Różnica między pierwotną a wtórną kulturą komórkową

Kluczowa różnica - pierwotna vs. wtórna hodowla komórkowa
 

Zanim omówimy różnicę między pierwotną a wtórną kulturą komórkową, najpierw krótko zdefiniujmy, czym jest kultura komórkowa. Hodowla komórkowa to proces usuwania komórek ze zwierzęcia lub rośliny, a następnie wzrostu w sztucznie kontrolowanym środowisku. Komórki mogą być bezpośrednio usuwane z tkanki i dezagregowane metodami enzymatycznymi lub mechanicznymi lub mogą pochodzić z kultury, która została już ustanowiona. Kluczowa różnica między pierwotną a wtórną kulturą komórkową polega na tym komórki do pierwotnej hodowli komórkowej są uzyskiwane bezpośrednio z tkanki zwierzęcej lub roślinnej, podczas komórki do wtórnej hodowli komórkowej są uzyskiwane z już ustalonej pierwotnej kultury. Dlatego kultura wtórna to nowa kultura wywodząca się z kultury pierwotnej.

Przyjrzyjmy się bliżej znaczeniu pierwotnej i wtórnej kultury komórkowej, aby lepiej je odróżnić.

Co to jest hodowla komórek pierwotnych?

Pierwotna hodowla komórkowa polega na oddzieleniu komórek od tkanek rodzicielskich zwierząt lub roślin poprzez enzymatyczne lub mechaniczne środki i utrzymanie wzrostu komórek w odpowiednim podłożu w szklanych lub plastikowych pojemnikach w kontrolowanych warunkach środowiskowych. Komórki w hodowli pierwotnej mają ten sam kariotyp (liczbę i wygląd chromosomów w jądrze komórki eukariotycznej) jak komórki w pierwotnej tkance. Pierwotną hodowlę komórkową można podzielić na dwie na podstawie rodzaju komórek użytych w hodowli.

• Komórka zależna lub adherentna - komórki te wymagają przywiązania do wzrostu. Przylegające komórki zwykle pochodzą z tkanek narządów, na przykład z nerki, w której komórki są nieruchome i osadzone w tkance łącznej.

• Komórki niezależne lub zawieszone - komórki te nie wymagają przyłączenia do wzrostu. Innymi słowy, komórki te nie przyczepiają się do powierzchni naczynia hodowlanego. Wszystkie kultury zawiesinowe pochodzą z komórek układu krwionośnego; na przykład limfocyt białych krwinek jest zawieszony w osoczu.

Komórki pochodzące z pierwotnych kultur mają ograniczoną żywotność. Komórki nie mogą być przechowywane w nieskończoność z kilku powodów. Zwiększenie liczby komórek w hodowli pierwotnej doprowadzi do wyczerpania substratu i składników odżywczych. Ponadto aktywność komórkowa będzie stopniowo zwiększać poziom toksycznych metabolitów w hodowli, hamując dalszy wzrost komórek.

Na tym etapie należy przeprowadzić wtórną lub subkulturę, aby zapewnić ciągły wzrost komórek.

Co to jest hodowla komórek wtórnych?

Jak opisano powyżej, gdy komórki w przylegających hodowlach zajmują cały dostępny substrat lub gdy komórki w hodowlach zawiesinowych przekraczają zdolność pożywki do wspierania dalszego wzrostu, proliferacja komórek zaczyna się zmniejszać lub całkowicie zanikać. Aby utrzymać optymalną gęstość komórek dla dalszego wzrostu i stymulować dalszą proliferację, pierwotną hodowlę należy poddać subkulturze. Ten proces jest znany jako hodowla komórek wtórnych.

Podczas hodowli komórek wtórnych komórki z hodowli pierwotnej przenosi się do nowego naczynia ze świeżą pożywką wzrostową. Proces ten polega na usunięciu wcześniejszych pożywek wzrostowych i oddzieleniu przyczepionych komórek w przylegających hodowlach pierwotnych. Hodowla komórek wtórnych jest okresowo wymagana, aby zapewnić komórkom rosnącą przestrzeń i świeże składniki odżywcze, tym samym przedłużając żywotność komórek i rozszerzając liczbę komórek w hodowli.

Wtórne hodowanie pewnej objętości pierwotnej kultury do równej objętości świeżej pożywki wzrostowej pozwala na długotrwałe utrzymanie linii komórkowych. Wtórne hodowanie w większej objętości świeżego podłoża wzrostowego jest praktykowane w celu zwiększenia liczby komórek, na przykład w procesach przemysłowych lub eksperymentach naukowych.

Jaka jest różnica między pierwotną kulturą komórkową a wtórną kulturą komórkową?

Ponieważ teraz zrozumieliśmy oba te terminy osobno, porównamy je w celu znalezienia innych różnic między nimi.

Kiedy stosować pierwotną i / lub wtórną hodowlę komórkową

Zależy to od tego, czego chcesz się nauczyć i jakiego rodzaju eksperyment przeprowadzasz.

Podstawowa hodowla komórkowa: Jest to proces stosowany do hodowli komórek z danej tkanki rodzicielskiej. Komórki w pierwotnej hodowli będą miały skończoną żywotność z powodu wyczerpania substratu i składników odżywczych oraz nagromadzenia toksyn wraz ze wzrostem populacji. Hodowla pierwotna, pomimo technik rozdziału stosowanych w procesie izolacji, może zawierać kilka rodzajów komórek. Jednak może to nie stanowić problemu we wszystkich typach eksperymentów iw takich przypadkach można zastosować samą kulturę podstawową.

