Tế bào động vật

Dòng tế bào động vật

Dòng tế bào động vật là thành phần thiết yếu trong nghiên cứu về sinh học tế bào và y sinh học: Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng tế bào động vật để nghiên cứu nhiều con đường bệnh lý khác nhau và đánh giá các phương pháp điều trị mới trên mô hình động vật trước khi áp dụng kết quả nghiên cứu này cho bệnh nhân người, vì mô hình động vật có sự tương đồng cao hơn với hệ thống của con người.

Tế bào động vật là gì?

Đơn vị cơ bản và chức năng nhất của sự sống ở động vật là tế bào động vật. Đây là khối xây dựng cơ bản của quá trình sinh sản. Chúng được gọi là tế bào nhân thực. Điều này có nghĩa là tế bào động vật, khác với tế bào nhân sơ, bao gồm các bào quan được bao bọc bởi màng, nằm trong chất tế bào và được bao quanh bởi màng plasma.

Khi kính hiển vi được phát minh vào thế kỷ 17, các tế bào động vật lần đầu tiên được quan sát. Mặc dù ông sử dụng mẫu từ vỏ cây, nhà tự nhiên học người Anh Robert Hooke là người đầu tiên mô tả các lỗ nhỏ, mà sau đó ông gọi là tế bào.

Anton van Leeuwenhoek, một nhà khoa học người Hà Lan, cũng có thể quan sát các tế bào qua ống kính kính hiển vi. Ông là người đầu tiên mô tả các tế bào hồng cầu và tinh trùng của động vật và con người, cũng như các loài đơn bào như tế bào prokaryote và protozoa.

Sự khác biệt so với tế bào thực vật

Tuy nhiên, tế bào thực vật cũng có đặc tính cơ bản này chung với tế bào động vật. Tế bào nhân thực (eukaryotic cells) có mặt cả trong tế bào động vật và tế bào thực vật, do đó, tế bào thực vật cũng có đặc tính này. Sự tồn tại của thành tế bào (cell wall) cho phép phân biệt tế bào thực vật với tế bào động vật. Ngoài ra, các bào quan (plastids), cụ thể là lục lạp (chloroplasts), vốn là thành phần thiết yếu cho quá trình quang hợp ở thực vật, không có trong tế bào động vật.

Ứng dụng

1. Hệ thống mô hình

Việc nuôi cấy tế bào động vật cung cấp một hệ thống mô hình xuất sắc để nghiên cứu các khía cạnh cơ bản của sinh học tế bào và chuyển hóa.

Nuôi cấy tế bào động vật đã được sử dụng trong nghiên cứu như một mô hình nuôi cấy 2D và 3D cho nhiều nghiên cứu liên quan đến việc nghiên cứu các tác nhân gây nhiễm trùng và dược phẩm.

Ngoài ra, một lợi thế quan trọng của việc sử dụng dòng tế bào động vật trong nghiên cứu là có thể giảm thiểu việc sử dụng mô hình động vật thí nghiệm.

2. Thử nghiệm độc tính

Việc sử dụng nuôi cấy tế bào động vật như một phương pháp thay thế cho thử nghiệm trên động vật trong đánh giá độc tính của các loại thuốc mới, hóa chất và mỹ phẩm đang trở nên phổ biến hơn. Thận và gan là hai cơ quan chính được sử dụng để sản xuất và ứng dụng nuôi cấy tế bào động vật trong lĩnh vực này.

3. Sản xuất dựa trên tế bào

Văn hóa tế bào động vật có tiềm năng được sử dụng để sản xuất hàng loạt virus, sau đó có thể được ứng dụng trong sản xuất vắc-xin. Nhiều loại vắc-xin, như vắc-xin phòng bại liệt, dại, sởi, thủy đậu và viêm gan B, đã được hưởng lợi từ việc áp dụng phương pháp này.

