المزرعة النسيجية
تقنية المزارع النسيجية Isolation Cell & Growing them in culture
هي عبارة عن عزل وفصل الخلايا الحيوانية أو النباتية وتنميتها في مزرعة نسيجية ( عبارة عن بيئة مصنعة لنمو الخلايا وتكاثرها ) نظير ما هو موجود في الكائنات الدقيقة.
وذلك لأن الدراسة الجزيئية ( الكيموحيوية ، للخلية تتطلب الحصول على أعداد كبيرة من كل نوع من أنواع الخلايا المختلفة الأمر الذي تطلب البحث عن إمكانية عزل الخلايا وفصلها وتنميتها خارج جسم الكائن الحي ( نبات أم حيوان ) وذلك لعمل مزارع نسيجية أي لعمل بيئات غذائية لنمو الخلايا وتكاثرها .
عمل المزارع النسيجية في النبات أسبق منها في الحيوان
خطوات عمل تقنية المزارع النسيجية
- المصدر الأساسي لعمل مزرعة نسيجية هو الأجنة أو الأنسجة حديثة الولادة والتي تحتوي على أنسجة خلوية مختلفة .
- ولذلك فإنه لا بد من عزل الخلايا وفصلها لأنواعها المختلفة بواسطة الأنزيمات الهاضمة للبروتينات وبواسطة مركب Ethylene Damien Tetra Acetic acid (EDTA) إضافة إلى Trypsin – Collagenase .
- مركب EDTA له قابلية للإرتباط بأيونات الكالسيوم ومن ثم للإرتباط الخلوي وبذلك تعمل على فك الروابط الخلوية .
- تعريض الخلايا للبخار أو للحرارة البسيطة .
- القيام بعملية رج خفيف باليد أو بواسطة جهاز Shaker مما يؤدي على فصل الخلايا عند بعضها البعض .
يمكن الحصول على الخلايا بثلاث طرق لفصلها عن بعضها البعض :
- طريقة الطرد المركزي :
عن طريق وضع الخلايا في محلول كلوريد الصوديوم وعمل طرد مركزي مما يؤدي إلى انعزال الخلايا المختلفة على هيئة حزم حسب الكثافة النوعية . حيث تمثل كل حزمة نوع معين من الخلايا .
- خاصية الإلتصاق المتمايزة لسطوح مختلفة :
أي أن الأنواع المختلفة من الخلايا لها قابلية الإلتصاق بسطح مادة معينة دون غيرها من المواد بدرجة كبيرة وبذلك يمكن فصل الأنواع المختلفة من الخلايا بالتصاقها إلى الأسطح المناسبة لها والتي لا تناسب الأنواع الأخرى من الخلايا .
- خاصة الإلتصاق المتمايزة لسطوح مختلفة والمقترنة بالأجسام المضادة :
هذه الطريقة تعتمد على أن الخلايا المتفاعلة مع الجسم المضاد ستلصق بالسطح . وخصوصاً في حالة وجود انتيجينات مختلفة .
المزرعة النسيجية لا بد أن تكون وحيدة الأصل أي سلالة أبوية واحدة . للتأكد من وحدة الأصل وللحصول على جينات متجانسة في النسيج الواحد
أنواع المزارع النسيجية
تصف المزارع النسيجية بناءً على:
أ – الطريقة التي تزرع بها.
ب – طريقة المنشأ.
الطريقة التي تزرع بها
- طريقة المزرعة الخارجية Explants method
وهي الطريقة الكلاسيكية القديمة ، وتتم بأخذ قطعة من النسيج الحي وزراعتها على طبقة بروتوبلازم حي خارج جسم الكائن الحي.
- طريقة cell Suspension method
تفرق الخلايا عن بعضها البعض كما ذكرنا آنفاً . وتعلق في سائل ، والسائل يحتوي على احتياجات الحياة والنمو والتكاثر في وعاء سطحه أو قاعه يمثل مكان النمو بهذه الخلايا .
طريقة المنشأ
- المزارع النسيجية الأولية Primary tissue culture
وهي المزارع المشتقة مباشرة من أنسجة حية سواء بالطريقة الأولى أو بالطريقة الثانية.
- المزارع النسيجية الثانوية Secondary tissue culture
هي المزارع المشتقة من مزارع نسيجية أولية سابقة . أي مزرعة لا بد أن تكون وحيدة الأصل نسلها ذو خلية أبوية واحدة وتتكاثر جيل بعد جيل، مع احتفاظها بخصائص الخلية الأولى التي جاءت منها .
