سیر تا پیاز کشت سه بعدی سلول
کشت سه بعدی سلول؛ یکی از مناسب ترین روش های کشت سلول در آزمایشگاه های زیست شناسی محسوب می‌شود که استفاده از آن به طور عجیبی در حال گسترش است. شاید با خودتان بگویید کشت سلولی چیست که کشت سه بعدی سلول چه باشد؟! اصلا مگر سلول نخود و لوبیا است که آن را بکارند؟!
سوال خوب و به جایی است و پاسخگویی به آن خالی از لطف نیست. از همین رو؛ تصمیم گرفته ایم که این مطلب را با عشق برایتان تدارک دیده و سوالات شکل گرفته در ذهنتان را یکی پس از دیگری پاسخ دهیم. سوالاتی که شاید در ابتدای امر پیچیده و دشوار به نظر برسند، اما همین که اصل مطلب را درک کنید؛ متوجه می شوید که شوخی ای بیش نبوده اند!
آشنایی با مفهوم کشت سلولی
بی‌شک شما هم بارها اصطلاح کشت سلولی را از این وَر و آن وَر شنیده‌اید؛ بدون آن که بدانید کشت سلولی به چه معناست و هدف از انجام آن چیست؟!
کشت سلولی که نقل بسیاری از محافل علمی شده، به پروسه‌ای اطلاق می‌گردد که طی آن سلول را از محیط کنونی‌اش جدا و به محیطی با شرایط مناسب‌تر منتقل می‌نمایند. سلول ها در این محیط مصنوعی به رشد خود ادامه می دهند. محققان نیز رفتار آن ها را در واکنش به محیط بررسی کرده و بر این اساس، به نتایج مهمی دست پیدا می کنند. نتایجی که گاها سرنوشت علم را دگرگون نموده و پیشرفت های شگرفی را در این جهان بی انتها رقم می زنند.
اهدافی که کشت سلولی برای تحقق آن ها تلاش می کند!
کشت سلولی اهداف متعدد و متنوع بسیاری را دنبال می کند که از جمله مهم ترین آن ها می توان موارد زیر را برشمرد:
- ارزیابی سلول ها از منظر رشد
- ارزیابی سلول ها از منظر توقف رشد
- ارزیابی سلول ها از منظر نیازهای غذایی
- ارزیابی تغییرات مورفولوژی سلول ها در زیر میکروسکوپ
- …
گیریم که از نیازهای غذایی سلول ها آگاه شدیم و از تغییرات مورفولوژی آن ها در زیر میکروسکوپ سر در آوردیم. خُب که چه؟!
شاید این اطلاعات از دیدگاه شما پوچ و به دردنخور به نظر برسد، اما نظر محققان و دانشمندان چیز دیگری است. آن‌ها برای این که بتوانند چرخه رشد سلولی را بررسی، رشد سلول‌های سرطانی را کنترل و بیان ژن‌ها را ارزیابی کنند؛ چاره‌ای جز کشت سلول در خارج از بدن ندارند. کشت سلولی مطالعه نوع و سرعت رشد سلول ها را بسیار ساده و بی دردسر می کند. البته ساده و بی دردسر برای آنان که در این کار دستی دارند، نه برای کسانی که از دور نظاره گر ماجرا هستند!
تا بدین جا کم و بیش با مفهوم کشت سلولی و اهداف انجام آن آشنا شدیم. اکنون وقت آن فرا رسیده که برگردیم سراغ مبحث اصلی و کشت سه بعدی سلول ها را مورد بحث و بررسی قرار دهیم. برای یادگیری یک مطلب جانانه آماده اید؟!
هر آنچه باید درباره کشت سه بعدی سلول بدانید!
اگر اهل آزمایشگاه باشید، به احتمال قریب به یقین می دانید که کشت سلولی به روش های مختلفی قابل انجام است. هر یک از این روش ها کاربرد و خواص منحصر به فردی داشته و طرفداران خاص خود را دارد. کشت سه بعدی سلول یکی از کارآمدترین این روش ها محسوب می شود که در ادامه سیر تا پیازش را کف دستتان می گذاریم.
کشت سه بعدی سلول عبارت است از کشت سلول های زنده در دستگاه های میکرو مونتاژ شده و پشتیبانی کننده. این نوع کشت زمینه ای را فراهم می‌سازد که سلول ها بتوانند با چارچوب خارج سلولی اطراف خود در هر سه بعد تعامل داشته باشند. رشد سلول های شرکت کننده در این تکنیک با استفاده از داربست نگهدارنده یا بدون استفاده از آن امکان پذیر است.
کشت سه بعدی سلول با کشت دو بعدی که یک روش سنتی و منسوخ محسوب می گردد، در تضاد است. مایلید کشت دو بعدی سلول را به طور مختصر، اما مفید مورد بررسی قرار دهیم تا درک تفاوت‌های آن با کشت سه بعدی برایتان مثل آب خوردن ساده شود؟!