Ngoài việc sản xuất virus, nuôi cấy tế bào động vật có tiềm năng được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm biến đổi gen có ứng dụng cả thương mại và y tế. Các sản phẩm có thể có nhiều dạng khác nhau, bao gồm kháng thể đơn dòng, insulin, hormone, v.v.

4. Màn hình và Phát triển Thuốc

Các thử nghiệm dựa trên nuôi cấy tế bào động vật đang trở thành một phần quan trọng ngày càng tăng trong ngành dược phẩm. Chúng không chỉ được sử dụng cho thử nghiệm độc tính mà còn cho việc sàng lọc quy mô lớn các thuốc tiềm năng.

5. Nghiên cứu ung thư

Trong lĩnh vực ung thư, nuôi cấy tế bào động vật đã được sử dụng cho mục đích nghiên cứu biomarker và nghiên cứu phân tử. Ngoài ra, tế bào ung thư được nuôi cấy có tiềm năng hoạt động như mô hình thử nghiệm cho nhiều loại thuốc chống ung thư khác nhau.

Nghiên cứu gần đây trong lĩnh vực ung thư đang hướng tới việc tìm ra các phương pháp để loại bỏ chọn lọc các tế bào ung thư trong các quần thể cũng bao gồm các tế bào bình thường.

6. Virology

Để tránh việc thử nghiệm trên động vật, quá trình nhân lên của virus đôi khi sử dụng nuôi cấy tế bào động vật. Các virus được nhân lên này có thể được sử dụng để sản xuất vắc-xin, cũng như để tách biệt và nghiên cứu các virus cơ bản.

7. Công nghệ di truyền

Khái niệm về việc sửa đổi gen để chúng sản xuất ra các protein khác nhau là cốt lõi của công nghệ di truyền.

Khả năng đưa vật liệu di truyền bổ sung vào tế bào được gọi là chuyển gen. Văn hóa tế bào động vật có thể được chuyển gen để tạo ra một lượng lớn protein mới cho mục đích nghiên cứu lâm sàng hoặc điều trị y tế.

8. Điều trị gen

Vì chúng ta đã biết rằng các tế bào động vật có thể được sử dụng cho công nghệ gen, chúng ta cũng biết rằng các tế bào biến đổi gen có thể được sử dụng cho mục đích điều trị.

Tế bào của bệnh nhân có thể được lấy ra và thay thế bằng các tế bào được tạo ra có chứa gen chức năng cần thiết. Quy trình này được gọi là liệu pháp gen ex vivo. Một vectơ virus có thể được sử dụng để đưa gen thiếu vào tế bào của bệnh nhân như một phương pháp điều trị thay thế.

9. Liệu pháp tế bào gốc

Cả nghiên cứu tế bào gốc và ứng dụng điều trị bằng tế bào gốc đều đã sử dụng các văn hóa tế bào động vật của tế bào gốc.

Đặc biệt, tế bào gốc trung mô và tế bào gốc tạo máu đã được sử dụng trong cả hai lĩnh vực. Nghiên cứu về tế bào gốc đa năng được cảm ứng (iPS) cũng đã sử dụng các văn hóa tế bào động vật bao gồm các tế bào soma từ các loài động vật khác nhau.

10. Thay thế mô hoặc cơ quan

Văn hóa tế bào động vật có tiềm năng được sử dụng như một phương pháp thay thế cho cơ quan hoặc mô. Phương pháp này, ví dụ, có thể được sử dụng để sản xuất da nhân tạo, sau đó có thể được sử dụng để điều trị cho những người bị bỏng hoặc loét.

Mặt khác, hiện đang có nghiên cứu về việc nuôi cấy các cơ quan nhân tạo như gan, thận và tụy. Cả nuôi cấy tế bào gốc phôi và tế bào gốc người lớn đều là đối tượng của nghiên cứu và phát triển công nghệ hiện nay trong lĩnh vực nuôi cấy cơ quan.