زراعة الخلايا الأولية

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

زراعة الخلايا الأولية هي زراعة الخلايا المُستخلصة حديثًا من كائن حي متعدد الخلايا خارج الجسم الحي، على عكس زراعة سلالات الخلايا المُخلَّدة . وبشكل عام، تُعتبر زراعة الخلايا الأولية أكثر تمثيلًا للأنسجة الحية من سلالات الخلايا، وهذا مُعترف به قانونيًا في بعض الدول مثل المملكة المتحدة ( قانون الأنسجة البشرية لعام 2004 ). [ 1 ] مع ذلك، تتطلب الخلايا الأولية بيئة مناسبة وظروفًا غذائية ملائمة للنمو، وبعد عدد معين من الانقسامات، تكتسب نمطًا ظاهريًا للشيخوخة ، مما يؤدي إلى توقف دورة الخلية بشكل لا رجعة فيه. [ 2 ] ينبع توليد سلالات الخلايا من هذين السببين. يمكن أن تُخلَّد الخلايا الأولية إما تلقائيًا (مثل خلايا هيلا ) أو عن طريق التعديل الجيني (مثل خلايا هيك )، وعندها تُصبح سلالات خلوية يُمكن زراعتها بشكل متكرر إلى ما لا نهاية. [ 3 ]

بسبب متطلباتها المتعلقة بالبقاء، لم تنتشر زراعة الخلايا الأولية على نطاق واسع حتى العقد الأول من الألفية الثانية. تتميز هذه الزراعة بعدة مزايا مقارنةً بخطوط الخلايا، بما في ذلك تمثيل أفضل للتغاير الخلوي للأنسجة، وملف تعريف أكثر دقة للنسخ الجيني والبروتيني (خاصةً عند زراعتها في بيئة ثلاثية الأبعاد)، واستجابات وظيفية أكثر واقعية، بما في ذلك الاستجابات الدوائية. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] في المقابل، من المعروف أن خطوط الخلايا الخالدة تصبح متجانسة من خلال الانتقاء الطبيعي لمجموعات فرعية محددة ، وتخضع للانحراف الوراثي ، وتكتسب تشوهات جينية . في كثير من الحالات، تم تشخيص خطوط الخلايا بشكل خاطئ، أو تلوثت بخلايا أخرى، أو أصيبت بالميكوبلازما ، وهي بكتيريا صغيرة داخل الخلايا ظلت غير مكتشفة لعقود. [ 4 ] [ 7 ]

عندما يتم عزل الأنسجة الكاملة أو الجزئية وحفظها خارج الجسم الحي ، يُطلق على هذه العملية اسم زراعة الأنسجة الأولية . وتشمل المصطلحات الأكثر تحديدًا زراعة الأنسجة العضوية، [ 8 ] وشرائح الأنسجة، [ 9 ] والقطع المستأصلة . [ 10 ]

تُعدّ مزارع الخلايا العصبية الأولية خلايا تُجمع من دماغ الكائن الحي. على سبيل المثال، يمكن استخدامها عند دراسة تأثير المواد على حيوية الخلايا، والتي قد تُشكّل فيما بعد علاجات محتملة لاضطرابات الدماغ. [ 11 ]

مزارع أحادية الطبقة

تشير زراعة الخلايا أحادية الطبقة إلى زراعة الخلايا في طبقة واحدة مسطحة على سطح طبق زراعة أو ركيزة. في هذه الزراعة، تلتصق الخلايا بالركيزة وتنتشر في ترتيب ثنائي الأبعاد. يُستخدم هذا النوع من زراعة الخلايا بشكل شائع في المختبرات لأغراض متنوعة، تشمل البحث العلمي، واختبار الأدوية، والتكنولوجيا الحيوية.

تشمل السمات الرئيسية للزراعات أحادية الطبقة ما يلي:

