کشت دو بعدی سلول و هر آنچه لازم است درباره آن بدانید!
جداسازی و کشت سلولی که به عنوان یکی از رایج‌ترین روش‌های انجام آن می‌توان به کشت دو بعدی سلول اشاره کرد، یکی از مهم‌ترین فعالیت‌های پایه‌ای در آزمایشگاه‌ها محسوب می‌گردد. بگذارید خیلی کوتاه و جمع و جور کشت سلولی را برایتان شرح دهیم تا درک کشت دو بعدی سلول برایتان پیچیده و دشوار نباشد. این یک پیش نیاز مهم است، ساده و بی تفاوت از کنار آن عبور نکنید که حسابی متضرر می شوید!
کشت سلولی را در چند جمله کوتاه قورت دهید!
اگر تا به حال نمی دانستید؛ اکنون باید بدانید که کشت سلولی یکی از کاربردی ترین تکنیک های به کار گرفته شده در آزمایشگاه های زیست شناسی می باشد. در این تکنیک که دست بر قضا تعداد طرفداران آن در دنیای علم دوست امروز فَت و فراوان است؛ سلول را از محیط کنونی جدا می نماید. سپس در اقدامی هدفمند سلول جدا شده را به محیطی با شرایط ایده آل تر انتقال می دهند. در روش کشت سلولی که از حق نگذریم، جهان بی انتهای علم را با پیشرفت های شگرفی رو به رو نموده؛ محیطی مشابه بدن موجود زنده فراهم می سازند. سپس سلول را به این محیط منتقل نموده و بدین ترتیب امکان تقسیم و رشد آن را مهیا می کنند.
شاید برایتان عجیب و غیر قابل باور به نظر برسد، اما سلولهای تکثیر شده یِ حاصل از انجام این کارِ به ظاهر ساده؛ از حقایق کاربردی بسیاری پرده بر می‌دارند. برای مثال، این سلول ها بررسی مسیرهای مولکولی سلول های گوناگون بدن جانداران را امکان پذیر می سازند. همچنین پیگیری تاثیر دارو بر مکانیسم های سلولی را ممکن ساخته و در توالی یابی ژنوم و کلونینگ به کار گرفته می شوند. اگر از کلمات قلمبه سلمبه اخیر سر در نمی آورید، سریعا سراغ موتور جستجوی گوگل رفته و در مورد آن ها سرچ کنید تا در گمراهی نمانید!
تا بدین جا آنقدری که کارتان را راه بیندازد؛ با کشت سلولی آشنا شده اید. حال وقت آن است که برویم سراغِ مفهومِ اصلیِ بحث و به بررسی کشت دو بعدی سلول بپردازیم. اگر عاشق علوم آزمایشگاهی هستید و دوست دارید از جیک و پوک مبحث کشت سلولی و انواع و اقسام آن سر در بیاورید، تیترهای داغ بعدی را از دست ندهید!
آشنایی با کشت دو بعدی سلول
در آزمایشگاه های زیست شناسی، کشت سلولی را به روش های متعدد و متنوعی انجام می دهند. اگر بگوییم کشت دو بعدی سلول مرسوم ترین روش رشد سلول ها در محیط آزمایشگاه است، نه اغراق کرده ایم و نه گزاف گفته ایم. در این تکنیک، سلول ها را از محیط فعلی جدا نموده و آن ها را بر روی سطحی صاف کشت می کنند. این سطح ممکن است پتری دیش، فلاسک یا پلیت باشد. منظورمان فلاسک آزمایشگاهی است. یک وقت نروید سراغ فلاسک چای و در آشپزخانه برای کشت دو بعدی سلول تلاش کنید که پروژه از همین الان شکست خورده به حساب می آید!
ظروف نام برده محیط های کشت مناسبی دارند که سلول را وادار به تکثیر نموده و امکان رشد آن را در یک لایه فراهم می‌سازند. سال‌هاست که محققان روش کشت دو بعدی سلول را که در عین سادگی، بسیار کم هزینه است؛ برگزیده و از طریق آن به نگهداری سلول‌ها و انجام آزمایشات گوناگون می‌پردازند. یکی از جذاب ترین این آزمایشات که نتایج فوق العاده ای را رقم زده، آزمایش پاسخ های سلولی به کاندیداهای دارویی می باشد.
