کشت سلول (Cell Culture) به فرایند کشتیاخته‌هایپروکاریوتی یایوکاریوتی در یکمحیط کشت، گفته می‌شود. این اصطلاح بیشتر در مورد کشت یاخته‌هایجانداران چندسلولی کاربرد دارد. در این فرایند، یاخته‌ها در محیط آزمایشگاهی یابرون‌تنی (بهانگلیسی:in vitro) و تحت شرایط کنترل‌شده، رشد داده می‌شوند. شرایط کشت یاخته‌ای برای هرگونه ازجانداران می‌تواند متفاوت باشد. محیط کشت، شامل ظرف کشت و ترکیب پایه (مثلاآگار) است.[۱][۲]
مواد مغذی (ماننداسیدهای آمینه،کربوهیدرات‌ها،ویتامین‌ها ومواد معدنی)،فاکتورهای رشد وهورمون‌ها به محیط کشت افزوده می‌شوند. ازانکوباتور برای تنظیم جو محیط کشت (ترکیب گازهایی ماننددی‌اکسید کربن واکسیژن)،فشار ودما در جهت بهینه‌سازی شرایط محیط کشت استفاده می‌شود. همچنیناسیدیته وفشار اسمزی محیط نیز گاهی در فرایند کشت یاخته، با اهمیت تلقی می‌شوند. اکثر یاخته‌ها برای رشد، به یک سطح یا یک بستر مصنوعی (کِشت چسبنده یا تک‌لایه) نیاز دارند در حالی که برخی دیگر توان رشد به‌صورت شناور و آزاد در محیط کشت را دارند.
سلول‌ها را می‌توان به چندین روش برای کشت آزمایشگاهی جداسازی کرد.سلول‌های خونی را می‌توان به آسانی ازخون استخراج و خالص‌سازی کرد. با این حال،گلبول‌های سفید، تنها سلول‌های خونی قادر به رشد در محیط کشت هستند. سلول‌های تک‌هسته‌ای می‌توانند به‌وسیلهٔ هضمآنزیمی ازبافت‌ها آزاد شوند.
از جمله مهم‌ترین آنزیم‌های مورد استفاده در فرایند استخراج، می‌توان بهکلاژنازها،تریپسین یا پروناز اشاره کرد کهماتریکس خارج سلولی را می‌شکنند.
سلول‌هایی که به‌طور مستقیم از خود فرد (هدف)، کشت داده می‌شوند به‌عنوان سلول‌های نسل اول (پرایمری) شناخته می‌شوند. اکثر کشت‌های سلولی به جز آن‌هایی که ازتومور گرفته می‌شوند،طول عمر محدودی دارند. یکرده سلولی نامیرا می‌تواند با ایجادجهش تصادفی یا هدفمند (مانندبیان مصنوعیژنتلومراز) به‌طور نامحدودی تکثیر گردد و به‌عنوان نماینده‌ای از انواع سلولی خاص پایه‌ریزی شود.
اکثر سلول‌های پرایمری پس از این که تا حد خاصی افزایش پیدا کردند، با حفظ ثبات سلولی تحت فرایندپیری قرار گرفته وتقسیم سلولی در آن‌ها متوقف می‌شود. سلول‌ها در یکانکوباتور با دما و مخلوط گازی مناسب (به‌طور معمول دمای ۳۷ درجه و %۵دی‌اکسید کربن برایسلول‌های جانوری) کشت داده می‌شوند. شرایط کشت برای هر نوع سلول، متفاوت است.
کشت یاخته‌های جانوری باید در محیط کاملاًاستریل انجام شود. چون رشد یاخته‌های جانوری بسیار کندتر از رشدباکتری‌ها ومخمرها است و امکان آلودگی وجود دارد. برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها گاهی ازآنتی‌بیوتیک‌هایی مانندپنی‌سیلین،استرپتومایسین یاجنتامایسین استفاده می‌شود. محیط‌های کشت اختصاصی برای رشد یاخته‌های مشخص نیز وجود دارد. مانند محیط کشتی که در آن فقطهپاتوسیت‌ها رشد می‌کنند یا محیط کشت‌هایی که فقطیاخته‌های عصبی که تقسیم نمی‌شوند، می‌توانند زنده بمانند.
