ЯГТУ / Профессиональная подготовка специалистов для производства иммунобиологических лекарственных препаратов (вакцин). Направление «Biotechnical» / Лекция №1. Эукариотические клеточные культуры и методы работы с ними (презентация)
.pdf
Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет
ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России
ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТОЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ И МЕТОДЫ РАБОТЫ С НИМИ
"Upstream" и "downstream"
биотехнологические процессы
Лекция №1
Андреева Екатерина Алексеевна биотехнолог НОЦ МКТ
katya.andreeva@pharminnotech.com
БАЗОВАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ |
2 |
Клеточная культура/культура клеток (англ. – cell culture) – это любые эукариотические клетки в условиях in vitro.
– Основной метод получения клеточных культур:
первичная культура клеток
(англ. – primary cell culture)
донор
донор |
донорский |
диспергированный |
дисперсная культура |
культивирование |
|||||
|
образец ткани |
эксплантат образец |
клеток в чашке Петри |
клеток in vitro |
|||||
|
|||||||||
|
или органа |
ткани или органа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дочерняя |
клеточная линия |
|
|
||
|
|
|
|
|
(англ. – cell line) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
относительно стабильная клеточная |
|
первый пассаж клеток в новую |
|
||
линия, полученная в результате |
культуральную ёмкость со свежей |
|
последовательного субкультивирования |
|
питательной средой |
КОНЕЧНЫЕ И ПОСТОЯННЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ ЛИНИИ |
3 |
–В зависимости от продолжительности жизни клеточные линии подразделяют на:
1)конечные (англ. – finite);
2)постоянные (англ. – continuous).
– Из конечной клеточной линии зачастую можно получить постоянную клеточную линию путём её
спонтанной или индуцированной иммортализации или трансформации. клеток
количествоОбщее
Развитие клеточной линии
(Фрешни Р.Я. Культура животных клеток. Практическое руководство. – 2010 г.) Образец ткани
Трансформация
Иммортализация
Недели культивирования
СУСПЕНЗИОННЫЕ И АДГЕЗИОННЫЕ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК |
4 |
– Культуры клеток в зависимости от метода культивирования подразделяют на:
1)суспензионные (англ. – suspension culture);
2)адгезионные (англ. – adherent culture).
суспензия клеток |
один слой клеток |
Суспензионные культуры клеток |
Адгезионные/монослойные культуры клеток |
–Суспензионные культуры клеток способны расти и делиться без прикрепления к субстрату, т.е. в виде взвешенных во всем объеме жидкой питательной среды одиночных клеток.
–Адгезионные культуры клеток способны расти и делиться только будучи прикрепленными к субстрату, образуя при этом монослой (англ. – monolayer culture).
–Некоторые культуры клеток способны расти как в виде суспензии, так и в виде монослоя.
ДВУМЕРНЫЕ И ТРЕХМЕРНЫЕ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК |
5 |
– Культуры клеток в зависимости от метода культивирования также подразделяют на:
1)двумерные (англ. – two dimensional, 2D);
2)трехмерные (англ. – three dimensional, 3D).
Основные различия между двумерными и трехмерными культурами клеток *
Характеристика |
Двумерные |
Трехмерные |
|
|
|
Морфология
Пролиферация
Воздействие среды или препарата
Стадия клеточного цикла
Ген или белок экспрессии
Устойчивость к препарату
Плоские и растянутые в монослое
Пролиферируют быстрее, чем in vivo
Клетки в монослое одинаково подвержены воздействию питательных веществ или факторов роста или препаратов, которые распределены в среде
Наиболее вероятно, что клетки будут находиться на одной и той же стадии клеточного цикла из-за того, что в равной степени подвергаются воздействию среды
Проявляют различные уровни экспрессии по сравнению
смоделями in vivo
Чувствительны
Естественная форма
Варьируется в зависимости от типа клеток
Питательные вещества и факторы роста или препараты распределены неравномерно
Сфероиды содержат пролиферирующие, покоящиеся, гипоксические и некротические клетки
Демонстрируют уровни экспрессии, аналогичные in vivo
Более устойчивы
* doi.org: 10.20538/1682-0363-2018-3-188–196
МОРФОЛОГИЯ КЛЕТОК IN VITRO |
6 |
– Клетки, культивируемые в условиях in vitro, в зависимости от морфологии подразделяют на три группы:
1)фибробластные (англ. – fibroblastic) или фибробласт-подобные (англ. – fibroblast-like);
2)эпителиальные (англ. – epithelial) или эпителий-подобные (англ. – epithelial-like);
3)лимфобласт-подобные (англ. – lymphoblast-like).
биполярная форма клетки
Субконфлюентный монослой нормальных |
Конфлюентный монослой нормальных |
|
|
фибробластов почек детеныша хомячка. |
фибробластов почек детеныша хомячка. |
|
|
мультиполярная форма клетки |
|||
Клетки неупорядоченно распластаны на |
Клетки растут параллельными рядами, менее |
||
поверхности субстрата и имеют биполярную и |
|
|
|
распластаны и имеют биполярную форму. |
|
||
мультиполярную форму. |
|
|
ЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ И ЭПИТЕЛИЙ-ПОДОБНЫЕ КЛЕТКИ |
7 |
–Эпителиальные и эпителий-подобные клетки – это также адгезионные клетки, которые растут островками отдельно от других клеток и имеют более правильную полигональную (многоугольную) форму с ровными краями и ясными четкими границами между клеток.
Субконфлюентный монослой эпителиальных |
Конфлюентный монослой эпителиальных |
||
клеток почек эмбриона человека (HEK-293). В |
клеток почек эмбриона человека (HEK-293). |
||
центре монослоя клетки имеют правильную |
Все клетки имеют правильную |
||
полигональную форму, а по краям монослоя – |
полигональную форму. |
|
|
полигональная форма клетки |
|||
менее правильную разнообразную форму. |
|
||
|
|
||
ЛИМФОБЛАСТ-ПОДОБНЫЕ КЛЕТКИ |
8 |
– Лимфобласт-подобные клетки – это суспензионные клетки, которые имеют сферическую форму.
Суспензия опухолевых клеток крови человека |
|
Суспензия опухолевых клеток крови человека |
|
|
|
|
сферическая форма клетки |
||
(HL-60) в низкой концентрации. |
|
(HL-60) в высокой концентрации. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ГЛАВНЫЙ КОМПАРТМЕНТ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ – ЯДРО |
9 |
Это наиболее крупный компартмент эукариотической клетки, хорошо видимый в световой микроскоп, который
содержит бо́льшую часть генетической информации клетки и осуществляет сложный механизм регуляции экспрессии генов.
В ядре происходят процессы: репликации ДНК, транскрипции РНК, РНК проце́ссинга.
Основными структурными элементами ядра являются:
ядерная оболочка, нуклеоплазма, хроматин, ядерные немембранные субкомпартменты.
Морфология ядра сильно варьируется в зависимости от типа организма, клеточной специализации и стадии клеточного цикла:
–диаметр ядра колеблется от 1 мкм (н-р, у Saccharomyces cerevisiae) до 400 мкм (ооциты лягушки Xenopus laevis), но в среднем, для животных клеток составляет 5-10 мкм.
–наиболее распространённая форма ядра – сферическая.
–большинство клеток содержит одно ядро, однако есть и многоядерные, и безъядерные эукариотические клетки.
Схематическое изображение строения типичной животной клетки
(B. Alberts. Molecular biology of the cell, 2015).
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК |
10 |
Области применения культуры клеток (Фрешни Р.Я. Культура животных клеток. Практическое руководство. – 2010 г.)