امان از دست نامردِ روزگار…
اگرچه عجیب و غریب و غیر قابل باور، اما این یک حقیقت است که کشت دو بعدی سلول نشان دهنده سلول های واقعی نیست. به عبارت ساده تر؛ این روش ساختار طبیعی بافت را منعکس نکرده و به همین دلیل قادر به نمایش کامل تعاملات سلول با سلول و سلول با محیط نیست.
می دانیم کمی تا قسمتی سردرگم شدید. با این حال ناچاریم بگوییم که رشد سلول‌ها بر روی یک سطح صاف مثل پتری دیش، فلاسک یا پلیت روش مناسبی برای درک نحوه رشد و عملکرد سلولهای موجود در بدن جانداران زنده نیست. یعنی نه شما و نه هیچ یک از محققان نام آشنای دنیا، نمی‌توانید یک لایه سلول را روی یک پلیت آزمایشگاهی کشت کرده و مدعی شوید که شاهکار کرده اید. قبلا می توانستید، اما الان به لطف پیدایش روش های جدید که به نتایج فوقِ دقیق ختم می شوند، نمی توانید. بی شک اگر این روش پر از دردسرهای کوچک و بزرگ بود و ته جیب محققان را خالی می‌کرد، عنوان بهترین روش کشت سلولی را از آنِ خودش می نمود. اما حیف و صد حیف که چنین نیست و این، از آن ارزان هایی است که بی علت ارزان نیست!
با این اوصافی که تا بدین جا شرح دادیم، تکلیف کشت سلولی چه می شود؟ آیا محققان باید بی خیال نتایج طلایی حاصل از این تکنیک فوق‌العاده شوند و قید بررسی نحوه رشد و عملکرد سلولهای موجود در بدن انسان و سایر جانوران را بزنند؟! راه بهتری وجود ندارد؟!
معلوم است که دارد. مگر می شود علم برای چنین موضوع مهمی راهکار نداشته باشد؟! دارد، آن هم چه راهکاری! موافقید سراغش رفته و موشکافی اش کنیم؟!
کشت سه بعدی سلولی؛ جایگزینی درخور شأن برای کشت دو بعدیِ منسوخ شده!
با منسوخ شدن کشت دو بعدی، کشت سه بعدی روی کار آمد و سروصدای زیادی در جامعه علمی امروز که پیشرفت آن در حوزه آزمایشگاهی خارق‌العاده است؛ به پا کرد. اگرچه قدمت کشت سه بعدی آنقدرها زیاد نیست، اما از آن جا که ساختار بافت و سلول در این روش بهتر تقلید می گردد؛ توانسته است به محبوبیت برسد. سلول هایی که سعادت و لیاقت حضور در این نوع کشت را پیدا می کنند، قادر به تعامل با محیط اطراف در هر سه بعد هستند. جالب و در عین حال لازم است بدانید که سلول های حاضر در این فرآیند در پایان رشد خود، به شکل یک کره در می آیند!
در کشت سه بعدی برخلاف کشت دو بعدی سلول، رشد سلول‌ها نه به صورت تک لایه و بر سطح یک شیشه یا فلاسک؛ بلکه از طریق داربست‌های نگهدارنده صورت می‌پذیرد. در این روش برای این که یک بافت بر اساس شیوه های مرسوم در مهندسی بافت ساخته شود، طراحی یک داربست با ساختار فیزیکی الزامی است. داربست ساخته شده باید به گونه ای باشد که:
- امکان چسبندگی ساده و بی دردسر سلول ها به داربست مهیا باشد.
- امکان مهاجرت سلولی فراهم باشد.
- تکثیر سلولی و تمایز آن به سادگی قابل انجام باشد.
