انتخاب مدل های آزمایشگاهی: تک لایه برای پوست

سلول ها حداقل 3.5 میلیارد سال پیش در زمین پدید آمده اند ، اما کشف و سپس کشف این واحدهای ساختاری جادویی مدتی طول کشید. سلول ها در سال 1665 توسط رابرت هوک ، فیلسوف ، معمار و ریاضیدان طبیعی انگلیس کشف شد. اما تا سال 1839 بود که دانشمندان تصدیق کردند همه موجودات از یک یا چند سلول تشکیل شده اند. در این زمان ، سلول به عنوان واحد اساسی ساختار و عملکرد موجودات زنده تعریف شد. اگرچه تحقیقات زیست شناسی سلولی در دهه های اخیر بسیار پیشرفت کرده است ، اما موانع زیادی وجود دارد که دانش هنوز نتوانسته است از آن عبور کند تا در درک زیست شناسی سلول به مرحله بعدی برسد. دانشمندان در انزوا ، مونتاژ ، دستکاری و دستیابی به کنترل محدود بر جمعیت سلول موفق بوده اند. اما تاکنون این کار به قیمت درک ادغام و ارتباط بین جمعیت سلول انجام شده است.

اضافه کردن بر پیچیدگی ، معیشت و هموستاز سلولی اغلب گیج و اشتباه درک شده است. یک قانون طبیعی از سیستم های بیولوژیکی وجود دارد که در تلاش برای هموستاز است. که من آن را “وضعیت رضایت بیولوژیکی موقتی در شرایط خاص” تعریف می کنم. توجه داشته باشید که هموستاز لزوماً یک بیماری سالم نیست بلکه یک حالت ترجیحی است که با شرایط خاص دیکته می شود. بنابراین یک بیماری هموستاز است که برای دستیابی به بهترین شرایط در یک زمان ایجاد شده است. بسیاری هموستاز را با رکود اشتباه می گیرند. وقتی موجود زنده زنده فاقد فعالیت باشد ، زنده نیست. کم تحرکی مرگ است. هموستاز ، بنابراین ، حالت مصرف انرژی و تلاش مداوم مربوط به تغییر مداوم است و با سازگاری های مداوم در سطح سلول ، اندام و بدن تأمین می شود. فعل و انفعالات کمون و محیطی و سینتیک ، تحقیقات فعلی در دو زمینه کلیدی محدود است. سلول ها با سلول های دیگر ، انرژی ها ، مواد مغذی ، هورمون ها ، سیتوکین ها ، بیوتا و بسیاری از عوامل دیگر ارتباط برقرار می کنند و به آنها واکنش نشان می دهند ، برخی هنوز کشف نشده اند. جداسازی سلول ها ، همانطور که برای تحقیق ، دستکاری و قرار گرفتن سلول ها در محیط مصنوعی انجام شده است ، ممکن است به هیچ وجه نشان دهنده رفتار طبیعی آنها نباشد. تجزیه و تحلیل عملکرد سلول در فواصل زمانی انتخاب شده ممکن است منجر به عدم دقت اضافی در چرخه زندگی آنها شود. یک تغییر مهم که ممکن است میلی ثانیه طول بکشد و تشخیص داده نشود ، می تواند تصور غلط و نتیجه گیری نادرستی را ایجاد کند. گرچه ما می توانیم از تکنیک های موجود در حال یادگیری باشیم ، اما باید محدودیت های بزرگ بسترهای تحقیقاتی موجود را در ذهن داشته باشیم.

نگهداری جمعیت سلولها از یک سلول منفرد (در اصطلاح “خطوط سلولی”) فقط در اواسط قرن 20 به یک آزمایشگاه تبدیل شد. توانایی نگهداری سلول ها ، اجازه تکثیر و تمایز خارج از اندام و محیط بدن ، به یک مهارت مهم تبدیل شد که در مناطق مختلف تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد. سلول های رشد یافته در فرهنگ برای بقا ، رشد ، عملکرد و تکثیر به شرایط خاصی نیاز دارند. برخی از این شرایط عبارتند از:

  • بستر یا مایع مانند فلاسک یا مواد داربست ؛ پلاستیک اصلاح شده شیمیایی یا پوشش داده شده با پروتئین های ماتریس سلول اضافی.
  • محیط کشت حاوی مواد مغذی ؛
  • یک محیط مناسب مانند گاز CO2 ، دما (37 درجه سانتیگراد) ، رطوبت ؛ و
  • عقیمی که ممکن است با استفاده از تکنیک آسپتیک ، آنتی بیوتیک ها و عوامل ضد میکروبی حاصل شود.

