Kultura ćelija

**Kultiviranje ćelija** obuhvata niz metoda i postupaka koji se primjenjuju u uzgoju ćelija i tkiva u kontroliranim uvjetima *[[in vitro]]*.

## Kultura biljnih ćelija i tkiva
Kultura biljnih ćelija i tkiva omogućava gajenja biljaka i pojedinih biljnih organa u sterilnim uvje­tma. Tu mogućnost u *in vitro* uvjetima prvi je predvidio Haberlandt, 1902. godine. White je, 1934. pojasnio je hranid­bene potrebe biljaka u uvjetitna sterilnog medija. Prvi kompletan hranidbeni medij (koji je sadržavao sve potrebne maakroelemente, mikroelemente, šećere, vitamine i biljne hormone) napravili su Murashige i Skoog (1962.). Oni su na spomenutoj podlozi uspjeli dobiti kompletne biljke duhana iz tkiva srčike. Posljednjih 35 godina metod kultura *in vitro* neprikosnoveno se učvrstio u repertoar bioloških metoda koji, pored fundamentalnog, sve više imaju i aplikativni karakter.

Kao što je poznato, sve ćelije biljaka više organizacije nastaju iz zigota (putem mitoznih dioba). Zigot nastaje u spolnom kontaktu dvije haploidne ćelije koje se same po sebi u uvjetitna *[[in vivo]]* ("uživo") ne bi mogle dalje razvijati. Spajanjem spolnih ćelija u zigot nastavlja se kontinuitet i ostali potencijali "pritajene", tj. supresi­rane (prigušene) specifičnosti sastavnica novonastale unutarćelijske sredine. To daje mogućnosti svakoj ćeliji biljaka da, i nakon diferencijacije, u povoljnim uvjetitna ba­lansa hranljivih matetija i hornona, povrati meristemski karakter, te svoje razviće us­mjerj u pravcu kompletiranja čitavog novog organizma. Pojava vraćanja ćelije iz diferen­ciranog stanja na meristetnski nivo (mogućnost ponovnog dijeljenja) naziva se dediferencijacija.

Osobina i potencijali totipotentnosti ("svemogućnosti") posebno se intenzivno plimijenjuje u razvoju tehnologije kultura ćelija, tkiva i organa *in vitro*. Ćelije koje se u cjelini biljnog sistetna nalaze pod strogom kontrolom, integralnih funkcija organizma, nakon izdvajanja iz funkcionalne cjeline, do punog izražaja koriste vlastitu totipotentnost.

Metodi *[[in vitro]]* kultura su danas jako razvijeni i usavršeni, do (nekada) neslućenih mogućnosti. Tako u somatskoj embriogenezi iz somatskih (*soma* = tijelo) ćelija moguće je dobiti embrioide (embrione) koji u kasnijim fazama pogodnim manipulira­njem podloga daju kompletne biljke.

Svaka novonastala diploidna ćelija, nakon mitotske podjele sadrži kompletne (iste) nasljedne infotmacije - ona je nasljedno totipotentna. U procesu diferencijacije ćelija, raspoložive genetičke mogućnosti se svode samno na određenu funkciju, dok su u uvjetima kultiviranje ćelija prenosi genetička informacija o svim nasljednim obilježjima pripadajuće vrste.

Mogućnosti hibridizacije protoplasta dvije ćelije srodnih vrsta stara je koliko i mogućnost metoda kalemljenja. U početku se smatralo da će doći do fuzije protoplasta kada se kalem postavi i ptihvati za podlogu. Međutim, tome se suprotstavlja čvrsticelulozni zid. Otkrićem i izo­lacijom posebnih enzima (celulaza, hemicelulaza i pektinaza) koji razlažu poje­dine strukture ćelijskog zida i opne, pre­vaziđen je i problem cvrste ćelijske barijere. Goli protoplasti se mogu gajiti na specijal­nim podlogama ili spajati, nakon čega ćelijski zid moze biti nadograđen (čak za 24 sata).

