सेल कल्चर परिस्थितियों पर अत्यधिक निर्भर है। वे प्रत्येक कोशिका प्रकार के लिए भिन्न होते हैं, लेकिन आमतौर पर एक सब्सट्रेट या माध्यम के साथ एक उपयुक्त पोत होता है जो आवश्यक पोषक तत्व (एमिनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट, विटामिन, खनिज), वृद्धि कारक, हार्मोन और गैस (सीओ 2, ओ 2) प्रदान करता है और भौतिक को नियंत्रित करता है। -रासायनिक वातावरण (बफर पीएच, आसमाटिक दबाव, तापमान)। अधिकांश कोशिकाओं को सतह या कृत्रिम सब्सट्रेट (चिपकने वाला या मोनोलेयर संस्कृति) की आवश्यकता होती है, जबकि अन्य को संस्कृति माध्यम (निलंबन संस्कृति) में स्वतंत्र रूप से प्रचारित किया जा सकता है। अधिकांश कोशिकाओं का जीवनकाल आनुवंशिक रूप से निर्धारित होता है, लेकिन कुछ सेल संस्कृतियों को अमर कोशिकाओं में बदल दिया गया है जो कि इष्टतम स्थितियों के बनने पर अनिश्चित काल तक पुन: उत्पन्न होंगी।
परिभाषा
एसयहाँ परिभाषा बहुत सरल है। व्यवहार में, "सेल कल्चर" शब्द अब बहुकोशिकीय यूकेरियोट्स, विशेष रूप से पशु कोशिकाओं से प्राप्त कोशिकाओं की खेती को संदर्भित करता है, जैसा कि अन्य प्रकार की संस्कृति के विपरीत है। ऐतिहासिक विकास और संस्कृति के तरीके ऊतक संस्कृति और अंग संस्कृति से निकटता से संबंधित हैं। वायरस कल्चर भी कोशिकाओं के साथ वायरस के मेजबान के रूप में जुड़ा हुआ है।
इतिहास
मूल ऊतक स्रोत से अलग कोशिकाओं को प्राप्त करने और संवर्धन करने के लिए प्रयोगशाला तकनीक 20 वीं शताब्दी के मध्य में और अधिक मजबूत हो गई। इस क्षेत्र में मुख्य सफलताएँ येल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने हासिल की हैं।
मिड-सेंचुरी ब्रेकथ्रू
मूल रूप से, कई खतरनाक वायरस के लिए रामबाण खोजने के लिए कोशिकाओं को प्राप्त करने और संवर्धन करने का अभ्यास किया गया था। कई शोधकर्ताओं ने पता लगाया है कि वायरस के कई प्रकार कृत्रिम रूप से विकसित पशु कोशिकाओं या यहां तक कि विशेष फ्लास्क में स्वायत्त रूप से रखे गए पूरे अंगों पर सुरक्षित रूप से रह सकते हैं, पनप सकते हैं और गुणा कर सकते हैं। एक नियम के रूप में, जानवरों के अंगों की कोशिकाएं जो मनुष्यों के जितना करीब हो सके, ऐसे परीक्षणों के लिए उपयोग की जाती हैं - उदाहरण के लिए, चिंपैंजी जैसे उच्च प्राइमेट। ये सभी खोजें 1940 के दशक में की गई थीं, जब लोगों पर प्रयोग कुछ कारणों से सबसे अधिक प्रासंगिक थे।
पद्धति
कोशिकाओं को कई तरह से पूर्व विवो संस्कृति के लिए ऊतकों से अलग किया जा सकता है। उन्हें रक्त से आसानी से साफ किया जा सकता है, लेकिन केवल सफेद कोशिकाएं ही संस्कृति में बढ़ने में सक्षम हैं। सेल कर सकते हैंकोशिकाओं को निलंबन में छोड़ने के लिए ऊतक को उत्तेजित करने से पहले कोलेजनेज़, ट्रिप्सिन, या प्रोनेज़ जैसे एंजाइमों का उपयोग करके बाह्य मैट्रिक्स के पाचन द्वारा ठोस ऊतकों से अलग किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, ऊतक के टुकड़ों को ग्रोथ मीडिया में रखा जा सकता है और जो कोशिकाएं बढ़ती हैं वे संस्कृति के लिए उपलब्ध होती हैं। इस विधि को एक्सप्लांट कल्चर के रूप में जाना जाता है।
