Первичные клетки. рефератвбп. Использование первичной клеточной культуры млекопитающих
 Скачать 66.2 Kb.
|
 Университет Баишева Высшая школа бизнеса и права Кафедра «Сельское хозяйство и Экология» Реферат Предмет: Ветеринарные биологические препараты Тема: Использование первичной клеточной культуры млекопитающих Выполнил: Алдешов Е. С. Группа: ВетСан-301 Проверил: Туремуратова Г. Т. Актобе, 2020 Первичные клеточные культуры — это одиночные клетки, выделенные в виде экспланта из живых тканей человека или животных. Поскольку срок жизни одиночных клеток ограничен, то они обязательно должны пересеваться на специально подобранные питательные среды для их последующего размножения. Первичные клеточные культуры имеют широкую область применения при проведении фундаментальных и прикладных исследований в биологии, медицине, а также в промышленной биотехнологии. Производимые культуры первичных клеток классифицируют по следующим отличительным признакам: видовая принадлежность (человек или определенный вид животного); орган или вид ткани, используемые в качестве экспланта; возраст донора первичных клеток: фетальный (эмбриональный), неонатальный (новорожденный) или постнатальный зрелый (взрослый) периоды развития. Каждая партия (лот) первичных клеток проверяется на соответствие их морфологии принятым эталонным характеристикам, способность к пролиферации и отсутствие в отбираемых тканях внутриклеточных патогенов, в том числе ВИЧ, гепатитов B и C, микоплазм, бактерий и грибов. Поставка их осуществляется в замороженном виде в криогенных контейнерах. Стволовые, или недифференцированные (незрелые) клетки участвуют в образовании первичных клеток крови, нервной системы, мышц и других органов и тканей. В настоящее время стволовые клетки находят применение в научных исследованиях, связанных с изучением фундаментальных основ роста и развития многоклеточных организмов, механизмов дифференциации клеточных тканей и образования отдельных органов, перепрограммирования и иммуномодуляции клеток, процессов восстановления поврежденных тканей и т.п. Помимо этого их широко используют в производстве крови и цитокинов, трансплантологии при искусственном выращивании отдельных органов и тканей, клеточной терапии и пр. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, кошка, собака, крыса; возраст донора отбираемого экспланта: фетальный или постнатальный зрелый периоды развития. Лейкоциты входят в состав форменных элементов крови и условно подразделяются на две большие группы: моноядерных и гранулоцитарных клеток. Моноядерные клетки в основном состоят из лимфоцитов и моноцитов. Основной функцией этих клеток является иммунная защита организма от внешних патогенов и уничтожение опухолевых клеток. Мононуклеарные клетки также выделяют разные типы цитокинов, отвечающих за развитие воспалительных и иммунологических реакций организма. Кроме того, мононуклеарные клетки способны оказывать опосредованное воздействие на функционирование других органов и тканей. Например, хемокины, вырабатываемые моноцитами, могут активировать ряд биохимических процессов в адипоцитах и клетках мышечных тканей. Первичные клетки лейкоцитов используют при изучении процессов кроветворения, образования разных типов клеток иммунной системы, их патологии и апоптоза; механизмов иммунной защиты от гематологических злокачественных новообразований, а также от вирусов, бактерий и других инфекционных патогенов; процессов образования В- и Т-лимфоцитов, специфических и аутоиммунных антител, хемокинов и пр. Мононуклеарные клетки человека (HMNC) находят широкое применение в медицине при разработке вакцин и испытаниях лекарственных препаратов, трансплантологии и неоваскуляризации, в лечении разных форм рака. Эпителиальные клетки (EpC) устилают поверхности и полости тканей и органов всего организма, выполняя при этом защитные, секреторные, абсорбционные и транспортные функции. Эти клетки также участвуют в формировании молочных желез, простаты и других органов внутренней секреции. Первичные культуры эпителиальных клеток находят широкое применение в качестве модельных объектов в исследовании процессов дифференцировки клеток, клеточной проницаемости, абсорбции и адгезии; метаболических нарушений гомеостаза и апоптоза; формирования выстилающих тканей почек, матки и других органов; экспрессии генов, отвечающих за репродуктивные функции; синтеза цитокинов, факторов роста, простагландинов и других гормонов, функционирования клеточных сигнальных систем. Помимо этого их используют в изучении амниотической физиологии; механизмов восстановления тканей после их повреждения; цитотоксичности лекарственных препаратов и химических веществ, возникновения эндокринных и инфекционных (вирусных) заболеваний легких, почек и репродуктивных органов, диабета, гипоксии, окислительного стресса и пр. