الخلايا الحيوانية

خطوط الخلايا الحيوانية

تعتبر خطوط الخلايا الحيوانية عنصراً أساسياً في الأبحاث في مجال بيولوجيا الخلية والطب الحيوي: يمكن للباحثين استخدام الخلايا الحيوانية لدراسة مجموعة واسعة من مسارات الأمراض وتقييم العلاجات المبتكرة في النماذج الحيوانية قبل ترجمة نتائج هذه الدراسات إلى المرضى من البشر لأن النماذج الحيوانية أكثر تشابهًا مع الأنظمة البشرية.

ما هي الخلايا الحيوانية؟

الخلية الحيوانية هي وحدة الحياة الأساسية والأكثر فاعلية في الحيوانات. إنها اللبنة الأساسية لعملية التكاثر. ويشار إليها بالخلايا حقيقية النواة. وهذا يشير إلى أن الخلايا الحيوانية، على عكس الخلايا بدائية النواة، تتضمن عضيات مرتبطة بالأغشية معلقة في السيتوبلازم ومحاطة بغشاء بلازما.

عندما تأسس الفحص المجهري في القرن السابع عشر، تم فحص الخلايا الحيوانية لأول مرة. على الرغم من أنه قام بذلك باستخدام عينات من فلين النبات، إلا أن الفيلسوف الطبيعي الإنجليزي روبرت هوك كان أول من وصف الثقوب الصغيرة، والتي أشار إليها فيما بعد باسم الخلايا.

كما تمكن أنطون فان ليوينهوك، وهو عالم من هولندا، من رؤية الخلايا عبر عدسة المجهر. وكان أول من وصف خلايا الدم الحمراء وخلايا الحيوانات المنوية في الحيوانات والإنسان، بالإضافة إلى الأنواع وحيدة الخلية مثل الخلايا البدائية النواة والأوليات.

الاختلافات عن الخلايا النباتية

ومع ذلك، تشترك الخلايا النباتية أيضًا في هذه الخاصية الأساسية مع الخلايا الحيوانية. فالخلايا حقيقية النواة توجد في كل من الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية، ومن ثم، فإن الخلية النباتية تمتلك هذه الخاصية أيضًا. ومن ناحية أخرى، فإن وجود جدار خلوي يجعل من الممكن التعرف على الخلايا النباتية على أنها مختلفة عن الخلايا الحيوانية. بالإضافة إلى ذلك، لا توجد البلاستيدات، أي البلاستيدات الخضراء، الضرورية لعملية البناء الضوئي في النباتات، في الخلايا الحيوانية.

التطبيقات

1. الأنظمة النموذجية

توفر زراعة الخلايا الحيوانية نظامًا نموذجيًا ممتازًا لدراسة الجوانب الأساسية للبيولوجيا الخلوية والتمثيل الغذائي.

استُخدمت زراعة الخلايا الحيوانية في الأبحاث كنموذج مستنبت ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد لمجموعة متنوعة من التحقيقات المتعلقة بدراسة العوامل المعدية والمستحضرات الصيدلانية.

بالإضافة إلى ذلك، هناك ميزة مهمة لاستخدام خط الخلايا الحيوانية في الأبحاث، وهي أنه يمكن تقليل استخدام النماذج الحيوانية التجريبية.

2. اختبار السمية

أصبح استخدام مزارع الخلايا الحيوانية كبديل للاختبارات الحيوانية في تقييم سمية الأدوية والمواد الكيميائية ومستحضرات التجميل الجديدة أكثر شيوعاً. الكلى والكبد هما العضوان الأساسيان اللذان يتم إنتاج مزارع الخلايا الحيوانية منهما واستخدامها في هذا المجال.

3. التصنيع القائم على الخلايا

تتمتع مزارع الخلايا الحيوانية بإمكانية استخدامها في التوليد الجماعي للفيروسات التي يمكن استخدامها بعد ذلك في تصنيع اللقاحات. وقد استفادت العديد من اللقاحات، مثل لقاحات شلل الأطفال وداء الكلب والحصبة والجدري المائي والتهاب الكبد الوبائي ب، من استخدام هذا الأسلوب.

