1966).
वायरोलॉजी के क्षेत्र में अनुसंधान के संबंध में 1940 और 1950 के दशक में सेल कल्चर तकनीक का महत्वपूर्ण विकास हुआ। सेल कल्चर में बढ़ते वायरस ने टीकों के उत्पादन के लिए शुद्ध वायरल सामग्री प्राप्त करना संभव बना दिया है। पोलियो वैक्सीन सेल कल्चर तकनीक का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादित पहली दवाओं में से एक थी। 1954 में, एंडर्स, वेलर और रॉबिंस को "ऊतक संस्कृतियों में पोलियो वायरस के बढ़ने की क्षमता की खोज के लिए" नोबेल पुरस्कार मिला। 1952 में, प्रसिद्ध मानव कैंसर कोशिका रेखा हेला प्राप्त की गई थी।
खेती के बुनियादी सिद्धांत[ | ]
कोशिका अलगाव[ | ]
शरीर के बाहर खेती के लिए जीवित कोशिकाएं कई तरीकों से प्राप्त की जा सकती हैं। कोशिकाओं को रक्त से अलग किया जा सकता है, लेकिन केवल ल्यूकोसाइट्स ही संस्कृति में बढ़ने में सक्षम हैं। मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं को कोलेजनेज़, ट्रिप्सिन, प्रोनेज़ जैसे एंजाइमों का उपयोग करके नरम ऊतकों से अलग किया जा सकता है, जो बाह्य मैट्रिक्स को नष्ट कर देते हैं। इसके अलावा, ऊतक और सामग्री के टुकड़ों को पोषक माध्यम में रखा जा सकता है।
वस्तु (पूर्व विवो) से सीधे ली गई कोशिकाओं की संस्कृति को प्राथमिक कहा जाता है। ट्यूमर कोशिकाओं को छोड़कर अधिकांश प्राथमिक कोशिकाओं का जीवनकाल सीमित होता है। एक निश्चित संख्या में विभाजन के बाद, ये कोशिकाएँ पुरानी हो जाती हैं और विभाजित होना बंद कर देती हैं, हालाँकि वे अभी भी व्यवहार्य बनी रह सकती हैं।
अमर ("अमर") कोशिका रेखाएँ हैं जो अनिश्चित काल तक प्रजनन कर सकती हैं। अधिकांश ट्यूमर कोशिकाओं में, यह क्षमता एक यादृच्छिक उत्परिवर्तन का परिणाम है, लेकिन कुछ प्रयोगशाला सेल लाइनों में इसे टेलोमेरेज़ जीन को सक्रिय करके कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है।
कोश पालन[ | ]
कोशिकाओं को एक स्थिर तापमान पर विशेष पोषक माध्यम में विकसित किया जाता है। पादप कोशिका संवर्धन नियंत्रित प्रकाश व्यवस्था का उपयोग करते हैं, और स्तनधारी कोशिकाओं को आमतौर पर कोशिका संवर्धन इनक्यूबेटर में बनाए गए एक विशेष गैस वातावरण की भी आवश्यकता होती है। एक नियम के रूप में, हवा में कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प की सांद्रता को नियंत्रित किया जाता है, लेकिन कभी-कभी ऑक्सीजन को भी। विभिन्न कोशिका संस्कृतियों के लिए पोषक तत्व मीडिया संरचना, ग्लूकोज एकाग्रता, विकास कारकों की संरचना आदि में भिन्न होते हैं। स्तनधारी कोशिका संवर्धन मीडिया में उपयोग किए जाने वाले विकास कारकों को अक्सर रक्त सीरम के साथ जोड़ा जाता है। इस मामले में जोखिम कारकों में से एक प्रीऑन या वायरस के साथ सेल कल्चर के संक्रमण की संभावना है। खेती में, एक महत्वपूर्ण लक्ष्य दूषित सामग्रियों के उपयोग को खत्म करना या कम करना है। हालाँकि, व्यवहार में यह हमेशा हासिल नहीं होता है। सबसे अच्छा, लेकिन सबसे महंगा तरीका मट्ठा के बजाय शुद्ध विकास कारक जोड़ना है।
कोशिका रेखाओं का क्रॉस-संदूषण[ | ]
सेल संस्कृतियों के साथ काम करते समय, वैज्ञानिकों को क्रॉस-संदूषण समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है।
बढ़ती कोशिकाओं की विशेषताएं[ | ]
जब कोशिकाएं बढ़ती हैं, तो निरंतर विभाजन के कारण, संस्कृति में उनकी अधिकता हो सकती है, और परिणामस्वरूप, निम्नलिखित समस्याएं उत्पन्न होती हैं:
कोशिका संवर्धन के सामान्य कामकाज को बनाए रखने और नकारात्मक घटनाओं को रोकने के लिए, पोषक माध्यम को समय-समय पर बदला जाता है, कोशिका सिंचाई और अभिकर्मक किया जाता है। बैक्टीरिया, यीस्ट या अन्य सेल लाइनों के साथ संस्कृतियों के संदूषण से बचने के लिए, सभी जोड़-तोड़ आमतौर पर एक बाँझ कैबिनेट में सड़न रोकनेवाला तरीके से किए जाते हैं। माइक्रोफ़्लोरा को दबाने के लिए, एंटीबायोटिक्स (पेनिसिलिन, स्ट्रेप्टोमाइसिन) और एंटीफंगल दवाएं (एम्फोटेरिसिन बी) को पोषक माध्यम में जोड़ा जा सकता है।
