Η μέθοδος της καλλιέργειας ιστών είναι ένα από τα κύρια εργαλεία της σύγχρονης βιοτεχνολογίας, επιτρέποντας την επίλυση πρακτικών προβλημάτων της φυσιολογίας των φυτών, της βιοχημείας και της γενετικής. Η τεχνητή καλλιέργεια του υλικού πραγματοποιείται υπό ορισμένες προϋποθέσεις: αποστείρωση, έλεγχος θερμοκρασίας και έκθεση σε ειδικό θρεπτικό μέσο.
Essence
Η μέθοδος ιστοκαλλιέργειας είναι η μακροχρόνια διατήρηση ή/και τεχνητή καλλιέργειά τους σε εργαστηριακές συνθήκες σε θρεπτικό μέσο. Αυτή η τεχνολογία σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα βιολογικό μοντέλο για τη μελέτη διαφόρων διεργασιών σε κύτταρα που υπάρχουν έξω από το σώμα των φυτών, των ανθρώπων και των ζώων.
Η αναπαραγωγή της καλλιέργειας φυτικών ιστών βασίζεται στην ιδιότητα της παντοδυναμίας - την ικανότητα των κυττάρων να εξελίσσονται σε έναν ολόκληρο οργανισμό. Στα ζώα, αυτό επιτυγχάνεται μόνο σε γονιμοποιημένα ωάρια (με εξαίρεση ορισμένους τύπους συνεντερικών).
Ιστορικό ανάπτυξης
Οι πρώτες προσπάθειες καλλιέργειας φυτικών ιστών έγιναν από Γερμανούς επιστήμονες στις αρχές του 19ου-20ου αιώνα. Παρά το γεγονός ότι απέτυχαν, διατυπώθηκαν διάφορες ιδέες, οι οποίες επιβεβαιώθηκαν αργότερα.
Το 1922, ο W. Robbins και ο W. Kotte, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον, μπόρεσαν να αναπτύξουν τις άκρες του καλαμποκιού και των ριζών ντομάτας σε ένα τεχνητό θρεπτικό μέσο. Μια λεπτομερής μελέτη των τεχνικών καλλιέργειας κυττάρων και ιστών ξεκίνησε τη δεκαετία του 1930. 20ος αιώνας Οι R. Gautre και F. White απέδειξαν ότι με περιοδική μεταμόσχευση καλλιεργειών ιστού σε φρέσκο θρεπτικό μέσο, μπορούν να αναπτυχθούν επ 'αόριστον.
Μέχρι το 1959, 142 είδη φυτών καλλιεργούνταν σε εργαστηριακές συνθήκες. Στο δεύτερο μισό του ΧΧ αιώνα. έχει επίσης ξεκινήσει η χρήση διασκορπισμένων (διαχωρισμένων) κελιών.
Τύποι υλικού δοκιμής
Υπάρχουν 2 κύριοι τύποι καλλιεργειών φυτικών ιστών:
- Παράγεται χωρίς καταστροφή και διατηρώντας τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που ενυπάρχουν σε έναν ζωντανό οργανισμό.
- Εξάγεται με αποικοδόμηση (χημική, ενζυματική ή μηχανική) από τον πρωτογενή ιστό. Μπορεί να σχηματιστεί από μία ή περισσότερες κυτταροκαλλιέργειες.
Οι ακόλουθες μέθοδοι διακρίνονται από τη μέθοδο καλλιέργειας:
- στο "στρώμα τροφοδοσίας", στο οποίο μια ουσία που διεγείρει την ανάπτυξη των ιστών εκκρίνεται με τη διαίρεση των κυττάρων του ίδιου φυτικού είδους.
- χρησιμοποιώντας τον νοσηλευτικό ιστό δίπλα στα καλλιεργημένα κύτταρα;
- χρήση θρεπτικού μέσου από απομονωμένη ομάδα διαιρούμενων κυττάρων,
- αύξηση μεμονωμένων κυττάρων σε μικροσταγονίδιο κορεσμένη σε σύνθεση.
Η καλλιέργεια από μεμονωμένα κύτταρα είναι γεμάτη με ορισμένες δυσκολίες. Για να τα «αναγκάσουν» τεχνητά να διαιρεθούν, πρέπει να λάβουν ένα σήμα από γειτονικά κύτταρα που λειτουργούν ενεργά.
Ένας από τους κύριους τύπους ιστών για φυσιολογική έρευνα είναι ο κάλος, ο οποίος εμφανίζεται κάτω από δυσμενείς εξωτερικούς παράγοντες (συνήθως μηχανικούς τραυματισμούς). Έχουν την ικανότητα να χάνουν τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή στον αρχικό ιστό. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα του τύλου αρχίζουν να διαιρούνται ενεργά και σχηματίζονται μέρη του φυτού.
