Linia komórkowa

Definicja

Linia komórkowa to populacja komórek pochodzących od niewielkiej liczby komórek wyizolowanych z wielokomórkowego organizmu, powstała in vitro z hodowli pierwotnej po pierwszym pasażu. Powstała linia komórkowa zawiera informacje genetyczne tożsame z organizmem, z którego została wyprowadzona. Linie komórkowe pochodzące z normalnych (nienowotworowych) komórek i tkanek mają ograniczoną zdolność do podziałów, zatem mogą być utrzymywane w hodowli tylko przez określony czas. Liczba pasaży linii komórkowej zależy od rodzaju tkanki i wieku organizmu, z którego wyprowadzono linię komórkową, a ograniczona liczba podziałów komórkowych jest odzwierciedleniem starzenia się komórek in vivo. Dłużej żyją linie komórkowe wyprowadzone z komórek macierzystych (zarodkowych, pochodzących z tkanek dorosłego organizmu lub indukowanych) lub komórki unieśmiertelnione, czyli unikające starzenia się w wyniku mutacji. W porównaniu do modeli zwierzęcych, linie komórkowe są tańsze i łatwiejsze w utrzymaniu, dają bardziej odtwarzalne wyniki, a także (z wyjątkiem linii embrionalnych) nie są obarczone kontrowersjami etycznymi, co czyni je atrakcyjnym materiałem do badań biologicznych i medycznych. Należy jednak mieć na uwadze, że pochodzące od niewielkiej liczby komórek, a jednocześnie podatne na zmiany genetyczne z biegiem czasu hodowli i liczby pasaży, linie komórkowe nie zawsze mogą trafnie oddawać właściwości populacji komórek pierwotnych.Linie o nieograniczonym czasie życia i zdolności do nieskończonej liczby podziałów można wyprowadzić z guzów nowotworowych.

Linie komórek macierzystych

Embrionalne komórki macierzyste (ang. embryonic stem cells, ESC) są pluripotentne, czyli zdolne do różnicowania we wszystkie rodzaje komórek danego organizmu. Zazwyczaj izolowane są z węzła zarodkowego w stadium blastocysty. Do tworzenia ludzkich linii ESC, często używa się zarodków niewykorzystanych w procedurach zapłodnienia in vitro, co budzi liczne kontrowersje natury etycznej i nie powinno mieć miejsca w badaniach naukowych. W poszukiwaniu alternatywnych źródeł linii komórek macierzystych naukowcy opracowali sposoby wykorzystania somatycznych komórek macierzystych, które naturalnie występują w organizmie i mogą być izolowane z tkanek dorosłego organizmu. Są to zarówno komórki multipotencjalne (m. in. komórki krwiotwórcze czy mezenchymalne komórki macierzyste) jak i komórki unipotencjalne (np. komórki satelitowe mięśni szkieletowych). Pozyskanie somatycznych komórek macierzystych jest dobrze udokumentowane, z wielu z nich wyprowadzono linie komórkowe do badań nad nowymi terapiami komórkowymi w medycynie regeneracyjnej.W poszukiwaniu nowych możliwości badań komórek macierzystych „przeprogramowano” dorosłe wyspecjalizowane komórki somatyczne w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) zdolne do tworzenia każdego rodzaju komórek.. Indukcja komórek somatycznych w celu ich powrotu do pierwotnego stanu pluripotencji odbywa się poprzez wprowadzenie do komórek czterech genów: Oct3/4, Sox2, c-Myc oraz Klf4. Poza rozwiązaniem problemów etycznych powstałych wokół wykorzystania komórek embrionalnych, komórki macierzyste wywodzące się z komórek somatycznych mają jeszcze jedną zaletę na potrzeby ich wykorzystania do celów terapeutycznych, np. medycyny regeneracyjnej lub inżynierii tkankowej, mogą być one pozyskane od pacjenta, co czyni je łatwiej dostępnymi oraz bardziej kompatybilnymi z organizmem biorcy i umożliwia ich potencjalne zastosowanie w spersonalizowanej terapii komórkowej.

Unieśmiertelnione linie komórkowe

Mutacje powodujące unieśmiertelnienie komórek mogą wystąpić naturalnie – jak jest w przypadku linii wywodzących się z komórek nowotworowych, takich jak np. pierwsza ludzka linia komórkowa HeLa – lub mogą być wywołane w warunkach laboratoryjnych poprzez transformację indukowaną związkami chemicznymi lub za pośrednictwem onkogenów. Sztuczne unieśmiertelnienie osiąga się poprzez wprowadzenie i stymulację ekspresji telomerazy i TERT, inaktywację regulatorów cyklu komórkowego p53 i pRb, czy też wprowadzenie onkogenów lub wektorów wirusowych kodujących onkoproteiny, które także oddziałują na czynniki regulujące cykl komórkowy. Niestety, unieśmiertelnione linie komórkowe obarczone są ryzykiem tworzenia nowotworów.