سلولهای اصلی بدست آمده از اندام ، اصطلاحاً “سلولهای اولیه” ابتدا از یک نمونه تازه از ارگانیسم گرفته می شوند. این نمونه را می توان برای مدتی حفظ کرد و بر اساس ویژگی ها و نیازهای تحقیقاتی آن برای سایر جمعیت ها توسعه داد.

فرهنگ های سلولی را می توان به سه دسته انزوا و توسعه طبقه بندی کرد که در جدول ذکر شده است:
یک رده سلولی جاودانه از سلولهای جمع آوری شده از یک ارگانیسم چند سلولی تشکیل شده است که به طور معمول وقتی جدا شود به طور نامحدود تکثیر نمی یابد. به منظور اجازه دادن به میزان تکثیر دامنه طولانی مدت برای از بین بردن نیاز به برداشت مجدد از اندام و حفظ هویت ژنتیکی در طول آزمایش های مختلف ، این سلول ها دچار جهش می شوند. این جهش روند طبیعی پیری سلول (پیری) را از بین می برد و به آنها امکان تکثیر بیش از حد طبیعی را می دهد. از بسیاری جهات این اصلاح ژنتیکی آنها را به سلولهای سرطانی در فنوتیپ نزدیک می کند و بنابراین سلول ها می توانند برای مدت طولانی در شرایط آزمایشگاهی رشد کنند.

توجه به این نکته مهم است که چنین جهش هایی می توانند به طور طبیعی اتفاق بیفتند و چنین سلول هایی ممکن است از بافت های سرطانی جدا شوند. یا می توانند عمداً ایجاد شوند وقتی برای اهداف تجربی القا شوند. اگر برای آزمایش های مقایسه ای به جمعیت سلول های یکسان ژنتیکی نیاز باشد ، می توان سلول های جاودانه شده را شبیه سازی کرد و باعث ایجاد جمعیت کلونال شد.

طرح زیر فرآیندهای جداسازی رده های سلولی را برای کشت in vitro نشان می دهد:
همانطور که گفته شد ، همه مدلهای in vitro و ex vivo مصنوعات را ارائه می دهند زیرا از بدن جدا شده و در یک محیط غیر طبیعی قرار می گیرند. علاوه بر این ، بیشتر این سیستم ها نیاز به حفظ عقیم بودن دارند ، که هر فعالیت مرتبط با توهین به محیط زیست مانند میکروبیوم یا آلودگی را از بین می برد.

با این وجود ، گزینه هایی برای بررسی وجود دارد. جدول سمت چپ سه سیستم متداول ، مشخصات ، مزایا و محدودیت های آنها را خلاصه می کند.

مدل دیگری که اغلب استفاده می شود ، ریزنمونه ها است. یعنی استفاده از پوست تازه کنده شده برای مطالعه اثر تعامل با مواد تشکیل دهنده یا فرمولاسیون. اگرچه استفاده از پوست تازه انسان ممکن است گزینه نهایی برای تحقیق به نظر برسد زیرا یک بافت واقعی است ، اما این گزینه چند محدودیت اساسی را ارائه می دهد:

  • تنوع جمعیت برای اهمیت آماری به حجم نمونه زیادی نیاز دارد.
  • بافت از بدن جدا می شود ، بنابراین به گردش خون متصل نیست ، هیچ لایه برداری رخ نمی دهد. و
  • موانع نظارتی ، بدست آوردن مشکل است و هنگام تازه بودن باید با آن کار کنید.