Απαραίτητες προϋποθέσεις
Η επιτυχία της μεθόδου καλλιέργειας ιστών και κυττάρων εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
- Συμμόρφωση με τη στειρότητα. Για τη μεταμόσχευση, χρησιμοποιούνται ειδικά κουτιά με παρεχόμενο καθαρό αέρα, εξοπλισμένα με λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας. Τα εργαλεία και τα υλικά, τα ρούχα και τα χέρια του προσωπικού θα πρέπει να υποβάλλονται σε άσηπτη επεξεργασία.
- Η χρήση ειδικά επιλεγμένων θρεπτικών μέσων που περιέχουν πηγές άνθρακα και ενέργειας (συνήθως σακχαρόζη και γλυκόζη), μικρο- και μακροθρεπτικά συστατικά, ρυθμιστές ανάπτυξης (αυξίνες, κυτοκινίνες), βιταμίνες (θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, ασκορβικό και παντοθενικό οξύ και άλλα
- Συμμόρφωση με τη θερμοκρασία (18-30 ° C), τις συνθήκες φωτός και την υγρασία (60-70%). Οι περισσότερες καλλιέργειες ιστού τύλου αναπτύσσονται κάτω από φως περιβάλλοντος καθώς δεν περιέχουν χλωροπλάστες, αλλά ορισμένα φυτά χρειάζονται οπίσθιο φωτισμό.
Τώρα έτοιμοεμπορικές σειρές (Murasige και Skoog, Gamborg and Eveleg, White, Kao και Mikhailyuk και άλλοι).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου καλλιέργειας κυττάρων και ιστών είναι:
- καλή αναπαραγωγιμότητα των ληφθέντων αποτελεσμάτων;
- ρύθμιση των μεσοκυττάριων αλληλεπιδράσεων;
- χαμηλή κατανάλωση αντιδραστηρίων;
- γενετική ομοιογένεια κυτταρικών σειρών;
- δυνατότητα μηχανοποίησης της διαδικασίας καλλιέργειας;
- έλεγχος στις συνθήκες του κλουβιού;
- αποθήκευση ζωντανών καλλιεργειών σε χαμηλή θερμοκρασία.
Το μειονέκτημα αυτής της βιοτεχνολογίας είναι:
- πρέπει να συμμορφώνεστε με αυστηρούς όρους ασηψίας;
- αστάθεια των ιδιοτήτων των κυττάρων και πιθανότητα ανεπιθύμητης ανάμειξης τους;
- υψηλό κόστος χημικών ουσιών;
- ελλιπής ισοδυναμία καλλιεργημένων ιστών και κυττάρων σε έναν ζωντανό οργανισμό.
Αίτηση
Μέθοδος ιστοκαλλιέργειας που χρησιμοποιήθηκε για έρευνα:
- διεργασίες μέσα στα κύτταρα (σύνθεση DNA, RNA και πρωτεϊνών, μεταβολισμός και επιρροή σε αυτόν με τη βοήθεια φαρμάκων);
- διακυτταρικές αντιδράσεις (η διέλευση ουσιών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, η εργασία του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα, η ικανότητα των κυττάρων να προσκολλώνται μεταξύ τους, ο σχηματισμός ιστολογικών δομών),
- αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον (απορρόφηση θρεπτικών ουσιών, μετάδοση λοιμώξεων, διαδικασίες προέλευσης και ανάπτυξηςόγκοι και άλλοι);
- αποτελέσματα γενετικών χειρισμών με κύτταρα.
Υποσχόμενοι τομείς της βιολογίας και της φαρμακολογίας, στην ανάπτυξη των οποίων χρησιμοποιείται αυτή η τεχνολογία, είναι:
- απόκτηση αποτελεσματικών ζιζανιοκτόνων, ρυθμιστών ανάπτυξης για αγρονομικές καλλιέργειες, βιολογικά ενεργών ενώσεων για χρήση στην παραγωγή φαρμάκων (αλκαλοειδή, στεροειδή και άλλα),
- κατευθυνόμενη μεταλλαξιογένεση, αναπαραγωγή νέων υβριδίων, υπερνίκηση μεταγαμικής ασυμβατότητας;
- κλωνικός πολλαπλασιασμός, που σας επιτρέπει να αποκτήσετε μεγάλο αριθμό γενετικά πανομοιότυπων φυτών.
- αναπαραγωγή φυτών ανθεκτικών στους ιούς και χωρίς ιούς;
- κρυοσυντήρηση της δεξαμενής γονιδίων;
- ανακατασκευή ιστών, δημιουργία πηγών βλαστοκυττάρων (μηχανική ιστών).
