КУЛЬТУРА ТКАНЕЙ

Рис. 1. Культуры ткани почек свиньи и крупного рогатого скота.

Рис. 1. Культуры ткани почек свиньи (а) и крупного рогатого скота (б).
Три морфологически различных типа клеток.

культу́ра тка́ней, тканевая культура, метод выращивания вне организма в искусственно созданных условиях клеток, тканей или органов. В культурах тканей и органов (главным образом органы эмбрионов) поддерживают их жизнеспособность или рост при сохранении дифференциации ткани, структуры и функции органа. Изолированный кусочек ткани или органа, используемый для культивирования вне организма, называют эксплантатом. Культура клеток растёт вне организма без образования тканей.

В биологических исследованиях чаще применяют однослойные К. т. — популяции клеток, растущих на поверхности твёрдого субстрата (стекло, металл, пластмасса) в виде непрерывного слоя, и суспензионные К. т., в которых клетки сохраняют жизнеспособность или размножаются взвешенными в питательной среде. В зависимости от степени приспособления к условиям культивирования различают пять типов культур клеток: первичная культура клеток, получаемая из тканей или органов, взятых непосредственно из организма (культура считается первичной до тех пор, пока её не пересеяли), линия клеток — первичная культура со времени получения субкультуры (пересева); стабильная линия клеток — клетки, способные размножаться (пересеваться) in vitro до бесконечности; линия диплоидных клеток — линия клеток, в которой не менее 75% клеток сохранили нормальный исходный кариотип; штамм клеток — популяция однородных по одному или нескольким признакам диплоидных клеток, сохраняющая специфические свойства в течение определённого периода (до 50 пассажей). В дальнейшем штамм клеток или погибает, или превращается в стабильную линию клеток; при этом нормальный кариотип сменяется гетероплоидным набором хромосом. В первичных К. т. сохраняется тканевая специфичность клеток. Этим объясняется морфологическая неоднородность таких К. т. (рис. 1). При длительном культивировании тканевая специфичность клеток выражена слабо, поэтому клетки многих линий сходны друг с другом (рис. 2).

При культивировании наиболее прихотливы К. т. теплокровных животных, наименее — К. т. растений. Для выращивания культур, кроме факторов питания, необходимы соответствующие температура, осмотическое давление, pH, ионный и газовый состав среды. Для клеток большинства млекопитающих и птиц оптимальная t 36—38°C, для клеток насекомых и холоднокровных позвоночных — 20—25°C. Для клеток млекопитающих и птиц оптимальное осмотическое давление при t 38°C — 7,6 атм. Клетки большинства животных хорошо растут при pH 7,0—7,3. Оптимальная концентрация О₂ в К. т. близка к содержанию его в воздухе. В питательной среде должны присутствовать ионы натрия, калия, кальция, магния, хлориды, фосфаты и глюкоза. Потребность в питательных веществах определяется характером К. т. Для длительного роста и размножения клеток млекопитающих требуется по меньшей мере 13 аминокислот, витамины группы B и сыворотка крови. Среды для кратковременного культивирования К. т. могут содержать меньше питательных веществ, в их состав не входит сыворотка. Питательные среды, которые обеспечивают рост К. т., называют ростовыми; среды, обеспечивающие сохранение жизнеспособности К. т., — поддерживающими.

Первичные культуры получают из клеток, выделенных из тканей с помощью протеолитических ферментов (чаще трипсина). Их, как правило, выращивают в среде, состоящей из солевого раствора Эрла или Хенкса, 0,5% гидролизата лактальбумина, 0,1% глюкозы и 5—10% сыворотки крупного рогатого скота. Для выращивания линии клеток и штамма клеток используют синтетические среды, содержащие аминокислоты, витамины и обогащённые сывороткой (среда Игла и др.) и другими важными метаболитами (среда 199 и др.). Такие же среды применяют при длительном культивировании тканей и органов зародышей. К. т. выращивают в стеклянных, пластмассовых или металлических сосудах различной формы и ёмкости (рис. 3). Однослойные культуры чаще выращивают в стеклянных пробирках, матрасах Ру или в круглостенных флаконах. Клетки растут на внутренней поверхности культурального сосуда, смачиваемой питательной средой. Так как диплоидные культуры растут только на поверхности твёрдого субстрата, для их массового выращивания предложены специальные аппараты, обладающие большой внутренней поверхностью. Стабильные линии клеток во многих отношениях сходны с одноклеточными организмами и с успехом могут расти в перемешиваемой суспензии в металлических реакторах, полуавтоматических аппаратах. Тканевые эксплантаты или органы эмбрионов чаще всего помещают на сетчатую подставку (плот), расположенную в чашке Петри и полностью погружённую в питательную среду (рис. 4). Реже готовят суспензию тканевых эксплантатов в жидкой питательную среде.

Однослойные и суспензионные К. т. позволяют изучать различные вопросы биологии, в частности вирусологии, на клеточном уровне. С их помощью расшифрована этиология и разработана диагностика многих заболеваний и созданы средства специфической профилактики вирусных болезней человека и животных. К. т. используют как питательный субстрат для размножения вирусов. В производстве вакцин широко применяют первичные культуры клеток, штаммы клеток, суспензию тканевых эксплантатов и суспензию клеток трипсинизированной ткани. Тканевые эксплантаты и органы эмбрионов в основном используют при изучении морфогенеза и физиологии тканей. К. т. оказались весьма перспективным методом выведения безвирусных линий растений.

Литература:
Голубев Д. Б., Соминина А. А., Медведева М. Н., Руководство по применению клеточных культур в вирусологии, Л., 1976;
Новые методы культуры животных тканей, пер. c англ., М., 1976.

Рис. 2. Линии клеток почки поросёнка, миндалин обезьяны, СПЭВ.

Рис. 2. Линии клеток почки поросёнка (а), миндалин обезьяны (б), СПЭВ (в).

Рис. 3. Образцы посуды, используемой для культивирования тканей.

Рис. 3. Образцы посуды, используемой для культивирования тканей:
1 — камера для культивирования в висячей капле;
2 — флаконы Карреля (тип Д);
3 — флаконы Эрла (тип Т);
4 — пробирки
(а — бактериологическая;
б — Лейтона малая;
в — Лейтона большая);
5 — матрасы;
6 — колбы для суспензионных культур;
7 — сосуд для суспензионных культур.

Рис. 4. Культура органа на «плоте» из металлической сетки.

Рис. 4. Культура органа на «плоте» из металлической сетки;
а — подготовка эксплантата;
б — перемещение культуры на часовое стекло.