मानव कोशिकाओं का संवर्धन कुछ हद तक बायोएथिक्स के नियमों के विपरीत है, क्योंकि अलगाव में विकसित कोशिकाएं मूल जीव से अधिक समय तक जीवित रह सकती हैं और फिर प्रयोग के लिए या नए उपचार विकसित करने और इससे लाभ कमाने के लिए उपयोग की जा सकती हैं। इस क्षेत्र में पहला फैसला जॉन मूर बनाम कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में कैलिफोर्निया सुप्रीम कोर्ट से आया था, जिसमें कहा गया था कि मरीजों के पास उनकी सहमति से निकाले गए अंगों से प्राप्त सेल लाइनों में कोई संपत्ति अधिकार नहीं है।
हाइब्रिडोमा [ | ]
कोशिका संवर्धन का उपयोग[ | ]
मास सेल कल्चर वायरल टीकों और विभिन्न जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों के औद्योगिक उत्पादन का आधार है।
जैव प्रौद्योगिकी उत्पाद[ | ]
औद्योगिक रूप से, एंजाइम, सिंथेटिक हार्मोन, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, इंटरल्यूकिन, लिम्फोकिन्स और एंटीट्यूमर दवाएं जैसे उत्पाद सेल संस्कृतियों से प्राप्त किए जाते हैं। हालाँकि बैक्टीरिया कल्चर का उपयोग करके कई सरल प्रोटीन अपेक्षाकृत आसानी से उत्पादित किए जा सकते हैं, ग्लाइकोप्रोटीन जैसे अधिक जटिल प्रोटीन वर्तमान में केवल पशु कोशिकाओं से ही उत्पादित किए जा सकते हैं। इन महत्वपूर्ण प्रोटीनों में से एक हार्मोन एरिथ्रोपोइटिन है। स्तनधारी कोशिका संवर्धन को बढ़ाने की लागत काफी अधिक है, इसलिए वर्तमान में कीट या उच्च पादप कोशिका संवर्धन में जटिल प्रोटीन के उत्पादन की संभावना पर शोध किया जा रहा है।
ऊतक संवर्धन[ | ]
सेल कल्चर टिशू कल्चर और टिशू इंजीनियरिंग तकनीक का एक अभिन्न अंग है क्योंकि यह कोशिकाओं के बढ़ने और उन्हें व्यवहार्य स्थिति में बनाए रखने के आधार को परिभाषित करता है।
टीके [ | ]
पोलियो, खसरा, कण्ठमाला, रूबेला और चिकनपॉक्स के खिलाफ टीके वर्तमान में सेल कल्चर तकनीकों का उपयोग करके तैयार किए जा रहे हैं। H5N1 वायरस स्ट्रेन के कारण होने वाली इन्फ्लूएंजा महामारी के खतरे के कारण, संयुक्त राज्य सरकार वर्तमान में सेल संस्कृतियों का उपयोग करके एवियन इन्फ्लूएंजा वैक्सीन प्राप्त करने के लिए अनुसंधान को वित्त पोषित कर रही है।
गैर-स्तनधारी कोशिका संवर्धन[ | ]
पादप कोशिका संवर्धन[ | ]
पादप कोशिका संवर्धन को आम तौर पर या तो तरल पोषक माध्यम में निलंबन के रूप में या ठोस पोषक आधार पर कैलस संवर्धन के रूप में उगाया जाता है। अविभाजित कोशिकाओं और कैलस की खेती के लिए पौधों के विकास हार्मोन, ऑक्सिन और साइटोकिनिन का एक निश्चित संतुलन बनाए रखने की आवश्यकता होती है।
जीवाणु, खमीर संस्कृतियाँ[ | ]
मुख्य लेख:
कम संख्या में बैक्टीरिया और यीस्ट कोशिकाओं को विकसित करने के लिए, कोशिकाओं को जिलेटिन या अगर-अगर पर आधारित ठोस पोषक माध्यम पर चढ़ाया जाता है। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, तरल पोषक तत्व मीडिया (शोरबा) में खेती का उपयोग किया जाता है।
वायरल संस्कृतियाँ[ | ]
सबसे आम सिंगल-लेयर सेल कल्चर हैं, जिन्हें प्राथमिक (मुख्य रूप से ट्रिप्सिनाइज्ड), अर्ध-निरंतर (द्विगुणित), निरंतर, ट्रांसफ़ेक्ट में विभाजित किया जा सकता है।
मूलतःवे भ्रूणीय, ट्यूमर और वयस्क जीवों में विभाजित हैं; मोर्फोजेनेसिस द्वारा- फ़ाइब्रोब्लास्ट, उपकला, आदि।
प्राथमिकसेल कल्चर किसी भी मानव या पशु ऊतक की कोशिकाएं हैं जिन्हें एक विशेष पोषक माध्यम में प्लास्टिक या कांच की सतह पर एक मोनोलेयर के रूप में विकसित किया जा सकता है, लेकिन ये दीर्घकालिक प्रजनन में सक्षम नहीं हैं। ऐसी फसलों का जीवनकाल सीमित होता है। प्रत्येक विशिष्ट मामले में, उन्हें यांत्रिक पीसने, प्रोटियोलिटिक एंजाइमों के साथ उपचार और कोशिकाओं की संख्या के मानकीकरण के बाद ऊतक से प्राप्त किया जाता है। बंदर की किडनी, मानव भ्रूण की किडनी, मानव एमनियन और चिकन भ्रूण से प्राप्त प्राथमिक संस्कृतियां व्यापक रूप से वायरस के अलगाव और संचय के साथ-साथ वायरल टीकों के उत्पादन के लिए उपयोग की जाती हैं।
