تاریخ :۹ بهمن ۱۴۰۱
همزمان سازی سلول ها در کشت سوسپانسیونی

آشنایی با انواع کشت سوسپانسیون سلولی

  • ۱- کشت بسته (Batch culture)

    کشت بسته نوعی کشت سوسپانسیون سلولی است که سلول ها در حجم ثابتی از محیط کشت، رشد می نمایند. با تقسیم و رشد سلول ها، بیوماس در سوسپانسیون سلولی افزایش می یابد تا جایی که یکی از فاکتورهای محیط کشت (وجود مواد غذایی یا اکسیژن کم شود و رشد متوقف گردد.

    سلول های کشت سوسپانسیونی، پنج مرحله زیر را در چرخه رشد طی می نمایند:

    ۱- مرحله خفته ( Lag phase): در این مرحله سلول ها برای تقسیم آماده می شوند

    ۲- مرحله تصاعدی ( Exponential phase): سرعت تقسیم سلولی در بالاترین حد خود قرار دارد.

    ۳- مرحله خطی ( Linear phase): تقسیم سلولی کند می شود ولی روند حجیم شدن سلول ها افزایش می یابد.

    ۴- مرحله کند شدن ( Deceleration phase): در این مرحله سرعت تقسیم سلول ها و همچنین حجیم شدن آنها کاهش می یابد.

    ۵- مرحله سکون ( Stationary phase): تعداد و اندازه سلول ها ثابت می ماند.

    مرحله خفته:

    زمانی است که سلول ها به محیط کشت تازه منتقل می شوند و تقسیم سلولی صورت نمی گیرد. در این مرحله ممکن است متابولیت های خاصی در سلول ها تولید شود و یا سرعت یک فعالیت فیزیولوژیکی در آنها افزایش یابد.

    فاز تصاعدی:

    پس از این مرحله، یک دوره تقسیم سلولی قرار دارد. این فاز یک محدوده زمانی کوتاه در اوایل کشت بسته است که طی آن نسبت افزایش بیوماس بر هر واحد غلظت بیوماس (سرعت رشد ویژه)، ثابت و قابل اندازه گیری می باشد. بیوماس، معمولا به تعداد سلول های موجود در هر میلی لیتر از محیط کشت اتلاق می گردد.

    مرحله خطی و کند شدن:

    پس از ۴-۳ نسل، تقسیم سلولی کاهش می یابد. با تهیه زیرکشت هر ۲ تا ۳ روز یکبار، می توان سوسپانسیون ها را به طور مداوم در مرحله تصاعدی نگهداشت.

    فاز سکون:

    سرانجام جمعیت سلولی به فاز سکون می رسد که در طی آن وزن خشک سلول ها کاهش می یابد. این مرحله، فاز انتهایی سیکل رشد در کشت بسته است که در آن، سنتز خالص بیوماس و یا افزایش تعداد سلول مشاهده نمی شود.

    دوام سلول ها در کشت سوسپانسیون سلولی:

    سلول ها ممکن است به مدت چند روز، با استفاده از مواد ذخیره ای درون سلولی و یا بازیافت متابولیت های حاصل از لیزشدن سایر سلول ها، زنده بمانند. دوام سلول ها در فاز سکون به گونه گیاه و نوع فاکتور محدود کننده رشد بستگی دارد. سلول هایی که به علت محدود شدن نیتروژن وارد مرحله سکون می شوند، نسبت به سلول هایی که در اثر کمبود کربوهیدرات ها وارد مرحله سکون میشوند، مدت طولانی تری زنده می مانند.

    زمانی که سوسپانسیون سلولی در مرحله سکون واکشت شود، سلول ها از یک فاز خفته عبور نموده و با پشت سر گذاشتن یک دوره کوتاه مدت رشد تصاعدی و یک دوره کاهش نسبی سرعت رشد، دوباره به فاز سکون وارد می شوند. قبل از آخرین مرحله، سلول ها افزایش حجم می یابند. مدت زمان مورد نیاز برای دو برابر شدن تراکم بیوماس در یک جمعیت سلولی (Tu) در کشت هایی که به خوبی تثبیت شده اند، از ۲۴ تا ۴۸ ساعت متفاوت می باشد.

    هدف کلی در کشت سوسپانسیون سلولی:

    هدف کلی در کشت سوسپانسیون سلولی، دست یافتن به جمعیتی از سلول های یکنواخت با سرعت رشد سریع است. واکشت های مکرر در محیط غذایی مناسب این خصوصیات را تضمین می کند. برای اهداف آزمایشی، سلول ها بایستی هر هفته در میان یا زودتر واکشت شوند. اندازه اینو کولوم (نرخ رقت) تعیین کننده فاز خفته خواهد بود.

    سوسپانسیون سلولی آرابیدوپسیس

    کشت سوسپانسیون سلولی در آرابیدوپسیس

    طول دوره یک کشت سوسپانسیونی به طور مطلوب، ۲-۱ هفته است، اما زمان دقیق و رقت مورد نیاز برای شروع کشت هر لاین سلولی بایستی مشخص شود. معمولا از رقت های ۱ به ۴ بعد از یک هفته یا ۱ به ۱۰ بعد از ۲ هفته برای واکشت استفاده می شود. عموما یک مقدار حداقل اینو کولوم وجود دارد که در کمتر از آن، کشت بازیافت نخواهد شد.