कोशिकाएँ जो सीधे विषय से सुसंस्कृत होती हैं, प्राथमिक कोशिका कहलाती हैं। ट्यूमर से प्राप्त कुछ को छोड़कर, अधिकांश प्राथमिक सेल संस्कृतियों का जीवनकाल सीमित होता है।
अमर और स्टेम सेल
एक स्थापित या अमर सेल लाइन ने अनिश्चित काल तक प्रजनन करने की क्षमता हासिल कर ली है, या तो यादृच्छिक उत्परिवर्तन या जानबूझकर संशोधन के माध्यम से, जैसे टेलोमेरेस जीन की कृत्रिम अभिव्यक्ति। कई सेल लाइनों को विशिष्ट प्रकार के सेल के रूप में जाना जाता है।
पशु कोशिका रेखाओं का जन संवर्धन वायरल टीकों और अन्य जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों के उत्पादन के लिए मौलिक है। मानव स्टेम कोशिकाओं की संस्कृति का उपयोग उनकी संख्या का विस्तार करने और कोशिकाओं को प्रत्यारोपण के लिए उपयुक्त विभिन्न प्रकारों में अंतर करने के लिए किया जाता है। मानव (स्टेम) सेल कल्चर का उपयोग चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए स्टेम सेल द्वारा जारी अणुओं और एक्सोसोम को इकट्ठा करने के लिए भी किया जाता है।
आनुवंशिकी के साथ संबंध
पशु संस्कृतियों में पुनः संयोजक डीएनए (आरडीएनए) प्रौद्योगिकी द्वारा उत्पादित जैविक उत्पादों में शामिल हैंएंजाइम, सिंथेटिक हार्मोन, इम्युनोबायोलॉजिकल (मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, इंटरल्यूकिन्स, लिम्फोकिंस) और एंटीकैंसर एजेंट। जबकि जीवाणु संस्कृतियों में rDNA का उपयोग करके कई सरल प्रोटीन बनाए जा सकते हैं, अधिक जटिल प्रोटीन जो ग्लाइकोसिलेटेड (कार्बोहाइड्रेट द्वारा संशोधित) होते हैं, उन्हें वर्तमान में पशु कोशिकाओं में बनाया जाना चाहिए।
ऐसे जटिल प्रोटीन का एक महत्वपूर्ण उदाहरण हार्मोन एरिथ्रोपोइटिन है। स्तनधारी कोशिका संवर्धन की लागत अधिक है, इसलिए कीट कोशिकाओं या उच्च पौधों में इस तरह के जटिल प्रोटीन बनाने के लिए शोध चल रहा है। कण बमबारी, क्षणिक जीन की अभिव्यक्ति, और कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी द्वारा प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण के स्रोत के रूप में एकल भ्रूण कोशिकाओं और दैहिक भ्रूण का उपयोग इसके अनुप्रयोगों में से एक है। पादप कोशिका संवर्धन इस अभ्यास का सबसे सामान्य रूप है।
टिशू कल्चर
टिशू कल्चर एक जीव से अलग किए गए ऊतकों या कोशिकाओं की खेती है। इस प्रक्रिया को आमतौर पर एक तरल, अर्ध-ठोस, या ठोस विकास माध्यम जैसे शोरबा या अगर का उपयोग करके सुगम बनाया जाता है। ऊतक संवर्धन आम तौर पर पशु कोशिकाओं और ऊतकों की संस्कृति को संदर्भित करता है, पौधों, पौधों की कोशिका और ऊतक संस्कृति के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले अधिक विशिष्ट शब्द के साथ। शब्द "टिशू कल्चर" अमेरिकी रोगविज्ञानी मॉन्ट्रोस थॉमस बरोज़ द्वारा गढ़ा गया था।
