Živalske celice

Živalske celične linije

Živalske celične linije so bistvena sestavina raziskav na področju celične biologije in biomedicine: Raziskovalci lahko uporabljajo živalske celice za preučevanje najrazličnejših bolezenskih poti in ocenjevanje inovativnih načinov zdravljenja na živalskih modelih, preden ugotovitve teh študij prenesejo na človeške bolnike, saj so živalski modeli bolj podobni človeškim sistemom.

Kaj so živalske celice?

Živalska celica je najbolj osnovna in temeljna enota življenja pri živalih. Je temeljni gradnik razmnoževalnega procesa. Imenujemo jih evkariontske celice. To pomeni, da živalske celice v nasprotju s prokariontskimi celicami vključujejo z membrano vezane organele, ki so obešeni v citoplazmi in jih obdaja plazemska membrana.

Ko se je v 17. stoletju uveljavila mikroskopija, so bile prvič pregledane živalske celice. Čeprav je to storil z vzorci iz rastlinske plute, je angleški naravoslovec Robert Hooke prvi opisal drobne luknjice, ki jih je pozneje imenoval celice.

Tudi nizozemski znanstvenik Anton van Leeuwenhoek je lahko videl celice skozi objektiv mikroskopa. Bil je prvi, ki je poleg enoceličnih vrst, kot so prokariontske celice in praživali, opisal tudi rdeče krvničke in semenčice živali in ljudi.

Razlike v primerjavi z rastlinskimi celicami

Vendar pa imajo rastlinske celice z živalskimi celicami skupno tudi to bistveno lastnost. Evkariontske celice najdemo tako v živalskih kot v rastlinskih celicah, zato ima rastlinska celica tudi to lastnost. Po drugi strani pa obstoj celične stene omogoča, da rastlinske celice prepoznamo kot drugačne od živalskih celic. Poleg tega v živalskih celicah ni plastidov, in sicer kloroplastov, ki so bistveni za proces fotosinteze pri rastlinah.

Uporaba

1. Modelni sistemi

Gojenje živalskih celic je odličen modelni sistem za raziskovanje temeljnih vidikov celične biologije in presnove.

Kultura živalskih celic je bila uporabljena v raziskavah kot 2D in 3D model kulture za različne preiskave, povezane s preučevanjem povzročiteljev nalezljivih bolezni in farmacevtskih izdelkov.

Poleg tega je bistvena prednost uporabe živalske celične linije za raziskave ta, da se lahko zmanjša uporaba poskusnih živalskih modelov.

2. Testiranje toksičnosti

Uporaba živalskih celičnih kultur kot alternativa testiranju na živalih pri ocenjevanju toksičnosti novih zdravil, kemikalij in kozmetike postaja vse pogostejša. Ledvice in jetra so glavni organi, iz katerih se proizvajajo in uporabljajo živalske celične kulture na tem področju.

3. Proizvodnja na osnovi celic

Živalske celične kulture se lahko uporabljajo za množično proizvodnjo virusov, ki se lahko nato uporabijo pri proizvodnji cepiv. Ta taktika je bila uporabljena pri številnih cepljenjih, kot so cepljenje proti otroški paralizi, steklini, ošpicam, noricam in hepatitisu B.

Poleg ustvarjanja virusov se lahko kulture živalskih celic uporabljajo tudi za proizvodnjo gensko spremenjenih izdelkov, ki se uporabljajo v komercialne namene in v medicini. Izdelki so lahko v različnih oblikah, vključno z monoklonskimi protitelesi, inzulinom, hormoni itd.

4. Pregledovanje in razvoj zdravil

Preskusi, ki temeljijo na kulturah živalskih celic, postajajo vse pomembnejši del farmacevtske dejavnosti. Ne uporabljajo se le za testiranje toksičnosti, temveč tudi za visoko zmogljivo presejanje potencialnih zdravil.

5. Raziskave raka

Na področju raka se živalske celične kulture uporabljajo za biomarkerske in molekularne raziskave. Poleg tega lahko rakave celice, gojene v kulturi, služijo kot testni modeli za različna protirakava zdravila.

Najnovejše raziskave na področju raka so usmerjene v iskanje načinov za selektivno odstranjevanje rakavih celic v populacijah, ki vključujejo tudi normalne primarne celice.

6. Virologija

Da bi se izognili potrebi po testiranju na živalih, se pri razmnoževanju virusov včasih uporabljajo kulture živalskih celic. Ti razmnoženi virusi se lahko uporabljajo za proizvodnjo cepiv ter za izolacijo in raziskovanje temeljnih virusov.

7. Genetsko inženirstvo

Osnova genskega inženiringa je koncept spreminjanja genov tako, da ustvarjajo različne beljakovine.

Sposobnost vnosa dodatnega genskega materiala v celice se imenuje transfekcija. Živalske celične kulture se lahko transfekcionirajo, da se ustvari velika količina novih beljakovin za namene kliničnih raziskav ali zdravljenja.

8. Genska terapija

Ker zdaj vemo, da se lahko kulture živalskih celic uporabljajo za genski inženiring, vemo tudi, da se lahko gensko spremenjene celice uporabljajo v terapevtske namene.

Bolnikove celice se lahko odstranijo in nato nadomestijo z ustvarjenimi celicami, ki imajo zahtevani funkcionalni gen. Ta postopek se imenuje gensko zdravljenje ex vivo. Za vstavitev manjkajočega gena v bolnikove celice se lahko kot alternativna metoda zdravljenja uporabi virusni vektor.

9. Terapija z matičnimi celicami

Pri raziskavah matičnih celic in terapevtski uporabi matičnih celic se uporabljajo živalske celične kulture matičnih celic.

Na obeh področjih se uporabljajo zlasti mezenhimske in krvotvorne matične celice. Pri raziskavah induciranih pluripotentnih matičnih celic so se uporabljale tudi kulture živalskih celic, sestavljene iz somatskih celic različnih živali.

10. Nadomeščanje tkiv ali organov

Kultura živalskih celic lahko služi kot nadomestek za organe ali tkiva. Ta metoda se lahko na primer uporabi za izdelavo umetne kože, ki se lahko nato uporabi za zdravljenje opeklin ali razjed.

Po drugi strani pa potekajo študije o gojenju umetnih organov, kot so jetra, ledvica in trebušna slinavka. Tako kulture embrionalnih kot odraslih matičnih celic so predmet trenutnih študij in tehnološkega razvoja na področju gojenja organov.