktarda kullanılmasına neden olur. Bu yönden hücre kültür çalışmaları deney hayvanlarına göre daha az maliyetli ve ekonomiktir.

  • Hücrelerin sürekli pasajlanması hücrelerde homojeniteyi arttırarak, parametrelerde değişiliğe neden olmadan tekrarlanabilirliği artırmaktadır.

  • Bilimsel çalışmaların canlı üzerinde yapılabilmesi ancak etik kurul iznine bağlı olarak gerçekleştirilir. Ancak bu durum hücre kültüründe söz konusu değildir.

Dezavantajlar:

  • Hücre kültürü çalışmaları organizmadan izole ortamlarda yapıldığından elde edilen sonuçlar in vivo çalışmalardan elde edilecek sonuçlardan farklı çıkabilir.

  • Hücreler ile çalışmak uzmanlık, titizlik ve tecrübe isteyen tekniklerin kullanımını gerektirir. Aksi takdirde sıklıkla çalışmaları sekteye uğratan kontaminasyon riski ortaya çıkmaktadır.

  • Hücrelerin uzun süre dondurulması ya da pasajlanması biyokimyasal veya genetik farklılıkların oluşma ihtimalini artırır. Primer hücreler ise belirli pasajlamalardan sonra çoğalma özelliğini kaybeder.

  • Farklı hücre hatları ile aynı anda çalışılması hücrelerin birbirine karışarak kontaminasyon oluşmasına neden olabilir.

  • Kullanılan besi kaplarının ve pipetlerin tek kullanımlık olması, dezenfeksiyon için otoklavın kullanılması hem maliyetli ve zaman alıcıdır. (2)

Hücre Çeşitleri


Hücre kültürlerinde yapışma özelliklerine göre iki çeşit hücre bulunur. Kan hücreleri gibi besiyerinde asılı kalan hücrelere süspanse hücreler, flask tabanına tek tabaka halinde yapışarak çoğalanlara monolayer (tutunarak büyüyen) hücreler denir. Süspanse hücreler yüzeye yapışmadıklarından ve bir uygulama gereği olarak kuyucuklu plakalara aktarılacaksa besiyeri ile beraber alınarak santrifüjle toplanır. Süspanse hücre kültürüne hemotopoetik hücre soyları örnek verilebilmektedir. Monolayer hücreler integrin denilen heterodimerik proteinler ve ekstraseliler matrikste bulunan proteoglikanların (kollajen, laminin ve fibronektin gibi) aracılık ettiği bir mekanizma ile yüzeye yapışabilir. Flask yüzeyinden ayırma işlemi için tripsin gibi enzimatik kiyasallar veya kazıma yöntemi kullanılabilir. (2)


Resim 2: Yapışan ve Yapışmayan Hücre Kültürü Sistemlerinin Şeması. (6)

Kültürdeki Hücrelerin Morfolojisi (4)

Kültürdeki hücreleri, şekillerine ve görünüşlerine göre 3 temel kategoriye ayırmak mümkündür.


Hücrelerin Elde Edildiği Kaynaklara Göre Hücre Kültürleri

1. Primer hücre kültürleri


Primer hücre kültüründe bölünebilme yeteneği ya vardır (glia hüc.) ya da yoktur (nöron hüc.). Hücrenin elde edildiği organ ya da doku kaynağına göre farklılık gösteren çoğalma yeteneği, kültürde birkaç pasajdan sonra farklılaşan hücre sayısının artmasından dolayı zamanla kaybolur ve hücreler ölür.

2. Sürekli hücre kültürleri


Sürekli hücre kültüründeki hücreler, sınırsız çoğalma özelliği olan tek tip hücrelerden oluşur. Ancak uzun süre kullanımları ve/veya pasajlanmaları hücrelerde farklılaşmaya sebep olacağından hücre hatlarının en fazla 45-50 pasaja kadar kullanılması tavsiye edilir. Sürekli hücre kültüründe kullanılan hücreler primer hücrelere göre daha fazla çoğalabilmeleri, yapışmayı arttırıcı kimyasallara ihtiyaç duymaması ve besi yerinde serum ve büyüme faktörlerine daha az ihtiyaç duyması gibi farklılıklara sahiptir. (2)

Hücre Kültürü Çalışmaları


Aşı, monoklonal antikor, enzim, horman ve protein üretimi, DNA ve RNA replikasyon araştırmaları, sinyal iletim yolaklarının incelenmesi, ilaçlar dahil tüm kimyasalların toksisite test araştırmaları, kanser hücrelerinde apoptozisin indüklenmesi (kontrollü hücre ölümü), kök hücre tedavi çalışmaları, bakteriyal, viral ve paraziter enfeksiyon araştırmaları gibi çeşitli amaçlarla yapılmaktadır. İlaç geliştirme alanında kısa sürede, çok sayıda ilaç adayının aynı anda farmakolojik aktiviteye sahip olup olmadığı bilgisi hücre kültürü il ön tarama testlerine olanak sağlamaktadır. (2)

Kaynakça

1. Jedrzejczak-Silicka, M. (2017). History of cell culture. New Insights into Cell Culture TechnologyIntech.

2. https://www.researchgate.net/publication/303939393_Hucre_Kulturu_Teknikleri (Erişim tarihi: 14 Eylül)

3. www.dicle.edu.tr› Dosya› hucre-kulturu-ve-teknolojisi-1-2012_1044 (Erişim tarihi: 15 Eylül)

4.https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/80060/mod_resource/content/0/Temel%20Ara%C5%9Ft%C4%B1rma%20Teknikleri-5.%20hafta.pdf (Erişim tarihi: 15 Eylül)

5. BioRender (2020). Primary Cell Culture Preparation. Retrieved from https://app.biorender.com/biorender-templates/figures/5c95180bc2753f33003dacd3/t-5e6029a94286d500877e3c74-primary-cell-culture-preparation

6. Mochizuki, A., Takami, M., Miyamoto, Y., Nakamaki, T., Tomoyasu, S., Kadono, Y., ... & Kamijo, R. (2012). Cell adhesion signaling regulates RANK expression in osteoclast precursors. PLoS One, 7(11), e48795.

28 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör

BİYOGAZ