Loomarakud

Loomsed rakuliinid

Loomsed rakuliinid on rakubioloogia ja biomeditsiini valdkonna uuringute oluline osa: Teadlased saavad kasutada loomseid rakke mitmesuguste haiguste uurimise ja innovaatiliste ravimeetodite hindamiseks loomamudelites enne nende uuringute tulemuste ülekandmist inimpatsientidele, sest loomamudelid on inimsüsteemidele lähedasemad.

Mis on loomsed rakud?

Loomade kõige põhilisem ja põhimõtteliselt toimivam eluühik on loomarakk. See on reproduktiivse protsessi põhiline ehitusplokk. Neid nimetatakse eukarüootilisteks rakkudeks. See viitab sellele, et loomarakud sisaldavad erinevalt prokarüootilistest rakkudest membraaniga seotud organelle, mis ripuvad tsütoplasmas ja on ümbritsetud plasmamembraaniga.

Kui 17. sajandil loodi mikroskoopia, uuriti esimest korda loomseid rakke. Kuigi ta tegi seda taimekorgi proovide abil, oli inglise loodusfilosoof Robert Hooke esimene inimene, kes kirjeldas pisikesi auke, mida ta hiljem nimetas rakkudeks.

Hollandi teadlane Anton van Leeuwenhoek suutis samuti näha rakke mikroskoobi läätse kaudu. Ta oli esimene inimene, kes iseloomustas loomade ja inimeste punaseid vereliblesid ja seemnerakke, lisaks sellistele ainurakulistele liikidele nagu prokarüootid ja algloomad.

Erinevused taimerakkudest

Siiski on taimerakkudel ka see oluline ühine omadus loomsete rakkudega. Eukarüootseid rakke leidub nii loomarakkudes kui ka taimerakkudes, seega on ka taimerakkudel see omadus olemas. Raku seina olemasolu võimaldab seevastu tunda taimerakke loomsetest rakkudest erinevatena. Lisaks sellele puuduvad loomarakkudes plastid, nimelt kloroplastid, mis on taimedes fotosünteesi protsessi jaoks olulised.

Rakendused

1. Mudelisüsteemid

Loomsete rakkude kasvatamine pakub suurepärase mudelsüsteemi rakubioloogia ja ainevahetuse põhiaspektide uurimiseks.

Loomarakkude kasvatamist on kasutatud teadusuuringutes 2D- ja 3D-kultuurimudelina mitmesuguste nakkusainete ja ravimite uurimisega seotud uuringute jaoks.

Lisaks sellele on loomse rakuliini kasutamise oluline eelis, et katseloomade mudelite kasutamist saab vähendada.

2. Toksilisuse testimine

Loomarakkukultuuride kasutamine loomkatsete alternatiivina uute ravimite, kemikaalide ja kosmeetikatoodete toksilisuse hindamisel on muutumas üha levinumaks. Neerud ja maks on peamised organid, millest loomseid rakukultuure toodetakse ja kasutatakse selles valdkonnas.

3. Rakupõhine tootmine

Loomsete rakukultuuride abil on võimalik toota massiliselt viirusi, mida saab seejärel kasutada vaktsiinide valmistamisel. Seda taktikat on kasutatud paljude vaktsineerimiste puhul, näiteks lastehalvatuse, marutaudi, leetrite, tuulerõugete ja B-hepatiidi vastu.

Lisaks viiruste loomisele on loomarakkude kasvatamisel võimalik kasutada geneetiliselt muundatud esemeid, millel on nii kaubanduslikud kui ka meditsiinilised rakendused. Tooted võivad olla mitmesugusel kujul, sealhulgas monoklonaalsed antikehad, insuliin, hormoonid jne.

4. Ravimite sõelumine ja arendamine

Loomarakkukultuuridel põhinevad analüüsid on muutumas üha olulisemaks osaks farmaatsiatööstuses. Neid ei kasutata mitte ainult toksilisuse testimiseks, vaid ka potentsiaalsete ravimite suure läbilaskevõimega sõelumiseks.

5. Vähiuuringud

Vähktõve valdkonnas on loomarakkude kultuure kasutatud biomarkerite ja molekulaaruuringute eesmärgil. Lisaks sellele võivad kultuuris kasvatatud vähirakud toimida erinevate vähivastaste ravimite testmudelitena.

Hiljutised teadusuuringud vähktõve valdkonnas otsivad võimalusi vähirakkude selektiivseks hävitamiseks populatsioonides, mis sisaldavad ka normaalseid primaarrakke.

6. Viroloogia

Loomkatsete vältimiseks on viiruste paljundamisel mõnikord kasutatud loomarakkude kasvatamist. Neid paljundatud viiruseid võib kasutada nii vaktsiinide valmistamiseks kui ka põhiliste viiruste isoleerimiseks ja uurimiseks.

7. Geenitehnoloogia

Geenitehnoloogia keskmes on idee kirjutada oma geenid ümber nii, et need tekitaksid erinevaid valke.

Võimalust viia rakkudesse täiendavat geneetilist materjali nimetatakse transfektsiooniks. Loomade rakukultuure võib transfektsioonile allutada, et tekitada kliiniliste uuringute või ravi eesmärgil märkimisväärses koguses uusi valke.

8. Geeniteraapia

Kuna me teame nüüd, et loomseid rakukultuure võib kasutada geenitehnoloogiaks, siis teame ka, et geneetiliselt muundatud rakke saab kasutada terapeutilistel eesmärkidel.

Patsiendi rakke võib eemaldada ja seejärel asendada loodud rakkudega, millel on vajalik funktsionaalne geen. Seda protseduuri nimetatakse ex vivo geeniteraapiaks. Alternatiivse ravimeetodina võib kasutada viirusvektorit, et sisestada puuduv geen patsiendi rakkudesse.

9. Tüvirakuteraapia

Nii tüviraku-uuringutes kui ka tüvirakkude terapeutilistes rakendustes on kasutatud tüvirakkude loomseid rakukultuure.

Mõlemas valdkonnas on kasutatud eelkõige mesenhümaalseid ja vereloome tüvirakke. Ka indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude uurimisel on kasutatud erinevate loomade somaatilistest rakkudest koosnevaid loomseid rakukultuure.

10. Kudede või organite asendamine

Loomade rakukultuuridel on potentsiaali olla elundite või kudede asendajaks. Seda meetodit võib kasutada näiteks kunstnaha valmistamiseks, mida saab kasutada põletushaavade või haavandite ravimiseks.

Teisalt uuritakse praegu kunstlike elundite, näiteks maksa, neerude ja kõhunäärme kasvatamist. Nii embrüonaalsete kui ka täiskasvanud tüvirakkude kasvatamine on elundikultuuride valdkonnas praeguste uuringute ja tehnoloogiaarenduse objektiks.