وبالإضافة إلى تخليق الفيروسات، يمكن استخدام مزرعة الخلايا الحيوانية في تصنيع المواد المعدلة وراثياً ذات التطبيقات التجارية والطبية. قد تأتي المنتجات في أشكال متنوعة، بما في ذلك الأجسام المضادة وحيدة النسيلة، والأنسولين، والهرمونات، وما إلى ذلك.

4. فحص الأدوية وتطويرها

أصبحت الفحوصات التي تستند إلى مزارع الخلايا الحيوانية جزءًا متزايد الأهمية في مجال المستحضرات الصيدلانية. ولا يقتصر استخدامها على اختبار السمية فحسب، بل تُستخدم أيضًا في الفحص عالي الإنتاجية للأدوية المحتملة.

5. أبحاث السرطان

في مجال السرطان، استُخدمت مزارع الخلايا الحيوانية لأغراض أبحاث المؤشرات الحيوية والجزيئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للخلايا السرطانية التي تنمو في المستنبتات أن تعمل كنماذج اختبار لمجموعة متنوعة من الأدوية المختلفة المضادة للسرطان.

تتطلع الأبحاث الحديثة في مجال السرطان إلى إيجاد طرق للقضاء على الخلايا السرطانية بشكل انتقائي في مجموعات تشمل أيضاً خلايا أولية طبيعية.

6. علم الفيروسات

من أجل التحايل على الحاجة إلى إجراء التجارب على الحيوانات، يتم أحياناً استخدام استنساخ الفيروسات باستخدام مزرعة الخلايا الحيوانية. ويمكن استخدام هذه الفيروسات المستنسخة لتصنيع اللقاحات، وكذلك لعزل الفيروسات الأساسية والتحقيق فيها.

7. الهندسة الوراثية

يقع مفهوم إعادة كتابة جينات الفرد بحيث تولد بروتينات مختلفة في صميم الهندسة الوراثية.

ويشار إلى القدرة على إدخال مادة وراثية إضافية في الخلايا باسم نقل الجينات. ويمكن إخضاع مزارع الخلايا الحيوانية لعملية نقل الوراثة من أجل توليد كمية كبيرة من البروتينات الجديدة لأغراض البحث السريري أو العلاج الطبي.

8. العلاج الجيني

نظرًا لأننا نعلم الآن أنه يمكن استخدام مزارع الخلايا الحيوانية في الهندسة الوراثية، فإننا نعلم أيضًا أنه يمكن استخدام الخلايا المعدلة وراثيًا لأغراض علاجية.

يمكن إزالة خلايا المريض ومن ثم استبدالها بخلايا مخلقة تحتوي على الجين الوظيفي المطلوب. ويسمى هذا الإجراء بالعلاج الجيني خارج الجسم الحي. ويمكن استخدام ناقل فيروسي لإدخال الجين المفقود في خلايا المريض كطريقة علاجية بديلة.

9. العلاج بالخلايا الجذعية

استفاد كل من أبحاث الخلايا الجذعية والتطبيقات العلاجية للخلايا الجذعية من مزارع الخلايا الجذعية الحيوانية.

وعلى وجه الخصوص، تم استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة والخلايا الجذعية المكونة للدم في كلا المجالين. كما استفادت الأبحاث على الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات من مزارع الخلايا الحيوانية التي تتكون من خلايا جسدية من حيوانات مختلفة.

10. استبدال الأنسجة أو الأعضاء

يمكن استخدام مزرعة الخلايا الحيوانية كبديل للأعضاء أو الأنسجة. يمكن استخدام هذه الطريقة، على سبيل المثال، لتصنيع جلد اصطناعي، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لشفاء الأفراد الذين يعانون من حروق أو تقرحات.

ومن ناحية أخرى، هناك دراسة جارية حول زراعة الأعضاء الاصطناعية مثل الكبد والكلى والبنكرياس. تعد كل من زراعة الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية البالغة موضوع الدراسة الحالية وتطوير التكنولوجيا في مجال زراعة الأعضاء.