کشت دو بعدی سلول در یک نگاه کلی
کشت دو بعدی سلول که امروزه از دور رقابت ها کنار رفته؛ تا همین چند وقت پیش اسم و رسم و برو، بیایی برای خودش داشت. در این روشِ فراموش شده، سلول ها را از محیط کنونی جدا نموده و به صورت تک لایه به سطح صاف پلیت یا فلاسک آزمایشگاهی می‌چسبانند تا رشد کنند. تنظیم تک لایه سلول‌های حاضر در این فرآیند، زمینه ای را فراهم می سازد که به طور همگن از مواد مغذی و سایر فاکتورهای رشد موجود در محیط برخوردار گردند.
مقایسه سلول‌های رشد یافته در این روش با سلول‌های موجود در داخل بدن، حاکی از آن است که سلول‌ها در محیط مصنوعی جدید ظاهری کشیده‌تر و مسطح‌تر به خود می‌گیرند. مورفولوژی غیر طبیعی سلول ها در این نوع کشت سلولی، تاثیر قابل توجهی بر بسیاری از فرآیندهای سلولی دارد. فرآیندهایی همچون تکثیر سلولی، بیان ژن، تمایز سلولی و…! این موضوع موجب شده که رفتار سلول ها با عکس العمل مورد انتظار از آن ها در بدن، متفاوت باشد.
برگردیم سر اصل مطلب
برخلاف کشت دو بعدی که بعد از کلی دردسر سلول را روی فلاسک یا پلیت می چسبانند تا رشد کند؛ در کشت سه بعدی سلول، آن را داخل یک ماتریس یا یک محیط معلق کروی شکل رشد می دهند. فعل و انفعالات سلول ها در این محیط بسیار مشابه واکنش هایی است که در محیط بدن از خود به نمایش می گذارند. این موضوع موجب شده که مورفولوژی سلول ها در تکنیک کشت سه بعدی شکلی طبیعی داشته باشد.
اگر جویای سرعت تکثیر سلول‌ها در کشت سه بعدی هستید، باید خدمتتان عرض کنیم میزان تکثیر سلول‌ها در این روش کمتر از سرعت تکثیر آن‌ها در کشت دو بعدی است.
دلایل استفاده از کشت سه بعدی سلول
تا پیش از پیدایش کشت سه بعدی سلول، محققان به منظور مطالعه مکانیسم های سلولی از کشت دو بعدی استفاده می کردند. این روش بسیار ساده تر و مقرون به صرفه تر از چیزی بود که محققان بی دلیل از آن روی برگردانند. زمان گذشت و ایرادات وارد بر روش کشت دو بعدی دانشمندان را بر آن داشت که روش بهتری برای انجام آزمایشاتشان دست و پا کنند. روشی به نام کشت سه بعدی سلول!
شاید باور نکنید؛ اما حقیقتا هرچه از افزایش بی حد و حصر محبوبیت تکنیک کشت سه بعدی سلول در دهه اخیر برایتان بگوییم، حق مطلب را ادا نکرده ایم. این روش دردسرهای خاص خودش را دارد و در عین حال مانند همنوع دو بعدی خود ارزان نیست. با این وجود از آن رو که از نظر فیزیولوژی مرتبط‌تر بوده و بافت درونی را دقیق‌تر به نمایش می گذارد؛ به گزینه اول و آخر محققان تبدیل شده است.
کاربردها و موارد مصرف
علاقه مندان به انجام امور آزمایشگاهی که به احتمال قریب به یقین شما هم جزئشان هستید؛ در جریان استفاده فزاینده مدل های کشت سه بعدی سلول در کاربردهای زیر هستند:
- درک مکانیسم بیماری ها
- کشف درمان های دارویی اثرگذار
- غربالگری داروهای مولکولی کوچک
- دستکاری ژنتیکی به منظور درک مسیرهای بیماری
- پیش بینی اثربخشی یا سمیت درمان های دارویی
آشنایی مختصر با تکنیک های کشت سه بعدی سلول
همان گونه که پیش تر نیز اشاره کردیم، کشت سه بعدی سلول به دو طریق با داربست نگهدارنده و بدون داربست نگهدارنده قابل انجام است. در ادامه هر یک از این روش ها را معرفی و به طور مختصر مورد بحث و بررسی قرار می دهیم.
کشت سه بعدی با استفاده از داربست نگهدارنده
در این روش سلول ها را در یک داربست نگهدارنده می کارند. بدین ترتیب امکان رشد آن ها در تمامی جهات میسر می گردد. رایج ترین داربست های استفاده شده در این تکنیک به قرار زیرند:
- هیدروژل ها
- ماتریس های بی اثر
کشت سه بعدی بدون استفاده از داربست نگهدارنده
تکثیر سلول ها در روش های کشت سه بعدی بدون استفاده از داربست به صورت خوشه ای یا کروی صورت می پذیرد. رایج ترین روش های کشت سه بعدی بدون به کارگیری داربست نگهدارنده عبارتند از:
- صفحات دارای چسبندگی ناچیز
- قطره معلق
