محیط کشت های سلولی
محیط کشت سلولی (Cell Culture Media)، که گاهی اوقات به سادگی “محیط” نامیده میشود، مایعی مغذی و حیاتی است که برای رشد، نگهداری و تکثیر سلولها، بافتها یا اندامها در خارج از بدن (شرایط In Vitro یا آزمایشگاهی) استفاده میشود.
این محیط اساساً وظیفه تأمین تمام نیازهای متابولیکی و فیزیکی سلول را بر عهده دارد و نقش محیط طبیعی بدن (مانند خون و مایعات بینابینی) را شبیهسازی میکند.
۱. هدف اصلی محیط کشت هدف از محیط کشت فراهم کردن شرایطی است که سلولها بتوانند به حیات خود ادامه دهند و همانندسازی کنند. این شرایط شامل موارد زیر است:
تأمین مواد مغذی: فراهم کردن انرژی و بلوکهای ساختمانی برای رشد سلولی. تنظیم pH و اسمولالیته: حفظ یک محیط شیمیایی پایدار و مناسب برای فعالیت آنزیمها. حفظ سلامت سلولی: محافظت از سلولها در برابر تنشها و سموم. ۲. ترکیبات اصلی محیط کشت ترکیبات محیطهای کشت مختلف بسته به نوع سلولی که باید رشد داده شود، متفاوت است، اما اکثر آنها دارای اجزای اصلی مشترک زیر هستند:
الف. ترکیبات مغذی و ساختاری ترکیب نقش و عملکرد آب (بخش عمده) حلال اصلی برای تمامی ترکیبات. گلوکز (Glucose) اصلیترین منبع انرژی برای متابولیسم و تنفس سلولی. اسیدهای آمینه (Amino Acids) بلوکهای سازنده پروتئینها، مورد نیاز برای ساختار و عملکرد سلول. ویتامینها (Vitamins) به عنوان کوفاکتور یا پیشساز آنزیمها، ضروری برای رشد و متابولیسم. نمکهای معدنی (Inorganic Salts) حفظ تعادل اسمزی محیط، تنظیم فعالیتهای سلولی و کمک به عملکرد پروتئینها. ب. عوامل تنظیمکننده و کمکی ترکیب نقش و عملکرد سیستم بافری (Buffering System) معمولاً بیکربنات سدیم ( NaHCO 3 NaHCO 3
) استفاده میشود تا pH محیط را در محدوده فیزیولوژیک (حدود ۷.۲ تا ۷.۴) ثابت نگه دارد، زیرا سلولها در طول متابولیسم اسید تولید میکنند. فنول رد (Phenol Red) یک نشانگر pH است. در pH خنثی قرمز است، در صورت اسیدی شدن (افزایش متابولیسم سلولی یا آلودگی) زرد میشود و در حالت بازی ارغوانی میشود. آنتیبیوتیکها (Antibiotics) ترکیبات اختیاری (مانند پنیسیلین و استرپتومایسین) برای جلوگیری از رشد باکتریها و قارچهای آلودهکننده. ۳. نقش سرم (Serum) بیشتر محیطهای کشت پایه (مانند DMEM DMEM یا RPMI RPMI ) به تنهایی قادر به پشتیبانی از رشد سلول نیستند. به همین دلیل، اغلب با سرم جنین گاوی ( FBS FBS یا Fetal Bovine Serum Fetal Bovine Serum ) تکمیل میشوند.
سرم ترکیبی بسیار پیچیده است و نقش حیاتی در تکمیل محیط دارد:
فاکتورهای رشد (Growth Factors): پروتئینهایی که تقسیم و تمایز سلولی را تحریک میکنند. هورمونها: برای تنظیم فرآیندهای سلولی. پروتئینهای اتصالدهنده: برای حمل ویتامینها، لیپیدها و عناصر کمیاب به سلول. ۴. انواع محیطهای کشت محیطهای کشت از نظر میزان تعریفشده بودن ترکیباتشان طبقهبندی میشوند:
محیط پایه (Basal Media): شامل حداقل ترکیبات ضروری (آب، نمک، اسید آمینه، ویتامین). برای رشد نیاز به افزودنیهایی مانند سرم یا فاکتورهای رشد دارند. محیط کامل (Complete Media): محیط پایه به علاوه تمام افزودنیهای لازم (سرم یا جایگزینهای آن) که برای رشد یک نوع سلول خاص آماده شده است. محیط بدون سرم (Serum-Free Media - SFM): محیطهایی که ترکیب شیمیایی آنها کاملاً مشخص و عاری از سرم حیوانات است. این محیطها برای کاربردهایی که خلوص بالا (مانند تولید دارو) نیاز است، ترجیح داده میشوند، زیرا نوسانات و متغیرهای ناشی از سرم را حذف میکنند.