टिशू कल्चर का इतिहास
1885 में, विल्हेम रॉक्स ने मेडुलरी के एक हिस्से को हटा दियाटिश्यू कल्चर के मूल सिद्धांत को स्थापित करते हुए, भ्रूण चिकन की प्लेटों और इसे कई दिनों तक गर्म खारे घोल में रखा। 1907 में, प्राणी विज्ञानी रॉस ग्रानविले हैरिसन ने भ्रूण मेंढक कोशिकाओं के विकास का प्रदर्शन किया जो क्लॉटेड लिम्फ में तंत्रिका कोशिकाओं को जन्म देगा। 1913 में, ई. स्टीनहार्ड्ट, सी. इज़राइल और आर.ए. लैम्बर्ट ने गिनी पिग हॉर्न ऊतक के टुकड़ों में वैक्सीनिया वायरस की खेती की। यह पहले से ही पादप कोशिका संवर्धन से कहीं अधिक उन्नत था।
अतीत से भविष्य तक
गोटलिब हैबरलैंड ने सबसे पहले पृथक पौधों के ऊतकों की खेती की संभावना को इंगित किया था। उन्होंने सुझाव दिया कि यह विधि ऊतक संस्कृति के माध्यम से व्यक्तिगत कोशिकाओं की क्षमताओं को निर्धारित कर सकती है, साथ ही साथ एक दूसरे पर ऊतकों के पारस्परिक प्रभाव को भी निर्धारित कर सकती है। जैसे ही हैबरलैंड के मूल दावों को महसूस किया गया, ऊतक और कोशिका संवर्धन तकनीकों को सक्रिय रूप से लागू किया जाने लगा, जिससे जीव विज्ञान और चिकित्सा में नई खोज हुई। 1902 में प्रस्तुत उनके मूल विचार को टोटिपोटेंशियलिटी कहा गया: "सैद्धांतिक रूप से, सभी पौधे कोशिकाएं एक पूर्ण पौधे का उत्पादन करने में सक्षम हैं।" उस समय कोशिका संवर्धन की खेती नाटकीय रूप से आगे बढ़ी।
आधुनिक उपयोग में, ऊतक संवर्धन आमतौर पर इन विट्रो में एक बहुकोशिकीय जीव के ऊतक से कोशिकाओं के विकास को संदर्भित करता है। इस मामले में सेल कल्चर की स्थिति बहुत महत्वपूर्ण नहीं है। इन कोशिकाओं को एक दाता जीव, प्राथमिक कोशिकाओं, या एक अमर कोशिका रेखा से अलग किया जा सकता है। सेल धो रहे हैंएक संस्कृति माध्यम जिसमें उनके अस्तित्व के लिए आवश्यक पोषक तत्व और ऊर्जा स्रोत होते हैं। "टिशू कल्चर" शब्द का प्रयोग अक्सर सेल कल्चर के साथ एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है।
आवेदन
टिशू कल्चर का शाब्दिक अर्थ है टिश्यू के टुकड़ों की खेती, यानी एक्सप्लांट कल्चर।
टिशू कल्चर बहुकोशिकीय जीवों से कोशिकाओं के जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। यह एक अच्छी तरह से परिभाषित वातावरण में इन विट्रो ऊतक मॉडल प्रदान करता है जिसे आसानी से हेरफेर और विश्लेषण किया जा सकता है।