अर्ध-चमड़ायुक्त (द्विगुणित ) कोशिका संवर्धन - एक ही जीनोटाइप की कोशिकाएं, गुणसूत्रों के अपने मूल द्विगुणित सेट को बनाए रखते हुए, इन विट्रो में 50-100 मार्गों तक का सामना करने में सक्षम हैं। मानव भ्रूणीय फ़ाइब्रोब्लास्ट की डिप्लोइड लाइनों का उपयोग वायरल संक्रमण के निदान और वायरल टीकों के उत्पादन दोनों में किया जाता है।
निरंतरकोशिका रेखाओं की विशेषता अमरता और हेटरोप्लोइड कैरियोटाइप है। प्रत्यारोपित लाइनों का स्रोत प्राथमिक कोशिका संवर्धन हो सकता है (उदाहरण के लिए, एसओसी - एक सिनोमोलगस बंदर के दिल से, पीईएस - एक सुअर भ्रूण के गुर्दे से, बीएनके -21 - एक दिवसीय सीरियाई हैम्स्टर के गुर्दे से ; पीएमएस - गिनी पिग के गुर्दे से, आदि), जिनमें से व्यक्तिगत कोशिकाओं में इन विट्रो में अंतहीन प्रजनन की प्रवृत्ति पाई जाती है। कोशिकाओं में ऐसे गुणों के प्रकट होने वाले परिवर्तनों के समूह को कहा जाता है परिवर्तन, और सतत ऊतक संवर्धन की कोशिकाएँ - तब्दील.
सतत कोशिका रेखाओं का एक अन्य स्रोत है प्राणघातक सूजन. इस मामले में, कोशिका परिवर्तन विवो में होता है। प्रत्यारोपण योग्य कोशिकाओं की निम्नलिखित पंक्तियाँ प्राप्त की गई हैं और वायरोलॉजिकल अभ्यास में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं: हेला - गर्भाशय ग्रीवा कार्सिनोमा से प्राप्त; हेप-2 - स्वरयंत्र कार्सिनोमा से; डेट्रॉइट-6 - फेफड़ों के कैंसर मेटास्टेसिस से अस्थि मज्जा तक; आरएच - मानव गुर्दे के ट्यूमर से।
ट्रांसफ़ेक्टकोशिका संवर्धन। प्रायोगिक सेल कल्चर लाइनें वायरल जीन के ट्रांसफ़ेक्शन (स्थानांतरण) द्वारा विकसित की गई हैं जो सतह एंटीजन के जैवसंश्लेषण को नियंत्रित करती हैं। ऐसे सेल कल्चर एक निश्चित वायरस (एचबी एंटीजन, जीपी120, आदि) के सतह प्रोटीन को कल्चर कोशिकाओं की झिल्ली पर व्यक्त करते हैं। ऐसी कोशिका संस्कृतियों का उपयोग वायरल संक्रमण के रोगजनन के प्रतिरक्षाविज्ञानी तंत्र का अध्ययन करने और कीमोथेराप्यूटिक और इम्यूनोबायोलॉजिकल दवाओं को विकसित करने के लिए किया जाता है।
सुसंस्कृत कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए यह आवश्यक है पोषक माध्यम . उनके उद्देश्य के अनुसार, उन्हें विकास और समर्थन में विभाजित किया गया है। में ऊंचाईसक्रिय कोशिका प्रजनन और मोनोलेयर गठन सुनिश्चित करने के लिए पोषक तत्व मीडिया में अधिक पोषक तत्व होने चाहिए। समर्थकोंमीडिया उनमें वायरस के प्रजनन की अवधि के दौरान पहले से ही गठित मोनोलेयर में कोशिकाओं के अस्तित्व को सुनिश्चित करता है।
मानक सिंथेटिक मीडिया, जैसे सिंथेटिक मीडिया 199 और ईगल मीडिया, का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उद्देश्य चाहे जो भी हो, सभी सेल कल्चर मीडिया संतुलित नमक समाधान का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं। अधिकतर यह हैंक्स समाधान होता है। अधिकांश विकास माध्यमों का एक अभिन्न घटक पशु रक्त सीरम (वील, गोजातीय, घोड़ा) है, जिसके 5-10% की उपस्थिति के बिना कोशिका प्रजनन और मोनोलेयर गठन नहीं होता है। सीरम रखरखाव मीडिया में शामिल नहीं है. सूक्ष्मजीवों की संभावित वृद्धि को रोकने के लिए, पोषक तत्व मीडिया में एंटीबायोटिक्स मिलाए जाते हैं।
कोश पालन