  • النمو ثنائي الأبعاد: تنمو الخلايا في مزارع الطبقة الأحادية في مستوى واحد، ملتصقة بسطح وعاء الزراعة. يتيح هذا الترتيب المسطح سهولة مراقبة الخلايا الفردية ومعالجتها. [ 12 ]
  • الالتصاق بالركيزة: تلتصق الخلايا بسطح طبق أو قارورة الاستزراع، ويمكن أن تتأثر نموها وسلوكها بخصائص الركيزة. بعبارة أخرى، في استزراع الخلايا، يصف الالتصاق بالركيزة قدرة الخلية على الالتصاق بسطح ما والتكاثر. وتتوسط العديد من العناصر، بما في ذلك طاقة السطح، وتضاريس الركيزة، وخشونتها، عملية التصاق الخلايا. [ 13 ] وقد ركزت دراسة أسطح البوليمر الاصطناعية ذات المؤشرات الكيميائية والطوبولوجية والميكانيكية المتغيرة التي تنظم أنشطة الخلايا، على التفاعل بين الأسطح الخارجية والخلايا. [ 13 ] وفي دراسة نُشرت في مجلة RSC Advances عام 2021، تم فحص تأثير الخشونة وطاقة السطح على التصاق الخلايا ونموها. وقد كشفت الدراسة أن الظروف الأكثر فائدة لالتصاق الخلايا ونموها وتكاثرها بشكل فعال هي طاقة سطح معتدلة ونسبة خشونة متوسطة. [ 13 ]
  • تكاثر الخلايا: يمكن للخلايا في المزارع أحادية الطبقة أن تخضع للانقسام الخلوي والتكاثر. هذه الخاصية ضرورية للدراسات التجريبية وإنتاج عدد أكبر من الخلايا لإجراء التحليلات اللاحقة. [ 12 ]
  • الملاحظة والتصوير: إن الطبيعة ثنائية الأبعاد للمزارع أحادية الطبقة تجعلها ملائمة للملاحظة والتصوير المجهري. يستطيع الباحثون بسهولة رؤية الخلايا، ودراسة شكلها، ومراقبة التغيرات بمرور الوقت. [ 12 ]
  • تمايز الخلايا: اعتمادًا على نوع الخلية وظروف الاستزراع، يمكن استخدام مزارع الطبقة الأحادية لتحفيز تمايز الخلايا. وهذا أمر بالغ الأهمية في دراسة عمليات النمو ووظائف الأنسجة المتخصصة. [ 12 ]

زراعة الخلايا أحادية الطبقة للعلاج الشخصي

يُعد سرطان الغدة الدرقية أكثر أنواع سرطانات الغدد الصماء شيوعًا . وتشكل خلايا الغدة الدرقية المتمايزة، التي تنشأ من خلايا الغدة الدرقية الجريبية، أكثر من 90% من إجمالي خلايا الغدة الدرقية. ومن أمثلة خلايا الغدة الدرقية المتمايزة: سرطان الغدة الدرقية الحليمي، وسرطان الغدة الدرقية الجريبي، وسرطان الغدة الدرقية من نوع خلايا هيرثل. أما سرطان الغدة الدرقية الكشمي، فيشكل 1% من حالات سرطان الغدة الدرقية، ويتسبب في 15-40% من وفيات سرطان الغدة الدرقية. [ 14 ]

تُعدّ الوفيات من أكبر العقبات التي تواجه أساليب العلاج الحالية ضد سرطان الغدة الدرقية المتمايز أو سرطان الغدة الدرقية الكشمي العدواني. ولا تُعدّ هذه الاستراتيجيات فعّالة تمامًا في مواجهة هذه الحالات. وقد شهدت السنوات الأخيرة تقدّمًا في فهمنا للأسس الجزيئية والوراثية لتطوّر سرطان الغدة الدرقية، فضلًا عن ظهور أدوية جديدة، مثل مثبطات التيروزين كيناز (TKIs)، التي تستهدف الكينازات السرطانية أو كينازات الإشارة المرتبطة بتكاثر الخلايا. [ 14 ]

استُخدمت في النماذج ما قبل السريرية خطوط خلايا الغدة الدرقية المعزولة من الخلايا السرطانية، والتي تم اختيارها لارتفاع معدل تكاثرها في المختبر. ونتيجةً لتكيفها مع ظروف النمو في المختبر، تفقد هذه الخلايا الخصائص المميزة للورم الأصلي. وبسبب هذه العوامل، توجد قيود كبيرة على استخدام هذه الخطوط الخلوية. ومؤخرًا، تم إنشاء مزارع أحادية الطبقة من الخلايا البشرية الأولية ، ودُرست خصائصها البيولوجية. علاوة على ذلك، فبينما يُمكن الآن إنشاء مزارع الخلايا البشرية الأولية من عينات خزعة بالإبرة الدقيقة من سرطان الغدة الدرقية المتمايز أو سرطان الغدة الدرقية الكشمي العدواني، كانت خلايا سرطان الغدة الدرقية الأولية تُستخلص سابقًا فقط عن طريق الخزعات الجراحية. وبدون استخدام أدوية غير فعالة، يُمكن أن يُساعد اختبار العديد من مثبطات التيروزين كيناز في المختبر على المرضى بشكل فردي في تطوير علاجات جديدة مُخصصة. [ 14 ]