    جشنواره پاییزه
    جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع
    همین الآن خرید کنید

    ۲– کشت پیوسته (Continuous culture)

    کشت پیوسته کشتی است که به طور مداوم با تزریق محیط غذایی تازه تغذیه می شود، اما حجم کشت معمولا ثابت نگداشته میشود. این کشت بر دو نوع است:

    ۱) کشت پیوسته باز (Open continuous culture):

    سیستم کشت پیوسته ای است که در آن، جریان ورودی محیط کشت تازه با جریان خروجی متناظر، که برداشت سلول ها را دربر دارد، متعادل می شود. سلول ها به طور ثابت با جریان خروجی مایع به بیرون منتقل می شوند. میزان ورودی محیط کشت و میزان برداشت کشت به نحوی تنظیم می شود که سرعت رشد نزدیک به حداکثر، به طور مداوم و ثابت در کشت ها حفظ شود.

    در حالت ثبات، سرعت انتقال سلول ها به بیرون، مساوی سرعت تولید سلول های جدید در کشت است. در این نوع سوسپانسیون یک وضعیت رشد متعادل برقرار می شود. یعنی اکثر سلول ها در مرحله متابولیکی مشابهی قرار می گیرند. با ثابت نگهداشتن سرعت ورود مواد مغذی محدود کننده رشد و سرعت برداشت سلول ها و محیط کشت استفاده شده، سرعت رشد و تراکم سلول های ثابت نگه داشته می شود. سیستم های پیوسته باز خود بر دو نوعند

    الف: کموستات (Chemostat):

    که در آن سرعت رشد و تراکم سلول با ثابت نگهداشتن سرعت ورود مواد مغذی محدود کننده رشد (نیتروژن، فسفر، گلوکز) در یک حد ثابت حفظ می شود. در چنین محیط کشتی به جز مواد مغذی محدود کننده رشد، سایر اجزاء به مقادیر بالاتر از آنچه که برای حفظ سرعت رشد سلولها در حد مطلوب مورد نیاز است، موجود هستند. ماده محدود کننده رشد به نحوی تنظیم شده است که کاهش یا افزایش آن باعث کاهش یا افزایش متناظری در سرعت رشد سلول ها می شود.

    ب: توربیدوستات (Turbidiostat):

    که در آن محیط کشت تازه در پاسخ به افزایش کدری محیط کشت جریان می یابد، به طوریکه سوسپانسیون سلولی را در یک تراکم اپتیکی ثابت نگه دارد. با برداشت سلول ها از محیط، تراکم بیوماس در حد ثابتی که از قبل تعیین شده است، حفظ می شود.

    ۲) کشت پیوسته بسته ( Closed continuous culture):

    یک کشت پیوسته بسته، نوعی کشت سوسپانسیونی است که سلول ها در آن نگهداری می شوند و جریان ورودی محیط کشت تازه با جریان خروجی محیط کشت استفاده شده، متعادل می شود. سلول ها از جریان خروجی کشت به طور مکانیکی جدا گردیده و به کشت برگردانده می شوند. بنابراین در کشت پیوسته بسته، جمعیت سلولی با تداوم رشد افزایش می یابد.

    • کاربرد:

    ۱- این کشت ها، در تحقیقات تمایز سلولی که ممکن است لازم باشد سلول ها در یک محیط تنظیم شده خاص رشد نمایند و سپس به حالت زنده و بدون تقسیم نگهداری شوند، از ارزش زیادی برخوردارند.

    ۲- همچنین از این روش می توان در حالتی که متابولیت های ثانویه ای از قبیل کومارین، لیگنین، پلی ساکاریدها و مشتقات مونوترپنی توسط سوسپانسیون سلولی تولید و به مقدار قابل توجهی در محیط غذایی ترشح می شوند، استفاده کرد.

    ۳- سیستم مذکور این امکان را فراهم می آورد که فراورده تولید شده به طور پیوسته از یک بیومس ثابت استخراج شود.

    ۳- کشت نیمه پیوسته (Semi continuous culture)

    در این نوع کشت، جریان محیط کشت تازه بطور دستی طی یک فرایند تخلیه و پر کردن با فواصل زمانی زیاد کنترل می شود. بطوریکه همیشه مقداری از محیط کشت، خارج و با همان مقدار از محیط کشت تازه جایگزین می گردد. در این کشت ها اگرچه تعداد سلول ها به طور تصاعدی افزایش می یابد، اما با جایگزینی متناوب محیط کشت برداشت شده با محیط کشت تازه، تراکم سلول ها در محدوده ثابتی نگه داشته می شود. چنین کشتی را کشت باز می نامند. با این حال، در فواصل زمانی اضافه کردن محیط های غذایی جدید، هم تراکم سلولی و هم ترکیب محیط کشت، دائما در حال تغییر است.

    منبع:  کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم.

    امتیاز شما به این مقاله چقدره؟

    میانگین امتیازات ۵ از ۵

    دیدگاهتان را بنویسید

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.