初代細胞培養
The culture of cells from fresh tissues
初代細胞培養
一次間質オルガノイド培養
識別子
メッシュD061251
解剖学用語
[Wikidataで編集]

初代細胞培養は、多細胞生物から得られた新鮮な細胞の体外 培養であり、不死化細胞株の培養とは対照的である。一般的に、初代細胞培養は細胞株よりも生体内の組織をよりよく代表すると考えられており、これは英国（2004年ヒト組織法）などの一部の国で法的に認められている。[1]しかし、初代細胞が増殖するには適切な基質と栄養条件が必要であり、一定回数分裂すると老化表現型を獲得し、不可逆的な細胞周期停止に至る。[2]細胞株の生成は、これら2つの理由から生じる。初代細胞は、自発的（例：HeLa細胞）または遺伝子改変によって（例：HEK細胞）不死化することができ、その時点で無期限に継代培養できる細胞株となる。[3]

生存能力を必要とするため、初代細胞培養は2000年代まで普及しませんでした。これらの培養は、細胞株に比べて、組織の細胞異質性をより適切に表現できること、より忠実なトランスクリプトミクスおよびプロテオームプロファイル（特に3D培養の場合）、薬物反応を含むより現実的な機能応答など、いくつかの利点があります。[4] [5] [6]対照的に、不死化細胞株は、特定の亜集団の自然選択によって均質化すること、遺伝的浮動を起こすこと、および遺伝的異常を獲得することが知られています。多くの場合、細胞株は誤認されたり、他の細胞に汚染されたり、数十年にわたって検出されなかった小さな細胞内細菌であるマイコプラズマに感染したりしています。[4] [7]

組織全体または一部を単離し、体外で維持する手順は、一次組織培養と呼ばれます。より具体的な用語としては、器官型培養[8] 、組織切片[9]、組織片[10]などがあります。

神経初代細胞培養は、生物の脳から採取された細胞です。例えば、物質が細胞生存率に及ぼす影響を調べる際に使用することができ、これは脳機能障害の潜在的な治療法となる可能性があります。[11]

単層培養

単層培養とは、細胞を培養皿または基質の表面上で単層に平らに増殖させる細胞培養を指します。単層培養では、細胞は基質に接着し、二次元的に広がります。このタイプの細胞培養は、研究、薬物試験、バイオテクノロジーなど、様々な目的で実験室で広く用いられています。 [要出典]

単層培養の主な特徴は次のとおりです。

  • 二次元的増殖：単層培養では、細胞は培養容器の表面に接着し、単一の平面上で増殖します。この平面的な配置により、個々の細胞を容易に観察・操作することができます。[12]
  • 基質への接着：細胞は培養皿やフラスコの表面に接着し、その成長や挙動は基質の特性によって影響を受ける可能性があります。言い換えれば、細胞培養において、基質への接着とは、細胞が表面に接着して増殖する能力を指します。表面エネルギー、基質の地形、粗さなど、多くの要素が細胞接着のプロセスを媒介します。[13]細胞活動を制御するさまざまな化学的、位相的、および機械的な手がかりを持つ人工ポリマー表面の研究では、外部表面と細胞との相互作用に注目が集まっています。[13] 2021年にRSC Advances誌に掲載された研究では、粗さと表面エネルギーが細胞接着と増殖に与える影響が調べられました。この研究により、効果的な細胞接着、発達、増殖に最も有利な状況は、中程度の表面エネルギーと中程度の粗さ比であることがわかりました。[13]
  • 細胞増殖：単層培養された細胞は細胞分裂と増殖を起こすことができます。この特性は、実験研究やその後の分析のためにより多くの細胞を生産する上で非常に重要です。[12]
  • 観察とイメージング：単層培養は二次元的な性質を持つため、顕微鏡観察やイメージングに便利です。研究者は細胞を容易に視覚化し、形態を研究し、経時的な変化をモニタリングすることができます。[12]
  • 細胞分化：細胞の種類と培養条件に応じて、単層培養は細胞分化を誘導するために使用できます。これは、発生過程や組織特異的な機能の研究において特に重要です。[12]

個別化治療のための単層培養

最も発生率の高い内分泌癌は甲状腺癌（TC）である。[要出典]濾胞性甲状腺細胞に由来する分化甲状腺細胞（DTC）は、甲状腺細胞（TC）全体の90%以上を占める。乳頭甲状腺癌（PTC）、濾胞性甲状腺癌（FTC）、ヒュルトレ細胞甲状腺癌（Hürthle cell TC）はDTCの例である。甲状腺癌の1%は未分化甲状腺癌（ATC）であり、甲状腺癌による死亡の15～40%を占める。[14]

