В биологии культура эксплантов - это метод органотипического культивирования клеток из кусочка или кусочков ткани или органа, удаленных от растения или животного. Термин эксплант может применяться к образцам, полученным из любой части организма. Процесс экстракции тщательно стерилизуется, и культуру обычно можно использовать в течение двух-трех недель. [1]
Основным преимуществом культивирования эксплантатов является поддержание в лаборатории условий, близких к in vivo, в течение короткого периода времени. Эта экспериментальная установка позволяет исследователям проводить эксперименты и легко визуализировать влияние испытаний. [2]
Эта модель ex vivo требует тщательно поддерживаемой среды для воссоздания исходных клеточных условий. Например, состав внеклеточного матрикса должен быть точно таким же, как и в условиях in vivo , чтобы вызывать естественное наблюдаемое поведение клеток. Среда для выращивания также должна быть рассмотрена, поскольку для разных экспериментов могут потребоваться разные решения. [1] [2]
Ткань должна быть помещена и собрана в асептической среде, такой как стерильный шкаф для культивирования ткани с ламинарным потоком. Образцы часто измельчают, а кусочки помещают в чашку для культивирования клеток, содержащую питательную среду . Со временем клетки-предшественники мигрируют из ткани на поверхность чашки. Затем эти первичные клетки можно дополнительно размножить и перенести в свежие чашки посредством микроразмножения .
Культура эксплантата может также относиться к культивированию самих кусочков ткани , когда клетки остаются в окружающей их внеклеточной матрице, чтобы более точно имитировать среду in vivo, например культуру эксплантата хряща [3] или культуру имплантата бластоцисты. [4]
Заявление [ править ]
Исторически культура эксплантов использовалась в нескольких областях биологических исследований. Органогенез и морфогенез у плода изучали на культурах эксплантатов. Поскольку культура эксплантата выращивается в лаборатории, интересующие области или клетки могут быть помечены флуоресцентными маркерами. Эти трансгенные метки могут помочь исследователям наблюдать рост определенных клеток. Например, развитие нервной ткани и регенерация центральной нервной системы изучались с помощью органотипической культуры эксплантатов. [1]
Роль конкретного гена, экспрессия гена и механизм действия - все это также может быть изучено с помощью культуры эксплантов. Определенные факторы, которые контролируют или способствуют росту, могут быть идентифицированы на разных стадиях эмбриогенеза. Наблюдение за паттерном экспрессии позволило бы отследить, где были транскрипты гена. Степень экспрессии гена также может быть определена количественно. [1]
Совместно с исследованиями стволовых клеток исследователи успешно вырастили простые органы, полученные из аутологичных плюрипотентных стволовых клеток человека. На сегодняшний день разработаны мочевой пузырь и трахея. Этот метод пытается решить проблему отторжения тканей, и уже есть случаи успешной трансплантации. Группа исследователей из Института регенеративной медицины Уэйк Форест в Уинстон-Салеме, штат Северная Каролина, успешно трансплантировала мочевой пузырь, созданный на основе стволовых клеток, семи педиатрическим пациентам, страдающим от неисправности мочевого пузыря. Другой случай произошел с командой из Университетского колледжа в Лондоне, Великобритания, которая трансплантировала дыхательную трубу, полученную из собственных стволовых клеток пациента. [5]
Несмотря на все преимущества культуры эксплантов, есть несколько предостережений. Обратной стороной культуры эксплантов является то, что она не дает достаточно времени для изучения хронических заболеваний. Хотя двух-трех недель может быть достаточно для изучения острых изменений, это не подходит для экспериментов, требующих длительного наблюдения.
Текущее исследование [ править ]
Сетчатка [ править ]
Многие нейробиологические процессы были изучены с использованием культур эксплантатов сетчатки. Понимание развития сетчатки позволило исследователям более внимательно изучить патологическую нейродегенерацию и связанные с ней заболевания сетчатки. Клеточные трансплантаты, полученные в результате терапии стволовыми клетками сетчатки, являются активной областью исследований для лечения дегенерации желтого пятна, ретинита, пигментации и глаукомы. [6]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d «Эксплант-культура для исследований в области развития | Протокол» . www.jove.com . Проверено 25 мая 2017 .
- ^ а б «Эксплант-культура нервной ткани» . База данных научного образования JoVE .
- ^ Орт М.В. и др. (2000) Обновление хряща в эмбриональных культурах эксплантата большеберцовой кости цыпленка. Poult Sci 79: 990-993.
- ^ Иван Bedzhov, Магдалена Zernicka-Гетц. (2014). Самоорганизующиеся свойства плюрипотентных клеток мыши инициируют морфогенез при имплантации. Cell ,; DOI: 10.1016 / j.cell.2014.01.023
- ^ Хантер, Филипп (2017-05-25). «Один орган за раз: в исследованиях был достигнут значительный прогресс в создании тканей человека для трансплантации in vitro, но до сложных органов, выращенных в лабораторных условиях, еще остались десятилетия» . EMBO Reports . 15 (3): 227–230. DOI : 10.1002 / embr.201438528 . ISSN 1469-221X . PMC 3989688 . PMID 24554301 .
- ^ Гарг, Аакрити; Ян, Джин; Ли, Уинстон; Цанг, Стивен Х. (02.02.2017). «Терапия стволовыми клетками при заболеваниях сетчатки» . Ячейки . 6 (1): 4. DOI : 10,3390 / cells6010004 . PMC 5371869 . PMID 28157165 .