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, корова; орган, используемый в качестве источника первичных клеток: трахеи, бронхи, почки, эндометрий матки, плацента; возраст донора отбираемого экспланта: неонатальный или постнатальный зрелый периоды развития. Клетки-предшественники эндотелия участвуют в формировании и репарации кровеносной системы организма (вены, артерии, сердечная и пупочная аорты). Первичные клетки эндотелия широко используют в качестве модельных объектов в исследовании процессов активации сигнального белка фактора роста сосудистого эндотелия (Vascular endothelial growth factor, VEGF), прохождения ангиогенеза и васкулогенеза в здоровых и опухолевых тканях, а также в изучении механизмов возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе артериальной гипертензии, гиперлипидемии, ИБС, гипергомоцистеинемии, атеросклероза и т.п. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, корова, свинья, собака, крыса; орган, используемый в качестве источника первичных клеток и место их локализации в организме: капилляр (кожа, легкое, мозг), вена (пуповинная), артерия (аорта, брахиоцефальная, коронарная, подключичная, пуповинная, сонная внутренняя и наружная, легочного ствола и легочная); возраст донора отбираемого экспланта: неонатальный или постнатальный зрелый периоды развития. Гладкие мышечные клетки (гладкие миоциты) выстраивают стенки полых внутренних органов (пищеварительный тракт, легкие и бронхи, мочевыводящие и половые пути, кровеносные сосуды, артерии, артериолы и вены), цилиарного тела и радужной оболочки глаза, капсулярных структур селезенки, лимфатических узлов и кожи. Эти клетки также играют важную роль в защите сердечно-сосудистой системы от целого ряда заболеваний, в том числе инсульта и атеросклероза. Первичные клетки гладких мышечных тканей находят применение в качестве модельных объектов при изучении механизмов передачи сигналов на рецепторы клеток, вызывающих импульсные сокращения стенок аорты, особенностей циркуляции венозной и артериальной крови, способов реконструкции сосудов и регуляции артериального давления. Помимо этого их используют в исследовании процессов межклеточных взаимодействий при совместном культивировании с первичными клетками эндотелия. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, собака, крыса; орган, используемый в качестве источника первичных клеток и место их локализации в организме: вена (пуповинная), артерия (аорта, брахиоцефальная, коронарная, пуповинная, сонная внутренняя и наружная, легочного ствола и легочная); возраст донора отбираемого экспланта: фетальный, неонатальный, постнатальный зрелый периоды развития. Дополнительно к этим клеткам также можно заказать первичные культуры эндотелиальных клеток, имеющие с ними общий источник происхождения. Скелетные мышечные клетки непосредственно взаимодействуют с нервной системой и отвечают за двигательные функции организма. Помимо этого они осуществляют постуральную поддержку позвоночника и других частей организма, участвуют в выработке тепла, регулируют гомеостаз и метаболический обмен. Эти клетки находят применение в качестве модельных объектов исследования инсулиновой и аденозин-монофосфат-протеинкиназной (АМФК, AMPK) систем клеточной сигнализации и метаболической регуляции; нарушений обмена веществ в организме (в том числе диабет и дистрофия); а также при проведении скрининга лекарственных средств, оценке эффективности физических упражнений и т. п. Для заказа доступны первичные культуры 6 видов скелетных мышечных клеток, изолированных из мышечных тканей человека, кошки, кролика и крысы. Фибробласты встречаются во всех соединительных тканях организма и выполняют следующий ряд функций: осуществляют синтез биологических молекул, входящих в состав соединительной ткани, в том числе коллагена, элластина, протеингликанов, гликопротеинов и фибронектина; обеспечивают стабильность и архитектонику межклеточного матрикса, способствуя его быстрому