Živočíšne bunky

Živočíšne bunkové línie

Živočíšne bunkové línie sú základnou súčasťou výskumu v oblasti bunkovej biológie a biomedicíny: Výskumníci môžu používať živočíšne bunky na štúdium širokej škály ochorení a vyhodnocovať inovatívne liečby na zvieracích modeloch pred tým, ako výsledky týchto štúdií prenesú na ľudských pacientov, pretože zvieracie modely sú viac analogické ľudským systémom.

Čo sú živočíšne bunky?

Najzákladnejšou a najzákladnejšou funkčnou jednotkou života živočíchov je živočíšna bunka. Je základným stavebným prvkom reprodukčného procesu. Označujú sa ako eukaryotické bunky. To znamená, že živočíšne bunky na rozdiel od prokaryotických buniek obsahujú membránovo viazané organely, ktoré sú zavesené v cytoplazme a sú obklopené plazmatickou membránou.

Keď v 17. storočí vznikla mikroskopia, prvýkrát sa skúmali živočíšne bunky. Hoci to urobil na vzorkách z rastlinného korku, anglický prírodovedec Robert Hooke bol prvým človekom, ktorý opísal drobné otvory, ktoré následne označil za bunky.

Anton van Leeuwenhoek, vedec z Holandska, tiež dokázal vidieť bunky prostredníctvom objektívu mikroskopu. Ako prvý charakterizoval červené krvinky a spermie zvierat a ľudí, okrem jednobunkových druhov, ako sú prokaryotické bunky a prvoky.

Rozdiely oproti rastlinným bunkám

Rastlinné bunky však majú so živočíšnymi bunkami spoločnú aj túto základnú vlastnosť. Eukaryotické bunky sa nachádzajú v živočíšnych aj rastlinných bunkách, preto má túto vlastnosť aj rastlinná bunka. Na druhej strane existencia bunkovej steny umožňuje rozpoznať rastlinné bunky ako odlišné od živočíšnych buniek. Okrem toho v živočíšnych bunkách chýbajú plastidy, konkrétne chloroplasty, ktoré sú nevyhnutné pre proces fotosyntézy v rastlinách.

Aplikácie

1. Modelové systémy

Kultivácia živočíšnych buniek ponúka vynikajúci modelový systém na skúmanie základných aspektov bunkovej biológie a metabolizmu.

Kultúra živočíšnych buniek sa využíva vo výskume ako 2D a 3D kultivačný model na rôzne výskumy týkajúce sa štúdia infekčných agensov a farmaceutických látok.

Okrem toho je rozhodujúcou výhodou používania línie živočíšnych buniek na výskum to, že sa môže obmedziť používanie experimentálnych zvieracích modelov.

2. Testovanie toxicity

Používanie kultúr živočíšnych buniek ako alternatívy k testovaniu na zvieratách pri hodnotení toxicity nových liekov, chemických látok a kozmetiky je čoraz bežnejšie. Obličky a pečeň sú hlavnými orgánmi, z ktorých sa vyrábajú a používajú bunkové kultúry zvierat v tejto oblasti.

3. Výroba na báze buniek

Bunkové kultúry živočíchov majú potenciál využívať sa na hromadnú tvorbu vírusov, ktoré sa potom môžu využívať pri výrobe vakcín. Táto taktika sa využíva pri mnohých očkovaniach, napríklad proti detskej obrne, besnote, osýpkam, ovčím kiahňam a hepatitíde typu B.

Okrem vytvárania vírusov majú kultúry živočíšnych buniek potenciál na využitie pri výrobe geneticky modifikovaných produktov s komerčným aj medicínskym využitím. Produkty môžu mať rôzne formy vrátane monoklonálnych protilátok, inzulínu, hormónov atď.

4. Skríning a vývoj liekov

Testy, ktoré sú založené na kultúrach živočíšnych buniek, sa stávajú čoraz dôležitejšou súčasťou farmaceutického biznisu. Využívajú sa nielen na testovanie toxicity, ale aj na vysoko výkonný skríning potenciálnych liekov.

5. Výskum rakoviny

V oblasti rakoviny sa kultúry živočíšnych buniek používajú na účely biomarkerového a molekulárneho výskumu. Okrem toho majú rakovinové bunky pestované v kultúre potenciál slúžiť ako testovacie modely pre rôzne protirakovinové lieky.

Najnovší výskum v oblasti rakoviny sa zameriava na hľadanie spôsobov selektívnej eliminácie rakovinových buniek v populáciách, ktoré zahŕňajú aj normálne primárne bunky.

6. Virológia

Aby sa obišla potreba testovania na zvieratách, pri replikácii vírusov sa niekedy využívajú kultúry živočíšnych buniek. Tieto reprodukované vírusy sa môžu používať na výrobu vakcín, ako aj na izoláciu a výskum základných vírusov.

7. Genetické inžinierstvo

Základom génového inžinierstva je koncept prepisovania génov tak, aby vytvárali rôzne proteíny.

Schopnosť vniesť do buniek ďalší genetický materiál sa označuje ako transfekcia. Bunkové kultúry živočíchov sa môžu podrobiť transfekcii s cieľom vytvoriť značné množstvo nových proteínov na účely klinického výskumu alebo liečby.

8. Génová terapia

Keďže v súčasnosti vieme, že bunkové kultúry zvierat sa môžu používať na genetické inžinierstvo, vieme tiež, že geneticky modifikované bunky sa môžu využívať na terapeutické účely.

Pacientove bunky sa môžu odstrániť a potom nahradiť vytvorenými bunkami, ktoré majú požadovaný funkčný gén. Tento postup sa nazýva génová terapia ex vivo. Na vloženie chýbajúceho génu do buniek pacienta sa môže použiť vírusový vektor ako alternatívna liečebná metóda.

9. Terapia kmeňovými bunkami

Pri výskume kmeňových buniek a ich terapeutických aplikáciách sa využívajú živočíšne bunkové kultúry kmeňových buniek.

V oboch oblastiach sa používajú najmä mezenchýmové a krvotvorné kmeňové bunky. Pri výskume indukovaných pluripotentných kmeňových buniek sa využívajú aj kultúry živočíšnych buniek pozostávajúce zo somatických buniek rôznych zvierat.

10. Náhrada tkanív alebo orgánov

Kultúry živočíšnych buniek majú potenciál slúžiť ako náhrada orgánov alebo tkanív. Táto metóda sa môže použiť napríklad na výrobu umelej kože, ktorá sa potom môže použiť na liečenie popálenín alebo vredov.

Na druhej strane prebieha štúdia o kultivácii umelých orgánov, ako sú pečeň, obličky a pankreas. Predmetom súčasných štúdií a vývoja technológií v oblasti kultivácie orgánov sú kultúry embryonálnych aj dospelých kmeňových buniek.