Hücre kültürü

Epitel hücreleri

Hücre kültürü, hücrelerin kontrollü şartlar altında yetiştirilmesi sürecidir. Pratikte hücre kültürü terimi, çok hücreli ökaryotlardan özellikle hayvan hücrelerinden kaynaklanan hücrelerin kültürlenmesi için kullanılmaktadır. Hücre kültürleriyle yapılan çalışmalar günümüzde popüler araştırma konularında önemli bir kısmı oluşturmaktadır. Örneğin, kanser gibi çeşitli patolojik durumlarda belli bir maddenin etkilerini ya da bir hücre veya dokuda üretilen belli bir maddenin işlevlerini belirlemek amacıyla hücre kültürleri yapılabilmektedir. Hücre kültüründe belirli bir hücre hattından çoğaltılan hücrelerde çeşitli çalışmalar yapılarak canlı ortamında (in vivo) yapılamayan denemeler yapılabilir ve buradan yola çıkılarak sonuçlara ulaşılabilir.

Tarihçe

Hücre kültürü çalışmalarının gelişimi ve yöntemleri, organ ve doku kültürü çalışmalarıyla yakından ilişkilidir ve onlarla benzer nitelikler taşımaktadır. Doku ve hücre kültürü çalışmaları yüz yılı aşkın bir süredir yapılmaktadır.

Hayvansal hücre kültürü teknikleri 1900'lerin ortalarında laboratuvarda rutin olarak uygulanmaya başlanmış fakat asıl doku kaynaklarından ayrılan sürdürülebilir yaşayan hücre hatları kavramı 19. yüzyılda ortaya konmuştur.

19. yüzyılda İngiliz fizyolog Sydney Ringer sodyum, potasyum, kalsiyum ve magnezyumlu klorürler içeren tuz çözeltilerinin, vücut dışında yaşayan bir hayvan kalbinin atışını sürdürebilmesi için uygun olduğunu deneysel olarak göstermiştir.

1885'te Wilhelm Roux bir tavuk embriyosu nöral plağının bir kısmını ayırmış ve ılık bir tuzlu su çözeltisinde dokuyu birkaç gün yaşatarak doku kültürünün temellerini de atmıştır.

Ross Granville Harrison, 1907 ve 1910 yıllarında yaptığı deneyleri doku kültürünün metodolojisini de belirleyerek yayımlamıştır.

1913'te Carrel aseptik (steril) koşullar altında düzenli olarak beslenmeleriyle hücrelerin kültür ortamında uzun süre hayatta kalıp çoğalabildiklerini göstermiştir. Earle ve arkadaşları ise, 1948'de L hücre hattından saflaştırdıkları hücrelerin kültüre alındıklarında koloniler oluşturduklarını göstemişlerdir. Hücre kültürü teknikleri 1940 ve 50'lerde viroloji araştırmalarıda desteklemek amacıyla önemli ölçüde geliştirilmiştir.

1952'de de Gey ve arkadaşları günümüzde oldukça bilinen HeLa hücre hattını, bir insan servikal karsinomasından türeyen hücrelerin sürekli serisi şeklinde gözlemlemişlerdir.

1986'da Martin ve Evans ile arkadaşları, fareden pluripotent embryonik kök hücrelerini saflaştırarak kültürünü yapmışlardır. 1998'de Thomson ve Gearhart ile yardımcıları ise, insan embryonik kök hücrelerini izole etmeyi başarmışlardır.

Hücre kültüründe virüslerin gelişmesi saflaştırılmış virüs aşılarının hazırlanıp üretilmesine olanak sağlamıştır. Örneğin, çocuk felci aşısı hücre kültürü teknikleri kullanılarak yapılan ilk ürünlerden biridir. Bu aşı, maymun böbreği hücre kültüründe virüsü yetiştirmek için bir yöntem bulan ve bundan dolayı Nobel Ödülü alan John Franklin Enders, Thomas Huckle Weller ve Frederick Chapman Robbins'in araştırmalarıyla mümkün kılınmıştır.

Memeli hücre kültürlerinde kavramlar

Hücrelerin saflaştırılması (izolasyonu)

Hücreler dokulardan ex vivo olarak birkaç günde saflaştırılabilir, ayrıştırılabilir. Hücreler kandan kolayca elde edilebilir; ancak sadece beyaz kan hücreleri kültürde üreme yeteneğine sahiplerdir.

Tek çekirdekli hücreler, hücredışı maddeyi bozan kollajenaz, tripsin ya da pronaz gibi enzimatik sindirim yapan enzimler tarafından yumuşak dokulardan salınabilirler.

Farklı olarak, doku parçaları büyüme ortamına (besiyeri ya da medyum) konulabilir ve hücreler bu şekilde "kültüre edilmiş" olur. Hücreler, "birincil kültür" olarak adlandırılan yöntemle doğrudan kültüre edilebilmektedir. Tümörlerden kaynaklanan bazı istisnalar hariç, çoğu birincil hücre kültürünün sınırlı yaşam süresi vardır.

Çoğalan hücrelerin önemli bir miktarı (özellikle kanser kökenli olmayanlar), kültürün ilerleyen zamanlarında yaşlanma ve bölünmenin durması gibi süreçlere girer; bu hücreyi canlılıktan alıkoyar. Belirlenmiş ya da ölümsüzleştirilmiş bir hücre hattı, rastgele bir mutasyonla ya da telomeraz geninin yapay ifadesi gibi bilinçli değişimlerle süresiz çoğalma yeteneğine kavuşabilir.

Özel hücre tiplerinin iyi belirlenmiş hücre hattı örnekleri oldukça çeşitlidir.

Kültürde süren hücreler

Hücreler uygun bir sıcaklık ve gaz karışımıyla (hayvan hücreleri için 37°C ve %5 CO₂ içeren) inkübatörde geliştirilebilir ve sürdürülebilir.