восстановлению и перестройке в случае повреждения; регулируют метаболический обмен, размножение и функционирование клеток соединительной ткани. Первичные культуры этих клеток находят применение в качестве модельных объектов при изучении экспрессии и транскрипции сигнальных генов, активации синтеза молекул факторов роста, хемокинов, цитокинов и межклеточного матрикса; процессов размножения, дифференциации и репрограммирования клеток; механизмов передачи сигналов между клетками; возможностей восстановления тканей после повреждений и ускорения их заживления. Помимо этого, первичные культуры фибропластов широко используют в биотехнологическом производстве ламинина и фибронектина, а также в экспериментальной медицине при разработке методов восстановления поврежденных соединительных тканей, в том числе ремоделировании кровеносных сосудов и миокарда. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, крыса; наименование органа или ткани, используемых в качестве источника первичных клеток: кожа, легкое или сердце; возраст донора отбираемого экспланта: фетальный, неонатальный или постнатальный зрелый периоды развития. Фибробластоподобные синовиоциты (синовиоциты типа B) локализуются в суставах, где они вырабатывают гликопротеины, являющиеся основным компонентом синовиальной жидкости. Первичные культуры этих клеток находят применение в модельных исследованиях, связанных с изучением воспалительных заболеваний суставов, в том числе ревматоидного артрита, молекулярных механизмов активации цитокинов, индуцирующих образование разрушающих (эрозионных) ферментов типа матриксных металлопротеиназ (коллагеназа, аггреканаза, эластаза и пр.) и биомолекул адгезии, патологических процессов деградации хряща и разрушения суставов. Хондроциты являются основными клетками хрящевых тканей и синтезируют молекулы протеогликанов и гликопротеинов, составляющих основу межклеточного матрикса. В процессе его разрастания эти клетки замуровывают себя в специфических полостях — лакунах, хорошо проницаемых для молекул метаболитов. Это позволяет хондроцитам осуществлять интерстициальный рост и регенерацию тканей хряща в случае его повреждения. Первичные культуры этих клеток находят применение в качестве модельных объектов при изучении экспрессии генов и запуска молекулярных механизмов формирования и регенерации хрящевых тканей; сигнальных систем регуляторной функции маркеров метаболизма хрящевых тканей (гормоны, цитокины, медиаторы и пр.) и апоптоза; патологических нарушений вызванных действием металлопротеаз, приводящих к разрушению межклеточного матрикса; воспалительных и аутоиммунных заболеваний суставов (остеоартрит, ревматоидный артрит и пр.) и т. п. Помимо этого хондроциты используют при проведении скрининга лекарственных препаратов и имплантатов, ремоделирования и регенерации хрящей с помощью тканевой инженерии. Остеобластами называют молодые костеобразующие клетки, которые располагаются на поверхности растущих костных тканей. По мере роста и развития этих тканей остеобласты замуровываются в образуемом ими межклеточном костном матриксе и превращаются в остеоциты. Первичные культуры этих клеток находят применение в качестве модельных объектов при изучении экспрессии генов и запуска молекулярных механизмов формирования костной системы организма; регуляторной функции маркеров метаболизма костных тканей (гормоны, цитокины, медиаторы и пр.); патологических нарушений, приводящих к остеопорозу и деминерализации костного матрикса; воспалительных и аутоиммунных заболеваний суставов (остеоартрит, ревматоидный артрит и пр.); их канцерогенеза и т. п. Помимо этого, остеобласты используют для ремоделирования и регенерации отдельных частей костной системы с помощью тканевой инженерии. При выборе этих клеточных культур необходимо учитывать следующий ряд отличительных параметров: видовая принадлежность: человек, кошка, собака, крыса; возраст донора отбираемого экспланта: фетальный или постнатальный зрелый периоды развития. Наиболее удобным объектом при проведении модельных исследований клеток нервной системы являются нейроны крысы. Обычно их используют при изучении механизмов формирования нервной системы (дендритное ветвление, миелинизация, синаптогенез) и развития соматосенсорных и моторных функций, передачи нейронных сигналов; взаимодействия между холинергическими, дофаминергическими и ГАМК- нейротрансмиттерными