محددات زراعة الطبقة الأحادية ودوافعها:

يبحث العلماء في نماذج جديدة قادرة على محاكاة بنية ووظيفة الأعضاء البشرية بدقة أكبر، وذلك بسبب محدودية تقنيات زراعة الخلايا أحادية الطبقة. وقد أدت التحسينات التي طرأت على البروتوكولات مؤخراً إلى ابتكار هياكل ثلاثية الأبعاد شبيهة بالأعضاء تُعرف باسم "العضيات"، والتي تُظهر خصائص أعضائها الحقيقية المقابلة، مثل السمات المورفولوجية والأنشطة الوظيفية والاستجابات الفردية لمسببات الأمراض المختلفة . [ 15 ]

بروتوكول زراعة الخلايا

لإجراء الدراسات المختبرية بشكل صحيح، يجب تحسين بروتوكول زراعة الخلايا لسلالة خلوية معينة. قد تختلف أفضل ظروف الزراعة لسلالات الخلايا المختلفة اختلافًا كبيرًا نظرًا لتنوع الأورام الخبيثة للخلايا الجرثومية. [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جيراغتي آر جيه، كيبس-ديفيس إيه، ديفيس جيه إم، داونورد جيه، فريشني آر آي، كنيزيفيتش آي، وآخرون  . (سبتمبر 2014). "إرشادات استخدام خطوط الخلايا في البحوث الطبية الحيوية" . المجلة البريطانية للسرطان . 111 (6): 1021-1046 . doi : 10.1038 / bjc.2014.166 . PMC 4453835. PMID 25117809 .  
  2. ↑ كامبيسي ج، دآدا دي فاجانا ف (سبتمبر 2007). "الشيخوخة الخلوية: عندما تحدث أشياء سيئة للخلايا السليمة". مراجعات الطبيعة. بيولوجيا الخلية الجزيئية . 8 (9): 729-740 . doi : 10.1038/nrm2233 . PMID 17667954. S2CID 15664931 .  
  3. ↑ فريشني، ر. إ.، وفريشني، م. ج.، محرران. (1996). زراعة الخلايا الخالدة . نيويورك: وايلي-ليس. ISBN 978-0-471-12134-3.
  4. 1 2 جيليه جيه بي، فارما إس، جوتسمان إم إم (أبريل 2013). "الأهمية السريرية لسلالات الخلايا السرطانية" . مجلة المعهد الوطني للسرطان . 105 (7): 452-458 . doi : 10.1093/jnci/djt007 . PMC 3691946. PMID 23434901 .  
  5. ↑ كري آي إيه، غلايشر إس، هارفي إيه إل (أغسطس 2010). "فعالية العوامل المضادة للسرطان في خطوط الخلايا مقابل أنسجة الورم الأولي البشري". الرأي الحالي في علم الأدوية . 10 (4): 375-379 . doi : 10.1016/j.coph.2010.05.001 . PMID 20570561 . 
  6. ↑ تيرياك هـ، بيلو ب، إنجل د د، بلينكر د، ديشين أ، سومرفيل ت د، وآخرون . (سبتمبر 2018). " تحديد خصائص العضيات يكشف عن استجابات مشتركة للعلاج الكيميائي في سرطان البنكرياس" . مجلة اكتشاف السرطان . 8 (9): 1112-1129 . doi : 10.1158/2159-8290.CD-18-0349 . PMC 6125219. PMID 29853643 .   
  7. ↑ فريق عمل منظمة تطوير معايير مجموعة مزارع الأنماط الأمريكية ASN-0002 (يونيو 2010). "التعرف الخاطئ على سلالات الخلايا: بداية النهاية". مجلة Nature Reviews. Cancer . 10 (6): 441–448 . doi : 10.1038/nrc2852 . PMID 20448633. S2CID 1904739 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. ↑ فايرا ف، فيديل ج، باين س، فاسولي إ، زادرا ج، بيلي د، وآخرون . (مايو 2010). "نموذج ما قبل السريري للزراعة العضوية النمطية لتحديد الخصائص الدوائية للأورام البشرية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 107 (18): 8352-8356 . Bibcode : 2010PNAS..107.8352V . doi : 10.1073 / pnas.0907676107 . PMC 2889536. PMID 20404174 .   
