Hur går cellodling till?
Cellodlingstekniken har utvecklats mycket snabbt de senaste årtiondena, vilket har gjort det möjligt att odla allt fler celltyper, styra cellernas utveckling, ge cellerna önskade egenskaper genom att förändra deras gener och att odla olika celltyper tillsammans. De celler som ska odlas måste tas från någon vävnad, antingen från en människa eller från ett djur. Vissa celler behåller bara sina egenskaper under en kortare tid. Andra har anpassats till cellodling och kan odlas i obegränsad tid. Dessa kallas cell-linjer. Priset är att de förlorar normala egenskaper.
Sedan 1950-talet har man kunnat odla däggdjursceller i näringslösningar och fått dem att överleva en tid utanför kroppen. Men dagens cellodling har inte mycket gemensamt med den tidens cellodling. Mycket av det man kan göra med celler idag, kunde man inte ens föreställa sig för 20-25 år sidan. Och utvecklingen går framåt i rasande takt.
För grundläggande fakta om celler, klicka här>>
Celler från människor eller djur
Mänskliga celler kan man få vid operationer efter att personen ifråga har gett sitt medgivande, det kan antingen vara normala, friska celler eller tumörceller. Skall man ta celler från djur måste de avlivas eller så tas cellerna från djur som avlivats i annat syfte. Både normala celler och tumörceller kan odlas. Normala celler dör eller ändrar egenskaper efter kanske 5-10 delningar, medan tumörceller har evigt liv om de behandlas rätt.
Även normala celler kan omvandlas till odödliga (transformerade) celler i kulturen. I och med transformationen omvandlas cellerna till tumörceller. En av tumörcellernas egenskaper är att de kan fortsätta att dela sig hur länge som helst. En stabil cellkultur som fortsätter att dela sig i obegränsad tid, utan att ändra egenskaper, kallas för kontinuelig cellinje. Nackdelen med transformerade celler är att de är förändrade och inte har alla de egenskaper som normala celler har i organismen. Numera kan man dock, med hjälp av genteknik , föra in önskade gener i en cellinjes celler, för att få dem att likna normala celler - eller åtminstone få de egenskaper som behövs i det enskilda projektet.
Ibland kan det vara nödvändigt att odla helt färska celler i s k primära cellkulturer. Dessa celler kommer från ett djur som dödats, eller från en människa i samband med operation. Denna typ av kultur kan inte, som cellinjerna, tillväxa och dela sig i det oändliga. Därför måste man regelbundet preparera nya kulturer från det organ man är intresserad av. Det händer också att djur "förprepareras" genom att genmodifieras eller behandlas med olika ämnen, och sedan avlivas för att forskaren vill undersöka celler eller vävnad. Ibland används färskt material (det kallas ofta "ex vivo"-försök), eller så odlas cellerna vidare, ibland med målet att etablera en cellinje.
Odling av stamceller ger stort hopp om nya, bättre cellmodeller för forskning och testverksamhet i framtiden. Stamceller är cellernas "ursprungsceller". De första celler som bildas i ett befruktat ägg, är stamceller och kan utvecklas till att bli alla typer av celler i kroppen. Ju fler gånger cellerna har delats, desto mer specialiserade blir cellerna. Det finns stamceller även i den vuxna kroppen, men de är specialiserade mot en viss inriktning, t ex att bilda olika blodceller.
De mänskliga stamceller som odlats är ofta cellinjer som utvecklats från foster (överblivna vid in vitro-befruktning eller från aborter). Forskare försöker nu komma på bästa sätten att odla cellerna och styra deras utveckling till specialiserade celler, för att få exakt de celler som önskas i projekten. Att lära sig styra cellernas utveckling är ett forskningsområde i sig.
Cellerna måste odlas i rätt miljö
Cellerna odlas i plastflaskor eller -skålar. Man försöker så långt som möjligt att efterlikna cellernas normala miljö i organismen. T ex växer cellerna bäst vid 37ºC (kroppstemperatur). Cellerna odlas i ett cellodlingsmedium, en näringslösning som måste ha rätt pH (7.2-7.4) och innehålla alla de näringsämnen som cellerna behöver för att tillväxa och dela sig. För att cellerna skall få tillräckligt med näringsämnen måste odlingsmediet bytas med jämna mellanrum.