पशु ऊतक संवर्धन में, कोशिकाओं को 2डी मोनोलयर्स (पारंपरिक संस्कृति) के रूप में या रेशेदार मचानों या जैल के अंदर अधिक प्राकृतिक 3डी ऊतक जैसी संरचनाओं (3डी संस्कृति) को प्राप्त करने के लिए विकसित किया जा सकता है। एरिक साइमन ने 1988 की एनआईएच एसबीआईआर अनुदान रिपोर्ट में दिखाया कि इलेक्ट्रोसपिनिंग का उपयोग नैनो- और सबमाइक्रोन-स्केल पॉलीमर फाइबर मचान बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसे विशेष रूप से इन विट्रो में सेल और ऊतक सब्सट्रेट के रूप में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है।
सेल कल्चर और टिशू इंजीनियरिंग के लिए विद्युत प्रवाहकीय फाइबर ग्रिड के इस शुरुआती उपयोग से पता चला है कि पॉली कार्बोनेट फाइबर पर विभिन्न प्रकार की कोशिकाएं पालन करती हैं और फैलती हैं। यह देखा गया है कि, आमतौर पर 2डी संस्कृति में देखी जाने वाली चपटी आकृति विज्ञान के विपरीत, विद्युत कॉर्ड फाइबर पर विकसित कोशिकाएं अधिक गोल 3डी आकारिकी प्रदर्शित करती हैं जो आमतौर पर विवो ऊतकों में देखी जाती हैं।
संस्कृतिपादप ऊतक, विशेष रूप से, एक माध्यम में उगाए गए पौधों के रेशों के छोटे टुकड़ों से पूरे पौधों को उगाने से जुड़ा होता है।
मॉडल में अंतर
ऊतक इंजीनियरिंग, स्टेम सेल और आणविक जीव विज्ञान में अनुसंधान में मुख्य रूप से फ्लैट प्लास्टिक व्यंजनों पर बढ़ती सेल संस्कृतियों को शामिल किया गया है। इस विधि को द्वि-आयामी (2D) कोशिका संवर्धन के रूप में जाना जाता है और इसे पहली बार विल्हेम रॉक्स द्वारा विकसित किया गया था, जिन्होंने 1885 में एक भ्रूण चिकन की मज्जा प्लेट के हिस्से को हटा दिया और इसे फ्लैट ग्लास पर कई दिनों तक गर्म खारा में रखा।
पॉलीमर प्रौद्योगिकी की प्रगति से, दो-आयामी सेल संस्कृति के लिए आधुनिक मानक प्लास्टिक डिश, जिसे आमतौर पर पेट्री डिश के रूप में जाना जाता है, उभरा है। जूलियस रिचर्ड पेट्री, एक जर्मन बैक्टीरियोलॉजिस्ट, जिसे आमतौर पर वैज्ञानिक साहित्य में इस आविष्कार के आविष्कारक के रूप में श्रेय दिया जाता है, ने रॉबर्ट कोच के सहायक के रूप में काम किया। आज, विभिन्न शोधकर्ता कल्चर फ्लास्क, शंकु और यहां तक कि डिस्पोजेबल बैग का भी उपयोग करते हैं जैसे कि डिस्पोजेबल बायोरिएक्टर में उपयोग किए जाते हैं।
अच्छी तरह से स्थापित अमर सेल लाइनों की संस्कृति के अलावा, कई जीवों के प्राथमिक खोजकर्ताओं से कोशिकाओं को सीमित अवधि के लिए सुसंस्कृत किया जा सकता है जब तक कि संवेदनशीलता न हो। शोध में संवर्धित प्राथमिक कोशिकाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, जैसा कि कोशिका प्रवास अध्ययनों में मछली केराटोसाइट्स के मामले में होता है। सेल कल्चर मीडिया का अधिकांश उपयोग किया जा सकता हैअलग।
पादप कोशिका संवर्धन आमतौर पर तरल मीडिया में या ठोस मीडिया पर कैलस संस्कृतियों में सेल निलंबन संस्कृतियों के रूप में उगाए जाते हैं। अविभेदित पादप कोशिकाओं और कैली के संवर्धन के लिए पादप वृद्धि हार्मोन ऑक्सिन और साइटोकिनिन के उचित संतुलन की आवश्यकता होती है।