تا همین اواخر ، به دلیل پیچیدگی عملکردی و فعالیت آنها ، کار با سلولهای جدا شده از سلول تقریباً غیرممکن بود. پیشرفت های اخیر باعث ایجاد انواع مختلفی از مدل های جالب برای بررسی تأثیر ترکیبات و فرمولاسیون ها بر ترشح سبوم و سایر عملکردها در مدل های سلول های گلبولی شده است. گلبولهای انسانی کشت شده ویژگیهای مهم سلولهای سلولی را حفظ می کنند ، اگرچه در شرایط آزمایشگاهی تحت یک تمایز پایانه ناقص قرار می گیرند.

با گذشت سالها ، اصلاحات در این روش باعث بهبود فرهنگ سلولهای انسانی در شرایط آزمایشگاهی شده است ، اما سلولهای بنیادی کشت اولیه هنوز هم می توانند برای بیش از شش گذرگاه حفظ شوند.

رده های سلولی غدد سباسه انسان جاودانه SZ95 ، SEB-1 و Seb-E6E7 در سال های اخیر توسعه یافته است ، که اجازه استخراج تعداد زیادی از سلولهای گسیخته از فرهنگ اهدا کننده یکسان را می دهد. مطالعه گلبولهای انسانی کشت شده در شرایط آزمایشگاهی به ابزاری مفید در بررسی فعالیت و تنظیم غده سباسه و درک مکانیسمهای پاتوفیزیولوژیک و درمان آکنه و سایر بیماریهای مرتبط با غده سباسه تبدیل شده است.

اگرچه چنین مدلی می تواند برای غربالگری اولیه بسیار مثر باشد ، اما ممکن است محدودیت هایی را ایجاد کند که دلیل آن جداسازی صرف ، تغییرات مرتبط با جاودانگی ، از دست دادن محل قرارگیری آن در غده ، تغییرات در سنتز لیپیدها ، دشواری جداسازی چربی های چربی و لایه شاخی و به طور یکسان

یک مدل پیشرفته تر می تواند از غده چربی انسانی جدا شده استفاده کند. کشت کل غده چربی در مقایسه با کشت تک لایه سبوسیت مزایای مختلفی دارد.

به عنوان مثال ، با حفظ ساختار سه بعدی ، به ترتیب می توان تکثیر و سنتز لیپیدها را به ترتیب در لایه های پایه و متفاوت سلول بررسی کرد. مزیت دیگر نسبت به مدل حیوانی که ممکن است با مو مرتبط باشد ، چنین سیستمی اجازه تحویل ترکیبات بالقوه مهار کننده سبوم به غده را می دهد بنابراین فعالیت بیولوژیکی بدون هیچ مانعی قابل ارزیابی است.

به طور خلاصه سیستم های بیولوژیکی سلولی in vitro و ex vivo در دسترس هستند و به طور گسترده در تحقیقات بنیادی و صنعتی استفاده می شوند. این یک روش مقرون به صرفه و نسبتاً ساده برای درک آبشارهای بیولوژیکی در نظر گرفته شده است.

با این حال ، در هر آزمایش چنین مواردی باید رعایت شود:

  • انتخاب دقیق مدل ؛
  • شرایط فرهنگ؛
  • پروتکل دقیق
  • نقطه زمان آزمایش شده
  • مسیرهای بیولوژیکی ؛
  • روش های تحلیلی؛
  • کنترل ها – مثبت ، منفی ، فعالیت های قابل فروش را می شناسند. و
  • سازگاری ژنتیک و ژنتیک در دسته های مختلف.

یک پروتکل با دقت طراحی و اجرا می تواند تفاوت بین یک سرمایه گذاری موفق و شکست را ایجاد کند.


نوا دایان

مالک
دکتر ناوا دایان LLC

Nava Dayan Ph.D. صاحب دکتر ناوا دایان LLC ، یک مشاوره علوم و تحقیقات پوست و ارائه خدمات به صنایع دارویی ، آرایشی و بهداشتی و مراقبت های شخصی است. او 25 سال تجربه در بخش مراقبت از پوست ، و بیش از 150 اعتبار انتشار دارد. تلفن: 201-206-7341؛ پست الکترونیکی: [email protected]

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>