कोश पालनएक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स की इन विट्रो एकल कोशिकाओं (या एकल कोशिका) को नियंत्रित परिस्थितियों में कृत्रिम रूप से विकसित किया जाता है। व्यवहार में, शब्द "सेल कल्चर" मुख्य रूप से एकल ऊतक से संबंधित कोशिकाओं की खेती को संदर्भित करता है, जो बहुकोशिकीय यूकेरियोट्स, ज्यादातर जानवरों से प्राप्त होते हैं। कोशिका संवर्धन को बढ़ाने के लिए प्रौद्योगिकी और विधियों का ऐतिहासिक विकास ऊतक संवर्धन और संपूर्ण अंगों के संवर्धन के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है।
कहानी
19वीं शताब्दी में, अंग्रेजी फिजियोलॉजिस्ट एस. रिंगर ने शरीर के बाहर जानवरों के दिल की धड़कन को बनाए रखने के लिए सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम क्लोराइड युक्त एक खारा समाधान विकसित किया। 1885 में, विल्हेम रॉक्स ने मुर्गी के भ्रूण से अस्थि मज्जा का हिस्सा निकालकर और इसे कई दिनों तक गर्म नमकीन घोल में रखकर ऊतक संवर्धन के सिद्धांत की स्थापना की। रॉस ग्रानविले हैरिसन, जिन्होंने जॉन्स हॉपकिन्स स्कूल ऑफ मेडिसिन और फिर येल विश्वविद्यालय में काम किया, ने 1907-1910 में अपने प्रयोगों के परिणामों को प्रकाशित किया, जिससे टिशू कल्चर पद्धति का निर्माण हुआ। वायरोलॉजी के क्षेत्र में अनुसंधान के संबंध में 1940 और 1950 के दशक में सेल कल्चर तकनीक का महत्वपूर्ण विकास हुआ। सेल कल्चर में बढ़ते वायरस ने टीकों के उत्पादन के लिए शुद्ध वायरल सामग्री प्राप्त करना संभव बना दिया है। पोलियो वैक्सीन सेल कल्चर तकनीक का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादित पहली दवाओं में से एक थी।
खेती के बुनियादी सिद्धांत
कोशिका अलगाव
शरीर के बाहर खेती के लिए जीवित कोशिकाएं कई तरीकों से प्राप्त की जा सकती हैं। कोशिकाओं को रक्त से अलग किया जा सकता है, लेकिन केवल ल्यूकोसाइट्स ही संस्कृति में बढ़ने में सक्षम हैं। मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं को कोलेजनेज़, ट्रिप्सिन, प्रोनेज़ जैसे एंजाइमों का उपयोग करके नरम ऊतकों से अलग किया जा सकता है, जो बाह्य मैट्रिक्स को नष्ट कर देते हैं। इसके अलावा, ऊतक के टुकड़ों को पोषक माध्यम में रखा जा सकता है। किसी वस्तु से सीधे ली गई कोशिकाएँ प्राथमिक कहलाती हैं। ट्यूमर कोशिकाओं को छोड़कर अधिकांश प्राथमिक कोशिकाओं का जीवनकाल सीमित होता है। एक निश्चित संख्या में विभाजन के बाद, कोशिकाएं उम्र बढ़ने की प्रक्रिया से गुजरती हैं और विभाजित होना बंद कर देती हैं, लेकिन व्यवहार्यता नहीं खोती हैं। ऐसी "अमर" कोशिका रेखाएँ हैं जो अनिश्चित काल तक प्रजनन कर सकती हैं। यह क्षमता यादृच्छिक उत्परिवर्तन का परिणाम है, या टेलोमेरेज़ जीन को दबाकर कृत्रिम रूप से प्राप्त की गई है।
बढ़ती कोशिकाएँ
कोशिकाओं को विशेष पोषक माध्यम में, स्थिर तापमान पर और सेल कल्चर इनक्यूबेटर में एक विशेष गैस वातावरण में उगाया जाता है। विभिन्न कोशिका संस्कृतियों के लिए पोषक तत्व मीडिया संरचना, पीएच, ग्लूकोज एकाग्रता, विकास कारकों की संरचना आदि में भिन्न होते हैं। कल्चर मीडिया में उपयोग किए जाने वाले विकास कारक अक्सर रक्त से प्राप्त होते हैं। इस मामले में जोखिम कारकों में से एक प्रीऑन या वायरस के साथ सेल कल्चर के संक्रमण की संभावना है। खेती में, महत्वपूर्ण कार्यों में से एक दूषित सामग्री के उपयोग को खत्म करना या कम करना है। हालाँकि, व्यवहार में यह हमेशा हासिल नहीं होता है। कोशिकाओं को निलंबन या चिपकने वाली अवस्था में विकसित किया जा सकता है। कुछ कोशिकाएँ (जैसे रक्त कोशिकाएँ) स्वाभाविक रूप से निलंबित अवस्था में मौजूद होती हैं। ऐसी कोशिका रेखाएँ भी हैं जिन्हें संस्कृति में कोशिका घनत्व बढ़ाने के लिए सतहों से जुड़ने से रोकने के लिए कृत्रिम रूप से संशोधित किया गया है। बढ़ती अनुवर्ती कोशिकाओं को चिपकने वाले गुणों में सुधार करने और विकास और भेदभाव को बढ़ावा देने के लिए ऊतक संस्कृति, या बाह्य मैट्रिक्स तत्वों के साथ लेपित प्लास्टिक जैसी सतह की आवश्यकता होती है। नरम और कठोर ऊतकों की अधिकांश कोशिकाएँ चिपकने वाली होती हैं। चिपकने वाले प्रकार की संस्कृति से, सेल संस्कृति के ऑर्गेनोटाइपिक प्रकार को प्रतिष्ठित किया जाता है, जो सामान्य प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ के विपरीत, त्रि-आयामी वातावरण का प्रतिनिधित्व करता है। यह संस्कृति प्रणाली शारीरिक और जैव रासायनिक रूप से जीवित ऊतकों के समान है, लेकिन रखरखाव में कुछ तकनीकी कठिनाइयाँ हैं (उदाहरण के लिए, इसमें प्रसार की आवश्यकता होती है)।