برای این‌که یاخته‌ها در محیط کشت، به‌خوبی تکثیر یابند، لازم است تراکم آن‌ها در محیط کشت، در حد محدود و مشخصی باشد. برای این منظور باید هر چند وقت یک‌بار، یاخته‌ها را به محیط کشت‌های تازه جابجا کرد. در صورتی‌که تراکم یاخته‌ها بالا رود، به‌علت ممانعت تماسی، تکثیر یاخته‌ها متوقف شده و یاخته‌ها وارد مرحلهٔتمایز سلولی می‌شوند.
تعدادی از سلول‌ها مانند سلول‌های موجود در جریان خون می‌توانند بدون هیچ اتصالی به سطح درسوسپانسیون رشد کنند. همچنین برخی از لاین‌های سلولی تغییریافته قادر هستند که در کشت‌های سوسپانسیون زنده بمانند. سلول‌های چسبنده، برای رشد و تقسیم، باید به سطحی مانند پلاستیککشت بافت یا میکروکریر (ریزحامل) متصل شوند. این سطوح ممکن است به منظور افزایش قابلیت اتصال سلول‌ها و فراهم‌سازی مواد لازم برای رشد وتمایز سلولی، با اجزایماتریکس خارج سلولی (مانندکلاژن ولامینین) آرایش یافته باشند. بیشتر سلول‌های مشتق‌شده از بافت‌های جامد، چسبنده هستند.
برای کشت یاخته‌های جانوری از محیط کشت ویژه‌ای استفاده می‌شود. محیط‌های کشت می‌توانند از نظرپی‌اچ، غلظتگلوکز،فاکتورهای رشد و دیگرمواد مغذی با یکدیگر متفاوت باشند. سرم جنین گاوی (FBS)، سرم گوساله گاوی (FCS)، سرم اسب یا سرم بز از جمله معمول‌ترین فاکتورهای رشد مورد استفاده در محیط‌های کشت هستند. یکی از مهم‌ترین عوارض استفاده از مواد مشتق شده از خون در کاربردهایبیوتکنولوژی پزشکی، آلوده شدن محیط کشت بهویروس‌ها وپریون‌ها است. راه‌حل‌های جایگزین، شامل یافتن منابع خون حیوانی از کشورهایی با کمترین خطر مانندایالات متحده آمریکا،استرالیا ونیوزیلند[۳] و همچنین استفاده از کنستانتره‌های مغذی تمیز مشتق شده از سرم از محل کل سرم‌های حیوانی برای کشت سلولی است.[۴]
| ترکیبات | عملکرد |
|---|---|
| منبعکربن (گلوکز /گلوتامین) | منبع انرژی |
| آمینو اسید | واحدهای سازندهٔپروتئین‌ها |
| ویتامین‌ها | تقویت بقا و رشد سلولی |
| محلول نمکی متعادل | مخلوطایزوتونیک ازیون‌ها برای حفظفشار اسمزی بهینه در سلول‌ها و تأمین یون‌های فلزی ضروری برای عمل به‌عنوانکوفاکتور برای واکنش‌های آنزیمی، چسبندگی سلولی و غیره. |
| رنگ فنل قرمز | رنگ فنل قرمز، به‌عنوانشناساگر پی‌اچ دارای رنگ نارنجی/قرمز درپی‌اچ ۷–۷٫۴ است که به زرد در پی‌اچ اسیدی (پایین‌تر) و بنفش در پی‌اچ بازی (بالاتر) تغییر می‌کند. |
| بافر بی‌کربنات/HEPES | برای حفظ پی‌اچ متعادل در محیط کشت، استفاده می‌شود. |
یاخته‌ها از نظر نحوهٔ کشت یافتن در محیط کشت به دو دسته تقسیم می‌شوند:یاخته‌های وابسته به بستر (بهانگلیسی:Anchoragedependent): این یاخته‌ها برای این‌که بتوانند تکثیر شوند، باید به سطحی متصل شده باشند. این یاخته‌ها بر روی محیط کشت به‌حدی تکثیر می‌شوند تا به‌صورت تک‌لایه، تمام سطح ظرف کشت را فرا گیرند. پس از آن به‌علت اثر فرایند ''ممانعت تماسی'' تکثیر یاخته‌ها، متوقف می‌شود. برخی از یاخته‌هایتراریخته به‌علت این‌کهپروتئین‌های سطحی خود (که در ممانعت تماسی نقش دارند) را از دست داده‌اند، می‌توانند به صورت چند لایه رشد کنند.
