优良的细胞系

在实验室里细胞生长有能力复制在某种程度上,他们在人体吗?有人会认为,如果他们构成我们组织一辈子,它应该很容易保持增长同样长在培养皿中。然而,事实并非如此,科学家很难持续获得足够多的可行的细胞实验。幸运的是,细胞系与延长或“不朽”一生的存在是为了避免反复提取他们从新鲜组织。虽然这无疑推动前进的使用细胞培养在生物医学科学,它也有缺点,常常幸福地或故意忽略。这些缺点可能已经容忍到目前为止,但随着细胞化验接近影响病人,还能接受“睁一只眼闭一只眼”?

海弗利克极限的

1921年,想到这个,细胞培养的创始人之一,建议可以不朽的文化如果培养细胞在合适的条件下。这后来被他的一些支持工作表明成纤维细胞已经成功保存在文化了34年。然而,没有人能复制这些发现,和后来提出,他们的长期文化是最有可能的结果每天添加新的小鸡胚胎细胞中提取细胞用来喂养。¹

在1960年代,伦纳德海弗利克一劳永逸地证明了并不是所有的细胞都能够复制下去在体外。这是很难相信当时他们的论文首次拒绝[1]。之后,海弗利克发表了一系列的文章,包括他的1965年的研究与学习,他们表明,胎儿成纤维细胞退化约50名倍增后一年的文化,²一个阈值后被称为“海弗利克极限”。他们的研究结果表明,细胞能够“记住”多少次他们已经翻了一倍,指向内部细胞时钟的存在。³科学家花了33个额外年完全解开这个谜团。长话短说,每一轮的细胞分裂,“帽子”结束的DNA链,被称为端粒缩短。这一过程能使细胞跟踪复制他们已经通过的数量,这样,当端粒变得太短表明他们必须停止复制。但科学家们花了几十年解开这些机制。与此同时,他们可以观察到癌细胞复制时间更长,从而规避这死亡。因此,问题是如何癌细胞似乎旁路这个机制,我们能“超级大国”转给其他细胞延长一生吗?

细胞系发展:加速抗体通过监控发现效价和糖基化八隅体平台

虽然表达水平分析是开展早期,其他关键质量属性通常评估才在开发过程中,由于缺乏适当的和高通量的分析技术。此外,常用的抗体定量方法需要专门的仪器或耗时。在本白皮书,找出如何使用新技术来解决这些挑战

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细胞系和癌症

虽然细胞系的使用先进的许多疾病的知识,他们的发展尤其交织在一起的癌症研究。⁴这是因为癌细胞本质上是无限增殖细胞,可以在理论上无限增长,转化为异常和激进的细胞增殖。这有助于生存,复制和细胞研究non-physiological实验室设置,可以更难的非癌细胞。因此,第一个癌症细胞系建立在体外是独立于 亨丽埃塔缺乏 在1951年。⁵30活检收到宫颈癌患者,亨丽埃塔的细胞缺乏是唯一能够使用滚柱式技术生长良好。

癌细胞不仅是第一个使用“自然”细胞系在实验室里,他们也起到了重要的作用,使开发新的细胞系。

海拉细胞之前,厄尔et al。在实验室里创造了第一个细胞系与致癌化合物转变成纤维细胞延长它们的寿命。^6、7、8而是“诱导”永生,会有一种基因修饰细胞精确转移癌细胞其他细胞的超级大国吗?要回答这个问题,我们需要了解癌细胞找到一种办法来阻止端粒缩短。¹1985年,卡萝格雷德和 伊丽莎白·布莱克本 发现合成的酶和端粒,端粒酶。⁹这种酶后来发现在大多数人类肿瘤,⁹和其在正常细胞异位表达,他们的寿命增加。¹⁰结果端粒长度是由端粒酶表达下调在大多数细胞,除生殖细胞和其他post-mitotic细胞。¹例如,在干细胞中,端粒缩短与损失有关的自我更新属性。¹¹除了解开的潜在分子机制变得不朽,癌细胞也用于创建第一个杂种瘤细胞系,使大规模生产单克隆抗体,目前生物制造的关键。1975年,科勒和Milstein融合一个B细胞(负责在体内产生抗体)与骨髓瘤细胞(癌淋巴细胞)。这提供了B细胞迅速分裂的能力,生产大量相同的单克隆抗体。¹²

因此,癌症研究和细胞线发展是紧密联系在一起。可以肯定地说,癌症和所有在体外研究得益于细胞系的使用。然而,近70年之后第一个癌症细胞系建立,可能时间掌握其缺点吗?

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癌症细胞系是广泛应用于生物医学研究;他们提供优秀的模型系统研究与癌症发展相关机制,从而提高肿瘤细胞生物学的理解。此外,这些细胞株用于新型抗癌药物的开发和筛选。这本手册是一个指南,了解细胞培养模型可以推动这些领域的突破的癌症研究。

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永生细胞系:无尽的来源的细胞、蛋白质…和错误吗?