U prisustvu odgovarajućih supstanci (natrij-nitrata, polietilen-glikola i dr.) ogoljeli protoplasti se mogu međusobno spojiti. Prva somatska fuzija proto­plasta urađena je kod dvije srodne vrste duhana (1972. godine), kojom je dobijen plodni (fertilni) hibrid. Mogućnosti hib­ridizacije protoplasta rastu sa povećanjetn njihove genetičke srodnosti.

Ekspetitnenti se razvijaju i u pravcu dobi­janja somatskih hibrida filogenetski uda­ljenih kategorija. Do krajnjeg cilja ovi eksperitnenti moraju uspješno proći veći broj specijalnih faza - od izolacije protoplasta iz tkiva različitih biljnih vrsta, do indukci­je organogeneze fuzioniranih cjelina do razvo­ja odrasle hibridne biljke. Ptimjenom odgovarajućih postupaka, dobijeni su (1978.) npr. hibridi iznmeđu krompira i paradajza. Cilj je bio da se dobije biljka koja će istovretneno davati plodove paradajza i gomolje krompira U ekspetimentu je dobijeno 9 biljaka koje su bile sterilne (*sterilis* = neplodan).

Dosadašnja saznanja i uspješna manipulacija kulturom ćelija i tkiva daje solidnu osnovu za prijenos nekih pozitivnih osobina iz ćelije u ćeliju putem rekombinantne DNK. Putem specijalnih metoda genetičkog inženjerstva, u genetički matetijal (molekule DNK) primatelja moguće je unijeti nasljedne jedinice (gene) stranog porijekla, koji omogućuju da takav organizam stekne sposobnosti koje ranije nije posjedovao (kao ni vrsta kojoj pripada). U prirodnim uvjetitna mogućnost prenošenje svojih gena ima bakterija *Agrobacterium*, koja kod paradajza izaziva tumor. Dokazano je da je ova baktetija, preko posebnih posrednika (plazmida), sposobna da u jedro ćelija paradaj­za ugradi gen koji dovodi do promjena gena koji je odgovoran za pojavu tumora. Bakterijski geni u biljnoj ćeliji kontroliraju sintezu nekih posebnih detivata aminokiselina (opina) i izazivaju promnjene u metabolizmu hormona domaćina.

Po ugledu na prethodne pojave, danas se u svijetu intenzivno radi na genetičkoj modiftkaciji privredno značajnih biljaka, koja bi doprinijela njihovom oplemenjivanju. Dosta pažnje ptivlači ideja da se gen, koji je odgovoran za fiksaciju i redukci­ju dušika, izolira iz nekog organizma sa takvom sposobnošću ("azotofiksatora") i prenese u ćelije viših biljaka, koje inače nemaju tu sposobnost. Time bi se ostvarile ogrmnne uštede u potrošnji relativno skupih dušičnih đubriva i spriječilo zagađivanje životnog okoliša njihovim vjestačkim preparatima.

Naučnicima je pošlo za rukom da u kulturu tkiva unesu gen svica koji je odgovoran za sintezu enzima luciferaze u biljke duhana. Pojavu svjetlucanja kod svica noću izaziva kontakt bjelancevinaste materije luciferin (koja nastaje u prisustvu enzima luciferaze) i slo­bodnog kisika. U reakciji se luciferin oksidira, što oslobađa svjetlost. Da bi provjerili učinkovitost ovog postupka, poslije transfera gena za sintezu luciferaze u biljke duhana, naučnici su noću polili biljku vodom koja je sadržavala luciferin, nakon čega se pojavio zućkastoze­leni sjaj.