برای کشت یاخته‌های وابسته به بستر، به بسترهای خاصی نیاز است. شیشه به‌علت دارا بودن بار منفی بهترین سطح برای اتصال یاخته‌ها است. از سطوح پلاستیکی (دارای بار مثبت)، در صورتی‌که به کمک اشعه‌های یونیزه‌کننده، بارزدایی شوند نیز می‌توان استفاده کرد. یاخته‌ها به کمک پروتئین‌های سطحی خود مانند:اینتگرین‌ها،فیبرونکتین،کلاژن ولامینین به این سطوح متصل می‌شوند. یاخته‌های وابسته به بستر را همچنین می‌توان بر روی سطوح معلق کشت داد. برای این منظور گاهی از گلوله‌های کلاژن،پلی‌استایرن،سفادکس،ژلاتین یاپلی‌اکریل‌آمید، به‌عنوان سطحی برای اتصال یاخته‌ها استفاده می‌شود. این گلوله‌ها در محیط کشت مایع معلق می‌شوند.
برای این‌که یاخته‌ها بهتر به سطوح متصل شوند، می‌توان این سطوح را باکلاژن،فیبرونکتین،پرونکتین،انتاکتین،هپاران سولفات و.. پوشاند. همچنین می‌توان برای رشد اختصاصی یاخته‌ها از مواد خاصی استفاده کرد. برای مثال برای رشد اختصاصیکوندروسیت‌ها از کوندرونکتین استفاده می‌شود.
یاخته‌های غیروابسته به بستر (بهانگلیسی:AnchorageIndependent): این یاخته‌ها برای تکثیر و زنده ماندن لازم نیست قبلاً به سطحی متصل شده باشند. مانندسلول‌های بنیادیهپاتوسیتی یا رده‌های یاخته‌هایتراریخته.
کشت انبوهی از سلول‌های جانوری، اساس تولیدواکسن‌های حیاتی و دیگر محصولاتزیست‌فناوری هستند. کشتسلول‌های بنیادی به منظور افزایش تعداد سلول‌ها وتمایز آن‌ها به انواع مختلفسلول‌های سوماتیک برای پیوند انجام می‌شود.[۵]
همچنین از سلول‌های بنیادی،مولکول‌ها واگزوزوم‌هایی آزاد می‌شوند که در درمانبیماری‌ها کاربرد دارند. استفاده از این مولکول‌ها و اگزوزوم‌ها یکی دیگر از اهداف کشت سلول‌های بنیادی است.[۶]آنزیم‌ها،هورمون‌های مصنوعی، زیست‌ایمن‌ها (آنتی‌بادی‌های مونوکلونال،اینترلوکین‌ها ولنفوکین‌ها) وعوامل ضدسرطان، همگی از محصولات زیستی‌اند که به‌وسیلهٔ فناوریدی‌ان‌ای نوترکیب و با کشت سلول‌های جانوری به، دست آمده‌اند.
با این که بسیاری ازپروتئین‌های ساده می‌توانند از طریق دی‌ان‌ای نوترکیب در کشت‌های باکتریایی تولید شوند، در حال حاضر بیشتر پروتئین‌های پیچیده که نیازمندگلیکوزیلاسیون هستند در سلول‌های جانوری ساخته می‌شوند. یک مثال مهم از چنین پروتئین‌های پیچیده‌ایاریتروپوئیتین است. هزینهٔ کشت سلول‌های جانوری، زیاد است بنابراین تحقیقات حاضر، به‌دنبال تولید چنین پروتئین‌های پیچیده‌ای در سلول‌هایحشرات وگیاهان عالی هستند.
کشت سلولی همچنین یک تکنیک کلیدی برایکشاورزی سلولی است که هدف آن، ارائهٔ محصولات جدید و روش‌های جدید تولید محصولات کشاورزی و دامی موجود مانندشیر،گوشت درون‌کشتگاهی،عطرها و شاخکرگدن از سلول‌ها ومیکروارگانیسم‌ها است؛ بنابراین کشت سلول، یکی از ابزارهای دستیابی بهکشاورزی بدون دام در نظر گرفته می‌شود. کشت سلول همچنین ابزاری مهم برای آموزشزیست‌شناسی سلولی است.[۷]
| نمای کلی |
| ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مهندسی |
| ||||||
