scan0150

19. HODOWLE KOMÓREK ROŚLINNYCH I ZWIERZĘCYCH

Hodowle komórek roślinnych i zwierzęcych są specyficznymi działami biotechnologii. W odróżnieniu do biotechnologii wykorzystujących drobnoustroje, a więc organizmy dostosowane do samodzielnego bytowania, w przypadku hodowli komórek zwierzęcych i roślinnych, komórki rosną w warunkach sztucznych: nie wewnątrz tkanki, ale oddzielone od niej. Wymaga to specjalnych technik i dbałości gdyż komórki takie są bardzo wrażliwe na środowisko. Zainteresowanie hodowlami komórek oraz tkanek jest bardzo duże, zaś obszar zastosowań tych technik zwiększa się systematycznie.

Można mówić o pewnym wydzielonym, specyficznym obszarze biotechnologii związanym z rozwojem i wykorzystaniem metod hodowli komórek.

Różnice między hodowlą komórek roślinnych i zwierzęcych są zasadnicze i dlatego zostaną one omówione osobno.

19.1. Hodowle komórek zwierzęcych

Hodowle komórek zwierzęcych polegają na kultywowaniu wyodrębnionych komórek pochodzących z tkanek lub płynów ustrojowych. Komórki takie rozwijają się w warunkach odmiennych od naturalnych. Pojedyncze komórki uzyskuje się w wyniku mechanicznego, chemicznego lub enzymatycznego rozdrobnienia odpowiedniej tkanki. Tak uzyskane komórki noszą nazwę kultury pierwotnej. Komórki wyodrębnione z kultury pierwotnej i przeniesione do świeżej pożywki noszą nazwę kultury wtórnej. Operację przenoszenia komórek do świeżego medium można powtarzać wielokrotnie, uzyskując tzw. linię komórkową. Zwykle wzrost kultury wtórnej jest ograniczony i po pewnym czasie zanika. W specyficznych wypadkach uzyskuje tzw. ciągłą linię komórkową, tzn. komórki zdolne do nieograniczonej replikacji in vitro. Komórki takie różnią się od komórek pierwotnych wieloma własnościami, ich metabolizm również może być zmieniony.

Czynniki sprawiające, że powstaje ciągła linia komórkowa nie są dokładnie poznane.

Obecnie w wielu laboratoriach istnieją dostępne ciągłe linie komórkowe wykorzystywane zarówno do celów badawczych, jak również produkcyjnych. Wiele ciągłych linii uzyskuje się z komórek rakowatych.

W hodowli komórek zwierzęcych stosowane są dwie techniki: na stałym nośniku i wgłębna. Niektóre komórki, tzw. powierzchniowo zależne, rosną na powierzchni fazy stałej tworząc monowarstwę. Komórki te wymagają stałego nośnika.

Znane są też komórki zdolne do wzrostu w roztworze, podobnie jak bakterie. Dla tego typu komórek można stosować hodowlę wgłębną.

Podstawowe znaczenie dla hodowli komórek zwierzęcych ma pożywka, w której prowadzona jest hodowla. Podstawowymi składnikami pożywki są:

-    osocze, zwykle jest to osocze cielęce w ilości 5-10%. Jest to bardzo drogi składnik pożywki. Osocze spełnia kilka funkcji: chroni komórki przed uszkodzeniami mechanicznymi, stymuluje podział komórek, stymuluje zaczepianie komórek do podłoża w przypadku komórek powierzchniowo zależnych, dostarcza niektórych składników, np. globuliny, hormonów;

-    roztwór odżywczy zawierający glukozę, aminokwasy, witaminy i sole mineralne;

-    dodatki, głównie antybiotyki chroniące przed infekcją bakteryjną lub grzybową, np. penicylina przeciw bakteriom Gram—dodatnim, nystatyna przeciw grzybom, gentramycyna lub tetracyklina przeciw mykoplazmom. Dalej przedstawiono szczegółowo techniki hodowlane, stosowane dla różnego typu komórek.

19.1.1. Hodowle w monowarstwie

Najpopularniejszą techniką stosowaną do hodowli w monowarstwie są tzw. hodowle powtarzalne (multiplay processcs) prowadzone w różnego typu butelkach, np. butelkach Rouxe o pojemności 0,5-1 dm³. Stosuje się też płytki Petriego. Komórki rosną na wewnętrznej powierzchni ścianki butelek. Butelki częściowo napełnione pożywką, ułożone są poziomo na rolkach i obracane. W ten sposób uzyskuje się natlenienie hodowli i jednocześnie dostępność substancji odżywczych.

Zwiększenie skali jest stosunkowo proste, gdyż wystarczy zwiększyć liczbę butelek w szarży. Znane są inkubatory zawierające 7000 butelek.

Stosuje się również tzw. mikronośniki. Są to małe cząsteczki, np. średnicy 0,2 mm. różnego typu materiałów o własnościach sorpcyjnych takich jak dekstran, syntetyczne polimery, pochodne celułozy, np. DEAE Saphadex pokryty kolodium. Hodowle prowadzi się na skalę mi krotce hniczną w standardowych fermentorach o pojemności do 500 dm³. W celu uniknięcia negatywne-