死亡率は、侵襲性DTCまたはATCに対する現在の治療法における最大の障害の一つです。これらの戦略は、これらの疾患に対して完全に効果的ではありません。近年、TC発症の分子遺伝学的基盤に関する知識が進歩し、細胞増殖に関連する腫瘍形成キナーゼやシグナル伝達キナーゼを標的とするチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）などの新規薬剤も導入されています。[14]

前臨床モデルでは、腫瘍細胞から分離され、in vitroで高い増殖率を示すように選抜された甲状腺細胞株が用いられてきました。in vitroの増殖環境に適応した結果、これらの細胞は元の腫瘍の特徴を失ってしまいます。これらの要因のため、これらの細胞株の使用には大きな制限があります。近年、ヒト初代細胞の単層培養が作成され、その生物学的挙動が研究されています。さらに、現在では、悪性脱分化型甲状腺腫瘍（DTC）または悪性脱分化型甲状腺腫瘍（ATC）の穿刺吸引細胞診標本からヒト初代細胞培養を作成できるようになりましたが、以前は初代甲状腺腫瘍（TC）細胞は外科的生検によってのみ採取されていました。無駄な薬剤を使用せずに、個々の患者を対象に複数のTKIをin vitroで試験することは、新しい個別化治療の開発に役立ちます。[14]

単層培養の限界と動機:

単層培養の限界を克服するため、科学者たちはヒトの臓器の構造と機能をより正確に模倣できる新たなモデルを研究しています。近年の培養プロトコルの改良により、「オルガノイド」と呼ばれる3次元（3D）臓器類似構造が創出され、形態学的特徴、機能的活動、特定の病原体に対する個々の反応など、対応する実際の臓器の特性を示すことが可能になりました。[15]

細胞培養プロトコル

in vitro研究を正しく実施するためには、特定の細胞株の細胞培養プロトコルを最適化する必要があります。生殖細胞悪性腫瘍の多様性により、最適な培養条件は細胞株によって大きく異なる場合があります。[16]