कोशिका रेखाओं का क्रॉस-संदूषण
सेल संस्कृतियों के साथ काम करते समय, वैज्ञानिकों को क्रॉस-संदूषण समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है। शोध के नतीजों को देखते हुए, यह माना जा सकता है कि 15-20% मामलों में प्रयोग में इस्तेमाल की गई कोशिकाएं खराब हो गईं या अन्य सेल लाइनों की कोशिकाओं से दूषित हो गईं।
बढ़ती कोशिकाओं की विशेषताएं
जब कोशिकाएँ बढ़ती हैं, तो निरंतर विभाजन के कारण, संस्कृति में उनकी अधिकता हो सकती है। परिणामस्वरूप, निम्नलिखित समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं:
- पोषक माध्यम में विषैले उत्पादों सहित उत्सर्जन उत्पादों का संचय।
- संस्कृति में मृत कोशिकाओं का संचय जो कार्य करना बंद कर चुके हैं।
- बड़ी संख्या में कोशिकाओं के संचय से कोशिका चक्र पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, विकास और विभाजन धीमा हो जाता है, और कोशिकाएं उम्र बढ़ने लगती हैं और मर जाती हैं (संपर्क विकास अवरोध)।
- इसी कारण से, सेलुलर भेदभाव शुरू हो सकता है।
कोशिका संवर्धन के सामान्य कामकाज को बनाए रखने और नकारात्मक घटनाओं को रोकने के लिए, पोषक माध्यम को समय-समय पर प्रतिस्थापित किया जाता है, कोशिकाओं को स्थानांतरित और ट्रांसफ़ेक्ट किया जाता है। बैक्टीरिया, यीस्ट या अन्य सेल लाइनों के साथ संस्कृतियों के संदूषण से बचने के लिए, सभी जोड़-तोड़ आमतौर पर एक बाँझ कैबिनेट में सड़न रोकनेवाला तरीके से किए जाते हैं। माइक्रोफ़्लोरा को दबाने के लिए, एंटीबायोटिक्स (पेनिसिलिन, स्ट्रेप्टोमाइसिन) और एंटीफंगल दवाएं (एम्फोटेरिसिन बी) को पोषक माध्यम में जोड़ा जा सकता है।
मानव कोशिका रेखाएँ
सबसे प्रारंभिक मानव कोशिका संस्कृतियों में से एक, हेनरीएटा लैक्स से प्राप्त हुई, जिनकी मृत्यु सर्वाइकल कैंसर से हुई थी। कोशिका संवर्धन केन्द्रक नीले रंग के होते हैं।
मानव कोशिकाओं का संवर्धन कुछ हद तक बायोएथिक्स के नियमों के विपरीत है, क्योंकि अलगाव में विकसित कोशिकाएं मूल जीव से अधिक समय तक जीवित रह सकती हैं और फिर प्रयोग के लिए या नए उपचार विकसित करने और इससे लाभ कमाने के लिए उपयोग की जा सकती हैं। इस क्षेत्र में पहला फैसला जॉन मूर बनाम कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में कैलिफोर्निया सुप्रीम कोर्ट से आया था, जिसमें कहा गया था कि मरीजों के पास उनकी सहमति से निकाले गए अंगों से प्राप्त सेल लाइनों में कोई संपत्ति अधिकार नहीं है।
कोशिका रेखा "हाइब्रिडोमा"
जैव प्रौद्योगिकी उत्पाद
औद्योगिक रूप से, एंजाइम, सिंथेटिक हार्मोन, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, इंटरल्यूकिन, लिम्फोकिन्स और एंटीट्यूमर दवाएं जैसे उत्पाद सेल संस्कृतियों से प्राप्त किए जाते हैं। यद्यपि जीवाणु संवर्धन में आरडीएनए का उपयोग करके कई सरल प्रोटीन अपेक्षाकृत आसानी से उत्पादित किए जा सकते हैं, ग्लाइकोप्रोटीन जैसे अधिक जटिल प्रोटीन वर्तमान में केवल पशु कोशिकाओं से ही उत्पादित किए जा सकते हैं। इन महत्वपूर्ण प्रोटीनों में से एक हार्मोन एरिथ्रोपोइटिन है। स्तनधारी कोशिका संवर्धन को बढ़ाने की लागत काफी अधिक है, इसलिए वर्तमान में कीट या उच्च पादप कोशिका संवर्धन में जटिल प्रोटीन के उत्पादन की संभावना पर शोध किया जा रहा है।
ऊतक संवर्धन