  9. ↑ ماير تي جي، نايبال كيه إيه، ياغر إيه، فان جنت دي سي (يونيو 2017). " أنظمة زراعة الأورام خارج الجسم الحي لاختبار الأدوية الوظيفية والتنبؤ بالاستجابة للعلاج" . مجلة العلوم المستقبلية المفتوحة . 3 (2): FSO190. doi : 10.4155/fsoa-2017-0003 . PMC 5481868. PMID 28670477 .  
  10. ↑ كارانزا توريس IE، Guzmán-Delgado NE، كورونادو-مارتينيز C، Bañuelos-García JI، Viveros-Valdez E، Morán-Martínez J، Carranza-Rosales P (2015). "الاستزراع العضوي للنباتات المستأصلة لأورام الثدي كنظام متعدد الخلايا لفحص المركبات الطبيعية ذات القدرة المضادة للأورام" . بيوميد الدولية للأبحاث . 2015 618021. دوى : 10.1155/2015/618021 . بمك 4449881 . بميد 26075250 .  
  11. ↑ ستام ف، فلورين ليند س، شروف أ، زيلروث س، نايلاندر إ، جيسينغ ج، وآخرون . (أكتوبر 2022). "يُعكس تأثير السمية الناجمة عن بيروكسيد الهيدروجين بواسطة مثبط IRAP الحلقي الكبير HA08 في مزارع خلايا الحصين الأولية" . قضايا حالية في البيولوجيا الجزيئية . 44 (10): 5000-5012 . doi : 10.3390/cimb44100340 . PMC 9601255. PMID 36286055 .   
  12. 1 2 3 4 هاريس، أندرو ر.؛ بيتر، لويك؛ بيليس، جوليان؛ باوم، باز؛ كابلا، ألكسندر ج.؛ شاراس، غيوم ت. (2012-10-09). "توصيف ميكانيكا طبقات الخلايا الأحادية المستنبتة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 109 (41): 16449-16454 . Bibcode : 2012PNAS..10916449H . doi : 10.1073 / pnas.1213301109 . ISSN 0027-8424 . PMC 3478631. PMID 22991459 .   
  13. ماجهي ، ب .؛ برياداراشيني، ب.؛ سين، أ.ك. (2021). " تأثير طاقة السطح وخشونته على التصاق الخلايا ونموها - تعديل سطحي سهل لتحسين زراعة الخلايا" . RSC Advances . 11 (25): 15467-15476 . Bibcode : 2021RSCAd..1115467M . doi : 10.1039/D1RA02402G . ISSN 2046-2069 . PMC 8698786. PMID 35424027 .   
  14. 1 2 3 فلاحي، بوباك؛ فيراري، سيلفيا مارتينا؛ ايليا، جيوسي. راغوزا، فرانشيسكا؛ باتريزيو، أرماندو؛ بابارو، سابرينا روزاريا؛ مارون، جياني؛ جالدييرو، ماريا روزاريا؛ جوجليلمي، جيوفاني؛ فوديس، رودي؛ كريستودو، ألفونسو؛ أنتونيلي ، أليساندرو (فبراير 2022). "مزارع الخلايا الأولية للعلاج الشخصي في سرطان الغدة الدرقية العدواني من أصل جريبي" . ندوات في بيولوجيا السرطان . 79 : 203– 216. دوى : 10.1016/j.semcancer.2020.06.013 . اتش دي ال : 11568/1051741 . بميد 32569821 . 
  15. ↑ حيدري، زهرة؛ معينفازيري، فريدة؛ أغاروال، تارون؛ بويان، باريا؛ شبيشكا، اناستازيا؛ مايتي، تاباس ك.؛ تيماشيف، بيتر؛ بهارفند، حسين؛ فوسوغ ، مسعود (ديسمبر 2021). "العضويات: طريقة جديدة في نمذجة المرض" . التصميم الحيوي والتصنيع . 4 (4): 689-716 . دوى : 10.1007 / s42242-021-00150-7 . ISSN 2096-5524 . بمك 8349706 . بميد 34395032 .   
  16. ↑ لافين، جون ت.؛ أماترودا، جيمس ف.؛ باغروديا، أديتيا (2021)، "تقنيات زراعة خلايا أورام الخلايا الجرثومية" ، في باغروديا، أديتيا؛ أماترودا، جيمس ف. (محرران)، أورام الخلايا الجرثومية الخصوية ، المجلد 2195، نيويورك، نيويورك: سبرينغر الولايات المتحدة، الصفحات 65-76 ، doi : 10.1007/978-1-0716-0860-9_5 ، ISBN   978-1-0716-0859-3PMID 32852757 ، تاريخ الاسترجاع 2024-01-03