Wtórna hodowla komórkowa:  Zwykle liczba komórek uzyskanych z hodowli pierwotnej jest niewystarczająca w eksperymentach. Wtórna hodowla komórkowa daje możliwość powiększenia populacji komórek, a także przedłużenia życia. Umożliwia dalszą selekcję komórek za pomocą selektywnej pożywki i umożliwia jednorodność genotypową i fenotypową w populacji. Ten proces służy do generowania replikowanych kultur w celu podstawowej charakteryzacji, konserwacji i eksperymentów.

Podobieństwo do tkanki rodzicielskiej

Podstawowa hodowla komórkowa: Komórki do pierwotnej hodowli komórkowej są uzyskiwane bezpośrednio z tkanki zwierzęcej lub roślinnej. W związku z tym komórki w hodowli pierwotnej bardzo przypominają tkankę rodzicielską, a zatem odpowiedź biologiczna może być bliższa sytuacji in vivo niż w przypadku hodowli komórek wtórnych.

Wtórna hodowla komórkowa: Wtórna hodowla komórkowa pochodzi z pierwotnej hodowli komórkowej. Chociaż hodowla podrzędna wydłuża żywotność komórek, istnieje możliwość, że po kilku fazach komórki mogą zostać transformowane lub mogą utracić kontrolę nad niepodzielnym dzieleniem się więcej niż określoną liczbę razy. Może to być spowodowane mutacjami lub zmianami genetycznymi w komórkach pierwotnych podczas podhodowli. Na przykład niektóre mikroorganizmy mają tendencję do dostosowywania się do warunków hodowli, które w większości różnią się od środowiska naturalnego, poprzez zmianę ich biologii.

Proces hodowli - uzyskiwanie komórek

Podstawowa hodowla komórkowa: W pierwotnej hodowli komórkowej tkanka zwierzęca lub roślinna przechodzi fazy płukania, wycinania oraz dezagregacji mechanicznej lub enzymatycznej. Zdezagregowana tkanka będzie zawierać wiele różnych typów komórek, co może wymagać zastosowania techniki rozdzielania w celu wyizolowania interesujących komórek.

Wtórna hodowla komórkowa: W hodowli komórek wtórnych, jeśli kultura pierwotna jest kulturą przylegającą, pierwszym krokiem jest odłączenie komórek od przyłączenia (powierzchni naczynia hodowlanego) za pomocą środków mechanicznych lub enzymatycznych. Następnie komórki należy oddzielić od siebie, aby utworzyć zawiesinę pojedynczych komórek.

Liczba komórek w kulturze

Podstawowa hodowla komórkowa: Nie jest pożądane posiadanie absolutnej zawiesiny pojedynczych komórek, ponieważ wiele komórek pierwotnych lepiej przeżywa w małych skupiskach.

Wtórna hodowla komórkowa: Wystarczy wygenerować zawiesinę pojedynczych komórek.

Żywotność kultury

Podstawowa hodowla komórkowa: Kultury pierwotnych komórek mają skończoną żywotność. Jak wyjaśniono powyżej, dzieje się tak, ponieważ wzrost komórek wyczerpuje substrat i składniki odżywcze i prowadzi do akumulacji toksycznych metabolitów. W rezultacie stopniowo spada tempo wzrostu komórek, co prowadzi do śmierci komórek.

Wtórna hodowla komórkowa: Wtórna hodowla komórkowa wydłuża żywotność komórek. Okresowe podhodowle mogą wytwarzać nieśmiertelne komórki poprzez transformację lub modyfikację genetyczną komórek pierwotnych.

Ryzyko zanieczyszczenia

Podstawowa hodowla komórkowa: Hodowle pierwotnych komórek są trudniejsze w pielęgnacji. Zasadniczo pierwotne kultury komórkowe potrzebują bogatej mieszanki aminokwasów, mikroelementów, niektórych hormonów i czynników wzrostu. W rezultacie ryzyko zanieczyszczenia pierwotnych kultur komórkowych jest wyższe niż wtórnych kultur komórkowych.

Wtórna hodowla komórkowa: Wtórne hodowle komórkowe są stosunkowo łatwe w utrzymaniu, a ryzyko zanieczyszczenia jest niższe niż w pierwotnych hodowlach komórkowych.

W tym artykule próbowaliśmy zrozumieć pojęcia pierwotna hodowla komórkowa i wtórna hodowla komórkowa, a następnie porównanie w celu uwidocznienia kluczowych różnic między nimi. Podstawowa różnica polega na sposobie pozyskiwania komórek z hodowli; komórki do pierwotnej hodowli komórkowej są uzyskiwane bezpośrednio z tkanki zwierzęcej lub roślinnej, podczas gdy komórki do wtórnej hodowli komórkowej są uzyskiwane z już ustalonej pierwotnej kultury.

Bibliografia: Podstawy hodowli komórek - Podręcznik Invitrogen i Gibco Freshney, R. I. (2006). Podstawowe zasady kultury komórkowej. Centrum Onkologii i Farmakologii Stosowanej.   Zdjęcie dzięki uprzejmości: „Cell Culture” Umberto Salvagnin (CC BY 2.0) przez Flickr