सेल कल्चर टिशू कल्चर और टिशू इंजीनियरिंग तकनीक का एक अभिन्न अंग है क्योंकि यह कोशिकाओं के बढ़ने और उन्हें व्यवहार्य स्थिति में बनाए रखने के आधार को परिभाषित करता है।
टीके
पोलियो, खसरा, कण्ठमाला, रूबेला और चिकनपॉक्स के खिलाफ टीके वर्तमान में सेल कल्चर तकनीकों का उपयोग करके तैयार किए जा रहे हैं। इन्फ्लूएंजा महामारी के खतरे के कारण, संयुक्त राज्य अमेरिका इसके खिलाफ टीका प्राप्त करने के लिए अनुसंधान को वित्त पोषित कर रहा है
अंग के मूल तत्व शरीर के बाहर (इन विट्रो में) विकसित होते हैं। कोशिकाओं और ऊतकों का संवर्धन बाँझपन के सख्त पालन और विशेष पोषक मीडिया के उपयोग पर आधारित है जो संवर्धित कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि के रखरखाव को सुनिश्चित करता है और उस वातावरण के जितना संभव हो उतना समान होता है जिसके साथ कोशिकाएं शरीर में बातचीत करती हैं। प्रायोगिक जीव विज्ञान में कोशिका और ऊतक संवर्धन प्राप्त करने की विधि सबसे महत्वपूर्ण में से एक है। कोशिका और ऊतक संवर्धन को तरल नाइट्रोजन तापमान (-196°C) पर लंबे समय तक जमाया और संग्रहीत किया जा सकता है। पशु कोशिकाओं की खेती पर मौलिक प्रयोग 1907 में अमेरिकी वैज्ञानिक आर. गैरीसन द्वारा किया गया था, जिसमें एक मेंढक के भ्रूण के तंत्रिका तंत्र के प्रारंभिक भाग को लिम्फ के थक्के में रखा गया था। रोगाणु कोशिकाएं कई हफ्तों तक जीवित रहीं और उनसे तंत्रिका तंतु विकसित हुए। समय के साथ, इस पद्धति में ए. कैरेल (फ्रांस), एम. बरोज़ (यूएसए), ए. ए. मक्सिमोव (रूस) और अन्य वैज्ञानिकों द्वारा सुधार किया गया, जिन्होंने पोषक माध्यम के रूप में रक्त प्लाज्मा और भ्रूण के ऊतकों से अर्क का उपयोग किया। कोशिका और ऊतक संवर्धन प्राप्त करने में बाद की सफलताएँ विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के संवर्धन के लिए एक निश्चित रासायनिक संरचना के मीडिया के विकास से जुड़ी थीं। उनमें आमतौर पर नमक, अमीनो एसिड, विटामिन, ग्लूकोज, वृद्धि कारक और एंटीबायोटिक्स होते हैं जो बैक्टीरिया और सूक्ष्म कवक द्वारा संस्कृति के प्रदूषण को रोकते हैं। पौधों में कोशिकाओं और ऊतकों (गाजर फ्लोएम के एक टुकड़े पर) के संवर्धन के लिए एक विधि का निर्माण 1958 में एफ. स्टीवर्ड (यूएसए) द्वारा शुरू किया गया था।
विभिन्न मूल की कोशिकाओं का उपयोग पशु और मानव कोशिकाओं के संवर्धन के लिए किया जा सकता है: उपकला (यकृत, फेफड़े, स्तन ग्रंथि, त्वचा, मूत्राशय, गुर्दे), संयोजी ऊतक (फाइब्रोब्लास्ट), कंकाल (हड्डी और उपास्थि), मांसपेशी (कंकाल, हृदय और चिकनी) मांसपेशियाँ), तंत्रिका तंत्र (ग्लिअल कोशिकाएँ और न्यूरॉन्स), ग्रंथि कोशिकाएँ जो हार्मोन स्रावित करती हैं (अधिवृक्क ग्रंथियाँ, पिट्यूटरी ग्रंथि, लैंगरहैंस के आइलेट्स की कोशिकाएँ), मेलानोसाइट्स और विभिन्न प्रकार की ट्यूमर कोशिकाएँ। उनकी खेती की 2 दिशाएँ हैं: कोशिका संवर्धन और अंग संवर्धन (अंगों और ऊतकों का संवर्धन)। कोशिका संस्कृति प्राप्त करने के लिए - आनुवंशिक रूप से सजातीय, तेजी से बढ़ने वाली आबादी - ऊतक के टुकड़े (आमतौर पर लगभग 1 मिमी 3) शरीर से हटा दिए जाते हैं, उचित एंजाइमों के साथ इलाज किया जाता है (अंतरकोशिकीय संपर्कों को नष्ट करने के लिए) और परिणामी निलंबन को पोषक माध्यम में रखा जाता है . भ्रूण के ऊतकों से प्राप्त संस्कृतियों को एक वयस्क जीव से लिए गए संबंधित ऊतकों की तुलना में बेहतर अस्तित्व और अधिक सक्रिय विकास (विभेदन के निम्न स्तर और भ्रूण में स्टेम पूर्वज कोशिकाओं की उपस्थिति के कारण) की विशेषता होती है। सामान्य ऊतक एक सीमित जीवनकाल (तथाकथित हेफ्लिक सीमा) के साथ संस्कृतियों को जन्म देते हैं, जबकि ट्यूमर से प्राप्त संस्कृतियाँ अनिश्चित काल तक फैलने में सक्षम होती हैं। हालाँकि, सामान्य कोशिकाओं के संवर्धन में भी, कुछ कोशिकाएँ अनायास ही अमर हो जाती हैं, यानी अमर हो जाती हैं। वे जीवित