57. Монослойные и суспензионные клеточные культуры. Типы культуральных систем для непроточных и проточных культур.

Монослойные культуры

Это культуры, которые растут в один слой и если их вовремя не пересадить, то погибают. В случае монослойных культур необходимо проводить систематические пассажи клеток, используя для этого культуры предыдущего рассева или музейные клетки, сохранившиеся в условиях консервации.

Первичные клетки, которые делятся в культуре, могут претерпевать так называемое контактное торможение движения. Когда две клетки приближаются друг к другу, то в зоне контакта прекращаются специфические движения клеточной мембраны. Первичные клетки, следовательно, не могут расти друг над другом, и в большинстве случаев достижение полного монослоя сопровождается прекращением клеточных делений.

Большинство клеток млекопитающих могут расти только в виде монослоя, будучи прикрепленными к субстрату, другим клеткам или стеклу.

Монослойные культуры имеют ряд преимуществ, являющихся предпосылками их широкого использования:

1. выделение секретируемого продукта многими клетками осуществляется эффективнее в случае их прикрепления к субстрату;

2. возможность быстрой и легкой замены питательной среды; возможность сопоставления времени и количества среды с периодом роста клеток или временем наработки продукта;

3. обеспечение наибольшей гибкости исследований, поскольку в монослой могут быть введены любые типы клеток;

4. достижение искусственно высокой плотности клеток с использованием перфузионной техники;

5. возможность использования одной и той же аппаратуры с разным отношением клетки-среда, легко изменяемым в ходе эксперимента.

Однако при использовании монослойных культур выявляются и недостатки:

1. сложность масштабирования;

2. отсутствие информативности визуального анализа;

3. трудности с определением и поддержанием таких параметров, как кислотность и содержание О₂ и обеспечением гомогенности культуры клеток;

4. необходимость значительных пространств.

Суспензионные культуры

Для наращивания клеточной массы удобнее использовать не монослойные, а суспензионные культуры. Как правило, клетки, отделившиеся от субстрата, на котором они росли, неспособны к росту в суспензии и быстро деградируют. Но если некоторые клетки культивировать во вращающемся флаконе (2 об/мин), не дающем возможности прикрепления клеток к поверхности, в среде, содержащей метилцеллюлозу, предотвращающую агрегацию клеток, можно получить жизнеспособные суспензионные клеточные штаммы.

Суспензионное культивирование первичных и перевиваемых клеточных линий проводят в роллерных установках или ферментерах.

Суспензионное культивирование дает, по меньшей мере, 2-3-х кратную экономию питательных сред, по сравнению с общепринятым стационарным монослойным культивированием при полном исключении дорогостоящих протеолитических ферментов и буферных растворов. Кроме того, суспензионные культуры представляются предпочтительными с точки зрения получения больших количеств биомассы.

Непроточные культуры. Обычный тип культур, в котором клетки вводят в фиксированный объем среды. Эти системы пригодны для культивирования клеток как в монослое, так и в суспензии. По мере роста клеток в среде культивирования происходит исчерпание питательных веществ и накопление метаболитов – следовательно, среда должна постоянно меняться, что, в свою очередь, приводит к изменению клеточного метаболизма (физиологической дифференцировке). Системы непроточных культур характеризуются в той или иной степени накоплением отходов и непостоянством внешних условий.

Способы увеличения продолжительности жизни культур:

а) прерывистый – часть культуры заменяется равным объемом свежей среды;

б) постоянный – объем культуры постоянно увеличивается с низкой скоростью, а небольшие порции клеток периодически удаляются;

в) перфузионный – постоянное поступление свежей среды в культуру и одновременное удаление равного объема использованной бесклеточной среды.

Проточные культуры. Проточные культуры обеспечивают истинные гомеостатические условия без изменения концентрации питательных веществ и метаболитов, а также числа клеток. Это единственная система, в которой все клетки гомогенны и сохраняют гомогенность в течение длительно периода, что имеет очень важное значение в физиологических исследованиях. Однако использование таких культур для получения клеточных продуктов невыгодно с экономической точки зрения. Системы, пригодны для суспензионных культур и монослойных культур на микроносителях.