کلیه این موارد دست به دست هم داده و یک محیط سه بعدی مطلوب را برای رشد و ارتباطات سلولی که در نهایت منجر به بازسازی بافت می‌گردند، پدید می‌آورند. برخی از مهم ترین داربست ها به قرار زیرند:
- هیدروژل ها
- مواد سخت پلیمری
- الیاف شیشه آبدوست
دست نگه دارید…
اگر فکر می کنید کشت سه بعدی سلولی تنها به روش هایی که از طریق داربست انجام می شوند، منتهی می گردد؛ سخت در اشتباهید. رویکردهایی از کشت سه بعدی سلولی وجود دارند که در پروسه انجام آن ها خبری از داربست نیست. این رویکردها که طرفداران بسیاری داشته و کاربردهای فراوانی دارد، بر خود تجمع سلول ها متکی می باشند. روش قطره معلق یکی از معروف ترین روش های کشت سه بعدی سلول بدون استفاده از داربست است. سلول های شرکت کننده در این روش، نیروهای گرانشی و کشش سطحی را در راستای تشکیل توده های سلولی مورد استفاده قرار می دهند.
تفاوت ظروف حرف کمی نیست!
یکی از اصلی‌ترین تفاوت‌هایی که موجب تمایز میان کشت دو بعدی سلول و کشت سه بعدی می‌گردد، ظروف و تجهیزاتی است که در پروسه کشت به کار گرفته می شوند. همان گونه که پیش تر نیز اشاره کردیم، در کشت دو بعدی سلول از ظروفی همچون پتری دیش، فلاسک یا پلیت استفاده می شود. این در حالی است که در کشت سه بعدی به طور گسترده ای از بیوراکتورها که از چسبیدن سلول به سطوح پیشگیری می کنند، استفاده می شود. گفتنی است که این ظروف باعث می شوند که سلول ها به صورت کروی در محلول قرار بگیرند.
کشت سلولی دو بعدی
کشت سلولی دو بعدی رایج‌ترین روش رشد سلول‌ها در آزمایشگاه است. به این ترتیب که سلول‌ها روی سطوح صاف (معمولاً پتری دیش، فلاسک‌ها یا پلیت‌ها) کاشته می‌شوند. این ظروف حاوی محیط کشت‌هایی هستند که تکثیر سلولی را تشویق کرده و باعث می‌شوند سلول در یک لایه رشد کند. سال‌هاست که کشت سلولی دوبعدی روشی ساده و کم‌هزینه را برای نگهداری سلول‌ها و انجام آزمایش‌ها به دانشمندان ارائه کرده است (مانند آزمایش پاسخ‌های سلولی به کاندیدهای دارویی).
اما کشت سلول دو بعدی، نمایانگر سلولهای واقعی نیستند و رشد سلول روی یک سطح صاف راه خوبی برای درک چگونگی رشد و عملکرد سلول ها در بدن انسان یا موجودات زنده نیست.
به همین دلیل در سال‌های اخیر، با پیشرفت علم و فناوری در حوزه پزشکی و آزمایشگاهی، تکنیک‌های کشت سلول سه بعدی، سر و صدای زیادی در جامعه علمی به پا کرده است فدر کشت سلول سه بعدی، ساختار بافت و سلول بهتر تقلید می‌شود. همچنین سلول‌ها در کشت سلول سه بعدی می‌توانند با محیط اطراف خود در هر سه بعد تعامل داشته باشند و اغلب به‌گونه‌ای رشد می‌کنند که فرم یک کره را تشکیل دهند.
در کشت دو بعدی معمولاً سلول‌ها به صورت تک لایه روی شیشه یا فلاسک‌های آزمایشگاهی رشد می‌کنند، درحالی که در کشت سلول سه بعدی، سلول‌ها با استفاده از داربست‌های نگهدارنده، رشد می‌کنند.
مهم‌ترین مزیت کشت سلول سه بعدی این است که آنچه داخل بدن اتفاق می‌افتد را بهتر شبیه‌سازی می‌کند. با ایجاد سیستم‌های پیچیده، که توسط کانال‌های میکروسیال به هم مرتبط شده‌اند، کشت‌های سه بعدی می‌توانند نحوه تعامل انواع مختلف سلول را شبیه‌سازی کنند.
علاوه بر این، ساختار سه بعدی دسترسی راحت‌تری را به ترکیبات ضروری ( مانند اکسیژن، مواد مغذی و متابولیت‌ها) فراهم می‌کند، به گونه‌ای که منعکس کننده یک سیستم in vivo است.