रहते हैं और असीमित जीवनकाल वाली कोशिका रेखाओं को जन्म देते हैं। प्रारंभ में, कोशिका रेखा कोशिकाओं की जनसंख्या से या एकल कोशिका से प्राप्त की जा सकती है। बाद वाले मामले में, रेखा को क्लोनल या क्लोन कहा जाता है। लंबी अवधि की खेती के दौरान, विभिन्न कारकों के प्रभाव में, सामान्य कोशिकाओं के गुण बदल जाते हैं, परिवर्तन होता है, जिसके मुख्य लक्षण कोशिका आकृति विज्ञान में गड़बड़ी, गुणसूत्रों की संख्या में परिवर्तन (एन्यूप्लोइडी) हैं। उच्च स्तर के परिवर्तन के साथ, किसी जानवर में ऐसी कोशिकाओं के प्रवेश से ट्यूमर का निर्माण हो सकता है। अंग संस्कृति में, ऊतक के संरचनात्मक संगठन, अंतरकोशिकीय अंतःक्रियाओं को संरक्षित किया जाता है, और हिस्टोलॉजिकल और जैव रासायनिक भेदभाव का समर्थन किया जाता है। हार्मोन पर निर्भर ऊतक उनके प्रति संवेदनशीलता और विशिष्ट प्रतिक्रिया बनाए रखते हैं, ग्रंथि कोशिकाएं विशिष्ट हार्मोन का स्राव करना जारी रखती हैं, आदि। ऐसी संस्कृतियाँ एक संस्कृति पात्र में राफ्ट (कागज, मिलिपोर) पर या पोषक माध्यम की सतह पर तैरती धातु की जाली पर उगाई जाती हैं।
पौधों में, कोशिका संवर्धन, सामान्यतः, जानवरों के समान सिद्धांतों पर आधारित होता है। खेती के तरीकों में अंतर पौधों की कोशिकाओं की संरचनात्मक और जैविक विशेषताओं से निर्धारित होता है। अधिकांश पादप ऊतक कोशिकाओं में टोटिपोटेंसी होती है: ऐसी एक कोशिका से, कुछ शर्तों के तहत, एक पूर्ण विकसित पौधा विकसित हो सकता है। पादप कोशिका संवर्धन प्राप्त करने के लिए, किसी भी ऊतक (उदाहरण के लिए, कैलस) या अंग (जड़, तना, पत्ती) का एक टुकड़ा जिसमें जीवित कोशिकाएं मौजूद होती हैं, का उपयोग किया जाता है। इसे खनिज लवण, विटामिन, कार्बोहाइड्रेट और फाइटोहोर्मोन (अक्सर साइटोकिन्स और ऑक्सिन) युक्त पोषक माध्यम पर रखा जाता है। पौधों की फसलों को अंधेरे में या रोशनी में 22 से 27 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर बनाए रखा जाता है।
जीव विज्ञान और चिकित्सा के विभिन्न क्षेत्रों में कोशिका और ऊतक संस्कृतियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। शरीर के बाहर दैहिक कोशिकाओं (प्रजनन कोशिकाओं को छोड़कर अंगों और ऊतकों की सभी कोशिकाएं) की खेती ने शास्त्रीय आनुवंशिकी के तरीकों के साथ-साथ आणविक जीव विज्ञान के तरीकों का उपयोग करके उच्च जीवों के आनुवंशिकी का अध्ययन करने के नए तरीके विकसित करने की संभावना निर्धारित की। स्तनधारी दैहिक कोशिकाओं के आणविक आनुवंशिकी को सबसे बड़ा विकास प्राप्त हुआ है, जो मानव कोशिकाओं के साथ प्रत्यक्ष प्रयोगों की उभरती संभावना से जुड़ा है। सेल और टिशू कल्चर का उपयोग ऐसी सामान्य जैविक समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है जैसे जीन अभिव्यक्ति, प्रारंभिक भ्रूण विकास, विभेदन और प्रसार, नाभिक और साइटोप्लाज्म की बातचीत, पर्यावरण के साथ कोशिकाओं, विभिन्न रासायनिक और भौतिक प्रभावों के अनुकूलन, उम्र बढ़ने के तंत्र को स्पष्ट करना। घातक परिवर्तन आदि वंशानुगत रोगों के निदान और उपचार के लिए इसका उपयोग किया जाता है। परीक्षण वस्तुओं के रूप में, नए औषधीय एजेंटों का परीक्षण करते समय सेल कल्चर जानवरों के उपयोग का एक विकल्प है। ट्रांसजेनिक पौधे और क्लोनल प्रसार प्राप्त करते समय वे आवश्यक हैं। सेल कल्चर जैव प्रौद्योगिकी में संकरों के निर्माण, टीकों के उत्पादन और जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
सेल्यूलर इंजीनियरिंग भी देखें।
लिट.: कोशिका संवर्धन के तरीके। एल., 1988; पशु कोशिका संवर्धन. विधियाँ / आर. फ्रेशनी द्वारा संपादित। एम., 1989; संवर्धित कोशिकाओं का जीव विज्ञान और पादप जैव प्रौद्योगिकी। एम., 1991; फ्रेशनी आर.आई. पशु कोशिकाओं की संस्कृति: बुनियादी तकनीक का एक मैनुअल। 5वां संस्करण. होबोकेन, 2005.