Kultura biljnih ćelija i tkiva u uvjetitna *in vitro* daje takve tnogućnosti koje su neka­ da graničile sa naučnom fantastikotn. Dovoljno se podsjetiti da je metod kultura *in vitro* danas vodeći postupak u proizvodnji cvijeća i dobijanju bezvirusnih sorti krompira. Spmnenuti metodi su doprinijeli razvoju klonskog šumnarstva, hortikulture, te povećali šansu hibridizacijske selekcije i dobijanja novih klonova, otpotnih na novonastale poremećaje u atmosferi i ostale stresove.

## Kultura životinjskih ćelija

Kultura animalnih ćelija je tehnika koja se danas široko koristi u raznim granama fundamentalne i primijenjene biologije, od molekularne biologije do biotehnologije. Kultura ćelija se odnosi na kultiviranje disagregiranih ćelija i podrazumijeva njihovo održavanje *[[in vitro]]*, tj. u vještački kontroliranoj sredini koja pogoduje njihovom rastu.
Kultiviranje tkiva označava se pojmom kultura tkiva, a tehnika kultiviranja cijelih organa s ciljem praćenja njihove kontinuirane funkcije ili razvoja zove se kultura organa.

Osnivačem kulture ćelija smatra se Ross Harrison, koji je uspio kultivirati neuroblaste embrija žabe 1-4 sedmice u limfnom mediju. Iako je Harrison prvi uspješno kultivirao animalne ćelije 1907. godine, šira primjena ove tehnike u nauci počela je tek kasnih 40-ih i ranih 50-ih godina 20. stoljeća. Prvu kontinuiranu ćelijsku liniju glodara uspostavio je Wilton Earle 1943., a prvu humanu tumorsku ćelijsku liniju (HeLa) uspostavio je Gey 1951. godine.

Za uspješan rast animalnih ćelijskih kultura *[[in vitro]]*, neophodno je obezbijediti optimalnu sredinu podešavanjem adekvatnih uslova sljedećih faktora:
* sadržaj i količina hranljivog medija,
* posude za kultivaciju,
* temperatura,
* koncentracija CO<sub>2</sub>,
* pH,
* sterilnost.

Većina vještačkih medija koji se i danas koriste za kultiviranje ćelija razvijeni su pedesetih godina 20. stoljeća. Jedan od prvih medija za kulturu ćelija je BME medij. Ovaj medij je optimizirao Harry Eagle, a u njegov sastav ulaze samo najesencijalniji sastojci. BME medij je kasnije modificiran povećanjem sadržaja aminokiselina te se tako dobio Eagles minimum essential medium (MEM), dok je Dulbecco povećanjem količine amino kiselina i vitamina za 4 puta razvio Dulbeccos modified Eagles medium (DMEM). Morgan je sa saradnicima opisao medij (Medium 199), koji sadrži mnogo više komponenti od MEM-a i ima širu primjenu za kultiviranje većeg broja ćelijskih tipova. Moor je sa saradnicima u Roswell Park Memorial Institute, razvio RPMI 1640 medij, koji predstavlja jedan od najuniverzalnijih medija za kultiviranje ćelija.

## Povezano
* Ćelije
* Mitoza

## Reference

## Vanjske veze

* Table of common cell lines from Alberts 4th ed.
* Cancer Cells in Culture 
* Hypertext version of the Cell Line Data Base 
* Microcarrier Cell Culture Handbook by GE Healthcare Life Sciences 
* Cell Culture Applications  - Resources including application notes and protocols to create an ideal environment for growing cells, right from the start.
* Cell Culture Basics - Introduction to cell culture, covering topics such as laboratory set-up, safety and aseptic technique including basic cell culture protocols and video training
* Database of Who's Who in Cell Culture and Related Research
* 
* Coriell Cell Repositories
* Strategies for Protein Purification Handbook 
* An Introduction To Cell Culture.  This webinar introduces the history, theory, basic techniques, and potential pit-falls of mammalian cell culture.
* The National Centre for Cell Science (NCCS), Pune, India; national repository for cell lines/hybridomas etc.