今天,无数的建立癌症细胞系存在,由世界各地的实验室常用的。他们一直强大的在许多方面,包括标准化的结果,作为解释 罗杰·d·卡姆 麻省理工学院的博士,教授(麻省理工学院): “至关重要的是,不同的实验室可以比较他们的结果,和常用的标准化和细胞系有助于使”。然而,他补充说,“癌症是如此不同,这是错误的认为一个细胞系可以代表所有病人的行为。 ” 癌症细胞系要么是选择的结果快速增长的文化或外源性病毒或哺乳动物的致癌基因的表达。¹³通常,他们表示将和侵略性癌细胞从晚期癌症,需要他们只使用等研究晚期癌症的发展。他们的一个主要的限制是不保留的遗传和表型异质性肿瘤患者,以及 跑,博士 ,马萨诸塞州总医院博士后研究员指出:“遗传异质性对药物治疗的疗效评估很重要。”At any rate, it is now understood that cell lines alone cannot be expected to represent the patient’s response: we know that the microenvironment plays an important role in drug response and should be reproduced in 3D在体外摘要药物反应和癌症细胞系。

此外,细胞系做积累突变在文化随着时间的推移,¹⁴和经常不考虑遗传漂变科学家和能引起不受控制的变化。更普遍的是,失败的细胞行代表患者的药物反应在体外内外的癌症研究可能来自每个研究的细胞系测试数量不足,或在选择错误的细胞系。例如,Domckeet al。证明最常用的卵巢癌细胞系在体外可能不是好的模型高档卵巢浆液性癌,卵巢癌的最常见的人类形体。¹⁵

李还指出,两个重大实际问题往往来自细胞系的处理,而不是从固有的局限性: “污染(微等离子体)和错过确定/交叉污染仍然是一个大问题” 。Horbachet al。报告,超过30000个研究可能误判细胞系¹⁶由于与海拉细胞污染。这个权证定期验证和筛选程序的使用(例如使用短串联重复序列¹⁷)。希望实验室自动化的进展有助于促进这些任务,以确保适当的细胞培养质量控制。

只是认识的局限性细胞系是在正确的方向上迈出的一步。但是我们如何解决这些限制?使用patient-derived细胞,但有一个推动,卡姆指出:“这些很难得到,昂贵,常常在数量或癌症细胞类型,一个希望。此外,病人之间有这样的变化,甚至在一个病人,这很难比较结果从一个到另一个地方学习 ”。根据卡姆,一个解决方案可能在于“想办法让他们更普及,也许通过建立细胞银行在全国范围内,研究人员可以利用”。不同类型的patient-derived细胞可以提取但干细胞和诱导多能干细胞特别是一直在发展壮大。这是因为他们提供了一个独特的选择肿瘤和非肿瘤细胞系都由于其分化和自我更新属性。更具体地说,他们提供的优势能够带来健康和不健康的细胞不同的组织相同的病人。

但扩大patient-derived细胞在实验室可以施加选择压力和支持分组人口的细胞发生在这些non-physiological条件下茁壮成长。因此,一个越来越受欢迎的选择包括在使用patient-derived异种移植(PDX)模型,李解释说:“提供异构性和遗传变异细胞系模型不能。“PDX模型都是基于主要的转移肿瘤在免疫缺陷小鼠身上直接从病人。他们是直接由使细胞从老鼠,老鼠一旦肿瘤负荷实在太大了。¹⁸李解释说:“目前PDX必须种植在老鼠,这是昂贵和有问题的,因为老鼠的细胞可以入侵到人类PDX。如果微流体系统可用于文化和维护PDX,这将是突破性的,因为它可能会扩大PDX使用许多不同的应用程序和实验室。”

尽管有这些问题,一个人必须承认细胞系的至关重要的作用在大规模生产蛋白质疗法。¹⁹虽然这些也可以在非哺乳类微生物(如细菌),细胞系通常是首选的制造大型、复杂的蛋白质转录后修饰。时生产蛋白质,细胞系的使用是一个明确的资产,允许高和统一的收益率。目前的挑战在于优化人类的使用而不是动物细胞系,并确保没有人类病毒污染。

结论

细胞系带来了前所未有的洞察力在体外——特别是在癌症研究领域的研究工作。然而,可能正在进行转变,因为细胞系目前已知没有完全代表病人的细胞异质性,这一问题变得尤其重要,个性化医疗的发病。无论如何,细胞系一定会在不久的将来,直到其他协议用于提取、增长和扩大针对病人的细胞在体外进行了优化。李表示,这种转变的速度可能非常好:“依赖于给定的参考资料和连接实验室看到细胞系廉价购买和维护,且易于传播。相比之下,patient-derived或主细胞很难文化,经常需要补充的昂贵的生长因子,生长慢很多。”

之间有一个细线能够获得大量的细胞不断,同时确保本机异质性的病人是真正代表。organs-on-chips发病和小型化化验,科学家可能有机会专注努力使用少量的细胞更具代表性,尽管它们更难得到。相比之下,大规模的工业应用,如蛋白质或病毒生产、永生化细胞系仍将是关键。

是时候在沙地上画一条线更多个性化的临床应用,推动系统的验证主要细胞?

引用

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