تعريف المزارع النسيجية الدائمة ( المستمرة ) Cell lines
هي المزارع النسيجية التي تحيا وتموت وتتكاثر بلا نهاية وبلا موت، وتتصف ببعض الصفات المميزة للخلايا الأتي منها النسيج :
- replicate indefinitely
- Express some features oh originally living cells
وهذا النوع من المزارع النسيجية يستخدم في In vitro Experiments
طريقة استحداث الخلايا الدائمة :
- تلقائياً spontaneous
عن طريق اكتشاف خلايا طافره لهذا الغرض تنقسم بلا نهاية .
- خلايا سرطانية Cancerous cell :
وهي خلايا تتكاثر بلا نهاية وبدون توقف ، مع احتفاظها ببعض خصائص النسيج الآتية منه.
بعض المزارع النسيجية الدائمة شائعة الإستخدام :
- 3T3 Fibroblast ( mouse)
- BHK 21 Fibroblast ( Syrian hamster )
- MDCK epithelial cell (dog)
- Hela epithelial cell ( human )
- PtK 1 epithelial cell ( rat kangaroo)
- L6 myoblast ( rat)
- PC 12 Chromaffin cell ( rat )
- SP 2 Plasma cell ( mouse )
جميع هذه الخلايا من أصول سرطانية باستطاعتها النمو على ما لا نهاية والتكاثر لما لا نهاية في المزرعة النسيجية SP 2 - hella cell – BHK 21 لها القدرة على النمو في معلق بقية الخلايا الأخرى تتطلب بيئة صلبة للنمو عليها .
- خلايا طبيعية Normal cells :
يتم تعريض الخلايا الطبيعية للإصابة بفيروسات السرطان أو نعرضها لعوامل مسرطنة مثل الإشعاع أو المواد الكيميائية .
وتتحول الخلايا بعد ذلك إلى خلايا متحورة سرطانياً ، وهذه الخلايا متشابهة حيث أنها تتكاثر إلى ما لا نهاية ولكنها ليست بالضرورة متماثلة في الصفات .
وبذلك نحصل على مزرعة نسيجية مستمرة متحورة سرطانياً .
كيف يمكن الحصول على مزارع مستمرة وحيدة الأصل ومتجانسة ومتشابهة الخلايا من هذه المزرعة المتحورة السرطانية ؟
يمكن الحصول على هذه المزرعة بعملية فصل للخلايا عن بعضها البعض واحدة واحدة كل خلية لوحدها .
ويتم عمل مستعمرات حيث يتم تنمية وتكاثر خلية واحدة من نوع واحد من الخلايا للحصول على عدة أجيال من الخلايا وحيدة الأصل أو وحيدة المنشأ ( مزرعة مستمرة دائمة متشابهة الخلايا ) .
المزرعة النسيجية الناتجة بهذه الطريقة تسمى مستعمرة وتسمى نسيله أو خلفه .
البيئات المستخدمة للتنمية في المزارع النسيجية
- Serum – free, chemically defined media .
- Permit Identification of specific Growth Factors
بيئات خالية من الأمصال معروفة التركيب الكيميائي تمكننا من معرفة عوامل النمو المعينة واللازمة لكل نوع من الخلايا .
مكونات البيئة المستخدمة في تنمية المزارع النسيجية :
- أحماض أمينية.
- فيتامينات
- أملاح.
- miscellaneous وهو عبارة عن إحدى المكونات التالية :
Glucose – Penicillin – Streptomycin – Phenolred – whole serum
مكونات البيئة Serum – free, chemically defined media
1 – Insulin
2 – Transferrin
3 – Specific growth Factors
- حتى عام 1970 كانت عملية إعداد مزرعة نسيجية مبنية إلى درجة كبيرة على خبرة العالم.
السيرم غير معروف التركيب الكيميائي وبالتالي فإنه لا يمكن معرفة الجزيئات المسئولة عن الظواهر أو المشاهدات الناتجة ولذلك فإنه عند استخدام بيئة خالية من السيرم ، يمكن إدخال جزيئات معروفة التركيب وبالتالي يمكن دراسة كل المتقلبات وأثر جميع الجزيئات .
ولذلك فإنه عند الدراسة التحليلية لا بد من استخدام بيئة معروفة التركيب الكيميائي Serum – free media .