системами; регенерации периферических нервных клеток после их повреждения; механизмов развития дегенерации и дисфункции мозга; нейропатии и патофизиологии неврологических и психических расстройств; болезней Альцгеймера и Паркинсона; БАС; супрануклеарного паралича памяти; атаксии Фридрейха; спинальной мышечной атрофии; эффективности применения разрабатываемых лекарственных препаратов в терапии неврологических заболеваний; методов культивирования и визуализации живых нервных клеток и т. п. Для заказа доступны 7 видов первичных культур клеток нейронов крысы, изолированных на эмбриональной стадии развития из разных частей мозга этого животного (гиппокамп; спинной мозг, спинномозговые отростки ганглия, средняя и задняя части головного мозга, нейроны полосатого тела)7 Астроциты (глиальные клетки) являются наиболее распространенными клетками нервной системы млекопитающих, которые формируют ее пространственную структуру и обеспечивают функционирование в иннервируемых органах и тканях. Эти клетки также участвуют в целом ряде межклеточных взаимодействий, в том числе осуществляют передачу сигналов нервной системы к другим видам клеток, снабжают нейроны питательными веществами, отводят от них отходы метаболизма, управляют нейрогенезом и контролируют синаптические функции нервной системы с помощью нейропередатчиков. Первичные культуры этих клеток находят применение в качестве модельных объектов при изучении экспрессии генов и оптогенетической стимуляции нейрогенеза; искусственного формирования трехмерных нейроглиальных культур клеток с возможностью образования полноценных синапсов in vitro; процессов перепрограммирования глиальных клеток в нейроны и репарации нервных тканей, поврежденных в результате механического воздействия или инсульта; механизмов передачи нервных импульсов с помощью глио-трансмиттерных (gliotransmitters) молекул (АТФ, ГАМК и др.) и последующей активизации ионотропных рецепторов; эффективности применения разрабатываемых лекарственных препаратов в терапии неврологических заболеваний; методов культивирования и визуализации клеточных культур и т. п. Адипоциты, или тучные (жировые) клетки составляют основу жировой ткани млекопитающих. Поскольку они имеют ограниченный цикл развития и не способны размножаться в лабораторных условиях, то для их искусственного выращивания in vitro используют предшественники адипоцитов, т. н. преадипоциты, представляющие собой фибробластоподобные клетки мезенхимальной ткани. Образовавшиеся из преадипоцитов жировые клетки являются удобными модельными объектами в изучении метаболических нарушений жирового обмена и сердечно-сосудистых заболеваний, развития инсулиновой резистентности, функционирования рецепторных систем активации липогенеза и липолиза, механизмов образования адипоцитокинов и т. п. Меланоциты эпидермиса человека (Human Epidermal Melanocytes, HEM)под действием солнечного света продуцируют меланин, который окрашивает человеческую кожу в темный цвет. Через дендриты молекулы этого пигмента переносятся в прилегающие к ним кератиноциты, везикулы (меланосомы) которых служат в качестве его запасающих органов. Меланосомы располагаются вокруг ядер кератиноцитов и защищают содержащуюся в них ДНК от разрушающего воздействия ультрафиолетового излучения. Клетки меланоцитов являются удобной моделью для изучения морфогенеза тканей эпидермиса и нарушений его пролиферации, приводящих к развитию целого ряда меланоцитарных новообразований: простое лентиго, меланоцитарная неоплазия и пр. Клетки сосочков дермы волосяного фолликула (Hair Follicle Dermal Papilla Cells, HFDPC)локализуются в нижней части его луковицы и инициируют образование новых волос. Эти клетки используют в качестве модельных объектов в изучении молекулярных механизмов старения клеток и продления их срока жизни; процессов формирования волосяных фолликулов, их регенерации и стимуляции роста; взаимосвязи аллопеции с циклической экспрессией сигнальных генов и циркадными ритмами; влияния андрогенов и транскрипционного фактора Clock:BMAL1 на процесс выпадения волос, секреции молекулярных факторов роста и цитокинов и пр. Кроме того, они находят применение в следующих областях медицины: in vitro скрининг ингибиторов андрогенов и аллергенов; реконструкция кожи и заживление длительных незаживающих ран; тестирование новых препаратов для восстановления волосяных луковиц и нарушенного кожного покрова. |