参照

参考文献

  1. ^ Geraghty RJ, Capes-Davis A, Davis JM, Downward J, Freshney RI, Knezevic I, et al. (2014年9月). 「生物医学研究における細胞株の使用に関するガイドライン」. British Journal of Cancer . 111 (6): 1021– 1046. doi : 10.1038/bjc.2014.166 . PMC  4453835. PMID 25117809  .
  2. ^ Campisi J, d'Adda di Fagagna F (2007年9月). 「細胞老化：良い細胞に悪い変化が起こるとき」. Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 8 (9): 729– 740. doi :10.1038/nrm2233. PMID  17667954. S2CID  15664931.
  3. ^ Freshney RI, Freshney MG編 (1996). 不死化細胞の培養. ニューヨーク: Wiley-Liss. ISBN 978-0-471-12134-3。
  4. ^ ab Gillet JP, Varma S, Gottesman MM (2013年4月). 「癌細胞株の臨床的意義」. Journal of the National Cancer Institute . 105 (7): 452– 458. doi : 10.1093/jnci/djt007 . PMC 3691946. PMID  23434901 . 
  5. ^ Cree IA, Glaysher S, Harvey AL (2010年8月). 「細胞株とヒト原発性腫瘍組織における抗がん剤の有効性の比較」Current Opinion in Pharmacology . 10 (4): 375– 379. doi :10.1016/j.coph.2010.05.001. PMID  20570561.
  6. ^ Tiriac H, Belleau P, Engle DD, Plenker D, Deschê​​nes A, Somerville TD, et al. (2018年9月). 「オルガノイドプロファイリングにより膵臓がんにおける化学療法への共通反応者を特定」. Cancer Discovery . 8 (9): 1112– 1129. doi : 10.1158/2159-8290.CD-18-0349 . PMC 6125219. PMID  29853643 . 
  7. ^ アメリカ培養細胞コレクション標準開発機構作業グループ ASN-0002 (2010年6月). 「細胞株の誤認：終焉の始まり」. Nature Reviews. Cancer . 10 (6): 441– 448. doi :10.1038/nrc2852. PMID  20448633. S2CID  1904739.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  8. ^ Vaira V, Fedele G, Pyne S, Fasoli E, Zadra G, Bailey D, 他 (2010年5月). 「ヒト腫瘍の薬力学的プロファイリングのための器官型培養の前臨床モデル」. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 107 (18): 8352– 8356. Bibcode :2010PNAS..107.8352V. doi : 10.1073/pnas.0907676107 . PMC 2889536. PMID  20404174 . 
  9. ^ Meijer TG, Naipal KA, Jager A, van Gent DC (2017年6月). 「機能的薬物試験および治療反応予測のためのex vivo腫瘍培養システム」Future Science OA . 3 (2): FSO190. doi : 10.4155/fsoa-2017-0003 . PMC 5481868. PMID  28670477 . 
  10. ^ カランサ＝トーレス IE、グスマン＝デルガド NE、コロナド＝マルティネス C、バニュエロス＝ガルシア JI、ビベロス＝バルデス E、モラン＝マルティネス J、カランサ＝ロサレス P (2015)。 「抗腫瘍能を有する天然化合物のスクリーニングのための多細胞系としての乳房腫瘍外植片の器官型培養」。バイオメッド・リサーチ・インターナショナル。2015 618021.土井: 10.1155/2015/618021。PMC 4449881。PMID  26075250。 
  11. ^ Stam F, Florén Lind S, Schroff A, Zelleroth S, Nylander E, Gising J, 他 (2022年10月). 「海馬初代培養細胞における過酸化水素誘発毒性は、大環状IRAP阻害剤HA08によって回復する」. Current Issues in Molecular Biology . 44 (10): 5000– 5012. doi : 10.3390/cimb44100340 . PMC 9601255. PMID  36286055 . 
  12. ^ abcd Harris, Andrew R.; Peter, Loic; Bellis, Julien; Baum, Buzz; Kabla, Alexandre J.; Charras, Guillaume T. (2012-10-09). 「培養細胞単層の力学特性評価」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 109 (41): 16449– 16454. Bibcode :2012PNAS..10916449H. doi : 10.1073/pnas.1213301109 . ISSN  0027-8424. PMC 3478631. PMID 22991459  . 
  13. ^ abc Majhy, B.; Priyadarshini, P.; Sen, AK (2021). 「表面エネルギーと粗さが細胞接着と増殖に及ぼす影響 – 細胞培養を促進するための容易な表面改質」RSC Advances . 11 (25): 15467– 15476. Bibcode :2021RSCAd..1115467M. doi :10.1039/D1RA02402G. ISSN  2046-2069. PMC 8698786. PMID  35424027 . 
  14. ^ abc ファラヒ、プパック;フェラーリ、シルビア・マルティナ。エリア、ジュジー。ラグーザ、フランチェスカ。パトリツィオ、アルマンド。パパロ、サブリナ・ロザリア。マローネ、ジャンニ。ガルディエロ、マリア・ロザリア。グリエルミ、ジョバンニ。フォディス、ルディ。クリスタウド、アルフォンソ。アントネッリ、アレッサンドロ（2022年2月）。 「濾胞性進行性甲状腺癌における個別化治療のための初代細胞培養」。がん生物学のセミナー。79 : 203–216 .土井:10.1016/j.semcancer.2020.06.013。hdl : 11568/1051741。PMID  32569821。
  15. ^ ヘイダリ、ザーラ;ファリデ州モインヴァジリ。アガルワル、タルン;プーヤン、パリア。シピチカ、アナスタシア。マイティ、タパス K.ティマシェフ、ピーター。バハールヴァンド、ホセイン。マスード州ヴォソー（2021年12月）。 「オルガノイド: 疾患モデリングにおける新しい手法」。バイオ設計と製造。4 (4): 689–716。土井:10.1007/s42242-021-00150-7。ISSN  2096-5524。PMC 8349706。PMID  34395032。 
  16. ^ Lafin, John T.; Amatruda, James F.; Bagrodia, Aditya (2021), Bagrodia, Aditya; Amatruda, James F. (eds.), "Germ Cell Tumor Cell Culture Techniques" , Testicular Germ Cell Tumors , vol. 2195, New York, NY: Springer US, pp.  65– 76, doi :10.1007/978-1-0716-0860-9_5, ISBN 978-1-0716-0859-3、PMID  32852757 、 2024年1月3日取得
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Primary_cell_culture&oldid=1315021930"