ओ. पी. किसुरिना-एवगेनिवा।
शरीर से निकाली गई कोशिकाओं के लिए, ऐसी स्थितियाँ बनाई जा सकती हैं जिनके तहत वे एक कृत्रिम वातावरण में (इन विट्रो में - शरीर के बाहर, इन विवो के विपरीत - शरीर में) जीवित रहेंगी और गुणा करेंगी, जिससे एक कोशिका संस्कृति बनेगी। कोशिका संवर्धन उन कोशिकाओं से प्राप्त किया जा सकता है जो शरीर के भीतर विभाजित होने की क्षमता खो चुकी हैं, उदाहरण के लिए, परिधीय रक्त ल्यूकोसाइट्स से। संस्कृति में कोशिकाओं के व्यवहार का अध्ययन करने से कोशिका विभाजन के नियंत्रण के तंत्र को समझने में मदद मिलती है। यह स्थापित किया गया है कि सेलुलर इंटरैक्शन इस नियंत्रण में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। कोशिका संवर्धन के अवलोकन से पता चला कि कोशिकाएँ सक्रिय रूप से विभाजित हो रही हैं और उस बर्तन के कांच में फैल रही हैं जिसमें वे सुसंस्कृत हैं जब तक कि वे एक दूसरे के संपर्क में नहीं आना शुरू कर देती हैं। पड़ोसी कोशिकाओं की सतहों का संपर्क उनकी गति को रोक देता है और साथ ही कोशिकाओं को प्रजनन से रोक देता है। जब कोशिकाएं बर्तन की पूरी सतह को घनी परत से ढक देंगी तो विभाजन रुक जाएगा। कोशिकाएँ कुछ समय तक जीवित रहेंगी, फिर उनमें सभी प्रकार की गड़बड़ी होने लगेगी, और यदि कुछ कोशिकाओं को किसी अन्य बर्तन में, नए माध्यम में प्रत्यारोपित नहीं किया गया, तो संस्कृति मर जाएगी। दिलचस्प बात यह है कि एक नए माध्यम में कोशिकाओं का पुनः रोपण हमेशा कोशिका प्रसार को उत्तेजित नहीं करता है। जो कोशिकाएं कई उपसंस्कृतियों से गुजर चुकी हैं, वे समय के साथ, यहां तक कि नए माध्यम में भी, विभाजित होना शुरू नहीं करती हैं। विशेष प्रयोगों से पता चला है कि वयस्क जीवों के ऊतकों से ली गई कोशिकाएं भ्रूण से प्राप्त कोशिकाओं की तुलना में इन विट्रो में कम बार विभाजित होने में सक्षम होती हैं। इस घटना का कारण, इसे खोजने वाले वैज्ञानिक के नाम पर हेफ्लिक घटना कहा जाता है, कई शोधकर्ताओं द्वारा कोशिका उम्र बढ़ने में देखा जाता है, और वर्तमान में सेल संस्कृतियां सेलुलर स्तर पर उम्र बढ़ने के तंत्र का अध्ययन करने के लिए एक वस्तु के रूप में काम करती हैं। कैंसरग्रस्त ट्यूमर से ली गई कोशिकाएं संस्कृति में थोड़ा अलग व्यवहार करती हैं। कोशिका सतहों के संपर्क से उनका विभाजन नहीं रुकता, वे बढ़ती रहती हैं और संस्कृति बहुस्तरीय हो जाती है। ट्यूमर कोशिकाएं हेफ्लिक के नियम का पालन नहीं करती हैं: वे असीमित संख्या में विभाजन से गुजर सकती हैं। संस्कृति में कुछ कोशिकाएं विभेदित रहती हैं: वे विशिष्ट प्रोटीन को संश्लेषित करती हैं और रूपात्मक विशेषताओं को बरकरार रखती हैं, उदाहरण के लिए, लिम्फोइड मूल की ट्यूमर कोशिकाएं। अन्य कोशिकाएँ, जब कृत्रिम परिस्थितियों में स्थानांतरित की जाती हैं, अविभाज्य हो जाती हैं। बढ़ती परिस्थितियों को बदलने से कभी-कभी विभेदित कोशिकाओं के गुणों की हानि होती है, कभी-कभी अधिग्रहण होता है। इससे कोशिका विभेदन के तंत्र का अध्ययन करने के लिए संस्कृति में कोशिकाओं का उपयोग करना संभव हो जाता है। इन विट्रो में कुछ कोशिकाओं द्वारा एक विभेदित अवस्था का संरक्षण, इन कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित पदार्थों से प्राप्त करने के लिए व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए सेल संस्कृतियों के निर्माण के लिए एक प्रेरणा के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार विभिन्न प्रोटीनों के प्रति एंटीबॉडी प्राप्त की जाती हैं। वृक्षारोपण पर खराब तरीके से उगाए गए पौधों की कोशिकाओं से औषधीय पदार्थ प्राप्त करना भी संभव है। कोशिका संवर्धन का उपयोग चिकित्सा में भी पाया गया है। वंशानुगत रोगों के निदान के लिए कभी-कभी पर्याप्त संख्या में शरीर कोशिकाओं की आवश्यकता होती है ताकि जैव रासायनिक विश्लेषण किया जा सके। यदि मानव भ्रूण में निदान स्थापित करने की आवश्यकता है, तो विश्लेषण के लिए सामग्री लेना एक बड़ी समस्या है। इस मामले में, सेल कल्चर तकनीक बचाव के लिए आती है: भ्रूण झिल्ली के विली से बिना किसी नुकसान के ली गई कई सौ कोशिकाएं एक बड़े सेल द्रव्यमान को विकसित करने के लिए पर्याप्त हैं। कोशिका संवर्धन का उपयोग वायरोलॉजी में भी किया जाता है - वायरस को विकसित करने और उनके गुणों का अध्ययन करने के लिए, साथ ही फार्मास्युटिकल और रासायनिक उद्योगों में डीएनए और गुणसूत्रों पर नए संश्लेषित रसायनों के हानिकारक प्रभावों का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है।
