Živočišné buňky

Buněčné linie živočichů

Živočišné buněčné linie jsou nezbytnou součástí výzkumu v oblasti buněčné biologie a biomedicíny: Vědci mohou využívat zvířecí buňky ke studiu nejrůznějších chorobných dějů a k hodnocení inovativních léčebných postupů na zvířecích modelech před tím, než výsledky těchto studií převedou na lidské pacienty, protože zvířecí modely jsou více analogické lidským systémům.

Co jsou živočišné buňky?

Nejzákladnější a v základu fungující jednotkou života živočichů je živočišná buňka. Je základním stavebním prvkem reprodukčního procesu. Označují se jako eukaryotické buňky. To znamená, že živočišné buňky na rozdíl od prokaryotických buněk obsahují membránově vázané organely, které jsou zavěšeny v cytoplazmě a jsou obklopeny plazmatickou membránou.

Když v 17. století vznikla mikroskopie, byly poprvé zkoumány živočišné buňky. Přestože tak učinil na vzorcích z rostlinného korku, anglický přírodovědec Robert Hooke jako první popsal drobné otvory, které následně označil za buňky.

Také nizozemský vědec Anton van Leeuwenhoek dokázal pozorovat buňky pomocí objektivu mikroskopu. Jako první charakterizoval červené krvinky a spermie zvířat a lidí, kromě jednobuněčných druhů, jako jsou prokaryotické buňky a prvoci.

Rozdíly oproti rostlinným buňkám

Rostlinné buňky však mají s živočišnými buňkami společnou i tuto základní vlastnost. Eukaryotické buňky se vyskytují jak v buňkách živočišných, tak v rostlinných, proto má rostlinná buňka také tuto vlastnost. Na druhou stranu existence buněčné stěny umožňuje rozpoznat rostlinné buňky jako odlišné od živočišných. Kromě toho v živočišných buňkách chybí plastidy, konkrétně chloroplasty, které jsou u rostlin nezbytné pro proces fotosyntézy.

Aplikace

1. Modelové systémy

Kultivace živočišných buněk nabízí vynikající modelový systém pro zkoumání základních aspektů buněčné biologie a metabolismu.

Kultura živočišných buněk se používá ve výzkumu jako 2D a 3D kultivační model pro různá zkoumání týkající se studia infekčních agens a léčiv.

Kromě toho je zásadní výhodou použití živočišné buněčné linie pro výzkum to, že lze omezit používání experimentálních zvířecích modelů.

2. Testování toxicity

Používání zvířecích buněčných kultur jako alternativy k testování na zvířatech při hodnocení toxicity nových léků, chemických látek a kosmetiky je stále častější. Ledviny a játra jsou hlavními orgány, z nichž se v této oblasti vyrábějí a používají kultury živočišných buněk.

3. Výroba na bázi buněk

Buněčné kultury živočichů mají potenciál pro hromadnou tvorbu virů, které lze následně využít při výrobě vakcín. Tato taktika se osvědčila u řady vakcín, například proti dětské obrně, vzteklině, spalničkám, planým neštovicím a hepatitidě B.

Kromě tvorby virů mají kultury živočišných buněk potenciál být použity při výrobě geneticky modifikovaných produktů s komerčním i medicínským využitím. Produkty mohou mít různou podobu, včetně monoklonálních protilátek, inzulínu, hormonů atd.

4. Screening a vývoj léčiv

Testy, které jsou založeny na zvířecích buněčných kulturách, se stávají stále důležitější součástí farmaceutického podnikání. Využívají se nejen pro testování toxicity, ale také pro vysoce výkonný screening potenciálních léčiv.

5. Výzkum rakoviny

V oblasti rakoviny se pro účely biomarkerového a molekulárního výzkumu používají zvířecí buněčné kultury. Kromě toho mají nádorové buňky pěstované v kultuře potenciál sloužit jako testovací modely pro řadu různých protinádorových léčiv.

Nedávný výzkum v oblasti rakoviny se zaměřuje na hledání způsobů, jak selektivně eliminovat nádorové buňky v populacích, které zahrnují i normální primární buňky.

6. Virologie

Aby se obešla nutnost testování na zvířatech, využívá se někdy při replikaci virů kultury zvířecích buněk. Takto reprodukované viry lze použít pro výrobu vakcín i pro izolaci a zkoumání základních virů.

7. Genetické inženýrství

Základem genetického inženýrství je koncept přepisování genů tak, aby vytvářely různé bílkoviny.

Schopnost vnášet do buněk další genetický materiál se označuje jako transfekce. Buněčné kultury živočichů mohou být podrobeny transfekci za účelem vytvoření značného množství nových proteinů pro účely klinického výzkumu nebo léčby.

8. Genová terapie

Protože nyní víme, že buněčné kultury živočichů mohou být použity pro genetické inženýrství, víme také, že geneticky modifikované buňky mohou být využity pro terapeutické účely.

Pacientovy buňky mohou být odstraněny a poté nahrazeny vytvořenými buňkami, které mají požadovaný funkční gen. Tento postup se nazývá genová terapie ex vivo. Jako alternativní léčebná metoda může být k vložení chybějícího genu do buněk pacienta použit virový vektor.

9. Terapie kmenovými buňkami

Při výzkumu kmenových buněk i při jejich terapeutickém využití se používají zvířecí buněčné kultury kmenových buněk.

V obou oblastech se používají zejména mezenchymální a hematopoetické kmenové buňky. Při výzkumu indukovaných pluripotentních kmenových buněk se rovněž využívaly živočišné buněčné kultury sestávající ze somatických buněk různých zvířat.

10. Náhrada tkání nebo orgánů

Kultura živočišných buněk má potenciál sloužit jako náhrada orgánů nebo tkání. Tato metoda může být například použita k výrobě umělé kůže, která pak může být použita k hojení popálenin nebo vředů.

Na druhé straně probíhá studie kultivace umělých orgánů, jako jsou játra, ledviny a slinivka. Předmětem současného studia a vývoje technologií v oblasti kultivace orgánů jsou jak kultury embryonálních, tak dospělých kmenových buněk.