Efter några dagar eller veckors odling är botten på odlingskärlet helt täckt av celler. Eftersom cellerna inte mår bra när de växer för tätt måsta man se till att göra kulturen glesare. För att göra detta måste man lossa alla celler från underlaget, man säger att man subkultiverar kulturen. När cellerna har lossats från ytan med ett enzym (trypsin) kan man späda ut cellsuspensionen och så ut den glesare på ett större antal odlingskärl. Cellerna tillväxer nu i de nya odlingskärlen tills de täcker hela odlingsytan och då är det dags för en ny subkultivering. Odlar man kontinuerliga cell-linjer kan denna process fortsätta hur länge som helst. Behöver man inte använda cellerna under en period kan de frysas ned, och när man behöver dem är det bara att tina upp dem och fortsätta odlingen.
En del celler har speciella behov som behöver tillgodoses vid odling. De kanske behöver odlas på ett speciellt underlag, har behov av särskilda näring eller hormoner eller behöver odlas tillsammans med andra celltyper.
De cellkulturer som odlas upp kan användas för olika ändamål t ex för att giftighetstesta kemikalier och i forskning. Den allra största delen av t ex cancerforskning sker idag med cellkulturer, inte med försöksdjur. Celler kan också användas för att producera biologiska substanser som vaccin och vissa hormoner och används vid utveckling av läkemedel.
En del celler kan odlas ihop och bilda en vävnad liknande den i kroppen. På så sätt kan t ex hud odlas upp för transplantation, men även användas i forskning. På sikt hoppas forskare till och med kunna odla hela organ för transplantation och forskning, men det ligger ännu långt fram i tiden.
Viktigt att veta vad som finns i odlingsskålen
Det är viktigt att veta exakt vad som finns i odlingen. När flera celltyper odlas tillsammans är det inte ovanligt att en celltyp tar över. Cellerna kan lätt infekteras med bakterier eller jäst. De kan också ändra egenskaper efter en tid i provrör. Det är därför viktigt att både hålla en mycket god hygien och kontroll över sina odlingar. Då och då bör man undersöka vad som egentligen finns i odlingsskålen och kontrollera vilka egenskaper cellerna har. Det kallas karaktärisering och görs med en kombination av olika analysmetoder.
Att undersöka cellerna
En mängd olika tekniker finns för att undersöka cellerna under odling och vid försök. Mikroskåpet är ett ovärdeligt verktyg. Proverna kan märkas in med olika färgämnen för att det ska gå att se saker i cellerna, t ex cellkärnorna, som bara är tusendels millimeter stora. Med elektronmikroskåp kan ännu mindre celldelar ses. För att se ännu mindre delar, t ex hur atomerna sitter ihop, behövs röntgenkristallografi.
Olika analysmetoder används för att undersöka vilka proteiner som cellerna producerar och med nya tekniker kan man undersöka vilka gener som är aktiva i cellerna.
Toxicogenomik
Toxicogenomik är en ny forskningsdisciplin som kombinerar de nya teknologierna för att studera gener och genuttryck med metoder som indikerar skadliga mekanismer och egenskaper hos giftiga eller misstänkt giftiga ämnen.
För studier av ämnens giftighet används de nya metoderna för att hitta samband mellan typen av genuttryck och den giftiga effekten hos kemikalier med känd giftighet. Man försöker få fram ett mönster för genuttrycken vid en viss typ av påverkan, t ex genom att se vilka gener som är aktiverade och vilka som är inaktiverade, om cellernas tillväxt är påverkad eller om cellmembranet är skadat. När man sedan fått mönstren för en mängd olika skadliga mekanismer kan man börja testa okända kemikalier.
Celler utsätts för den okända kemikalien, varefter DNA arrayteknik används för att få reda på vilka av våra ca 30 000 gener som aktiveras eller inaktiveras av den okända kemikalien. Detta mönster av aktiverade och inaktiverade gener jämförs med kända mönster för olika typer av påverkan på cellen (t ex påverkan på tillväxten), och man kan få en indikation på vad en exponering av den okända kemikalien kan leda till.
På samma sätt analyserar man och jämför celler från friska personer med celler från människor med vissa sjukdomar, för att få inblick i vilka gener som är involverade i olika sjukdomstillstånd.
DNA arraytekniken kommer troligen inom en snar framtid att kompletteras med så kallad proteinprofilering, vilket innebär att man analyserar proteinextrakt från ett prov, och försöker identifiera de enskilda proteinerna. Redan nu byggs enorma databaser över proteiner upp, för att vara till hjälp vid identifiering av proteinerna och deras uppgifter. Med den kombinerade informationen får man en ännu bättre bild av cellens funktion.
För grundläggande fakta om celler, klicka här >>
