Культивирование клеток млекопитающих 2021

Содержание

Слайд 2

Когда нужно культивировать клетки? Исследование нормальной физиологии и биохимии клеток Изучение

Когда нужно культивировать клетки?

Исследование нормальной физиологии и биохимии клеток
Изучение свойств

лекарств
Получение рекомбинантных белков (в том числе антител)
Регенеративная медицина
Слайд 3

План наших лекций Оборудование Среда культивирования клеток Техники культивирования Введение генетического

План наших лекций

Оборудование
Среда культивирования клеток
Техники культивирования
Введение генетического материала в клетки
Контаминация в

клеточных культурах
Слайд 4

ОБОРУДОВАНИЕ Часть1

ОБОРУДОВАНИЕ

Часть1

Слайд 5

Что нужно для работы? Соблюдение стерильности Поддержание оптимальных условий хранение анализ сбор материала

Что нужно для работы?

Соблюдение стерильности

Поддержание оптимальных условий

хранение

анализ

сбор материала

Слайд 6

СO2 инкубаторы Очень точное поддержание температуры Контроль влажности Создание газовой фазы

СO2 инкубаторы

Очень точное поддержание температуры
Контроль влажности
Создание газовой фазы с заданными свойствами

(N2, O2, CO2)
Стерилизация внутреннего пространства
Слайд 7

Типы CO2 инкубаторов

Типы CO2 инкубаторов

Слайд 8

Ламинары Это наше основное место обитания при работе с культурой клеток

Ламинары

Это наше основное место обитания при работе с культурой клеток
Оборудованы всем

необходимым для дозирования жидкостей, УФ-стерилизации
Слайд 9

Правила работы в ламинаре В ламинаре должен быть минимум предметов (часто

Правила работы в ламинаре

В ламинаре должен быть минимум предметов (часто это

постоянный набор)
Все необходимое для работы желательно поместить в ламинар заранее
До и после работы нужно провести УФ стерилизацию ламинара
Не оставляйте включенный газ
Помните, каким типом ламинара вы пользуетесь
После себя оставляем порядок!
Слайд 10


Слайд 11

https://youtu.be/yJ_acpKglto

https://youtu.be/yJ_acpKglto

Слайд 12

Микроскопы Инвертированные Обязательно с фазовым контрастом С цифровой камерой Желательно иметь возможность работать с флуоресценцией

Микроскопы

Инвертированные
Обязательно с фазовым контрастом
С цифровой камерой
Желательно иметь возможность работать с

флуоресценцией
Слайд 13

Сосуды Дьюара https://youtu.be/bkiKKRGJbjc Длительное хранение образцов (до десятков лет!) Транспортировка материала

Сосуды Дьюара

https://youtu.be/bkiKKRGJbjc

Длительное хранение образцов (до десятков лет!)
Транспортировка материала
Глубокая заморозка для последующей

гомогенизации

Азот расширяется при испарении в 696 раз, поэтому сосуды Дьюара НИКОГДА не закрывают герметично
Риск ожогов при попадании на одежду
Опасность удушья в закрытом помещении

!!!

Слайд 14

Хранение в сосуде Дьюара https://youtu.be/bkiKKRGJbjc

Хранение в сосуде Дьюара

https://youtu.be/bkiKKRGJbjc

Слайд 15

Среда для культивирования клеток Что входит в состав среды для культивирования

Среда для культивирования клеток

Что входит в состав среды для культивирования
Физико-химические

свойства сред
Сыворотки как источник ростовых факторов
«Семейство сред» Harry Eagle
Бессывороточные среды
Слайд 16

Немного истории С.Рингер, 1882 – создание изотоничного раствора (поддерживал биение сердца

Немного истории

С.Рингер, 1882 – создание изотоничного раствора (поддерживал биение сердца лягушки)
30-40гг

20 века – создание более совершенных растворов (Г. Кребс, М.Тирод, Г. Игл)
Р.Г. Гаррисон, 1907 – впервые смог культивировать нервные клетки лягушки с использованием лимфатической жидкости
Слайд 17

Немного истории M. T Burrows (1911) – выяснил, что для культуры

Немного истории

M. T Burrows (1911) – выяснил, что для культуры ткани

теплокровных лучше использовать плазму крови (эксперименты на куриных эмбрионах)
А. Carrel (1911-1913)-культивирование эмбрионов кур. Добавление эмбрионального экстракта драматически продлевает жизнь культуры.
M. R. Reed(Lewis), W. H. Lewis (1911) –Показали, что сахара и аминокислоты улучшают рост куриных эмбрионов
W.L. Eagle (1940) – с помощью канцерогенеза создал первую культуру иммортализованных фибробластов мыши (L cells)
G.O. Gey (1951) – культура клеток HeLa
Слайд 18

Слайд 19

Подходы в создании сред культивирования Подход 1 (метод Фишера). Использование диализованной

Подходы в создании сред культивирования

Подход 1 (метод Фишера). Использование диализованной сыворотки,

с последующим добавлением в нее разных компонентов. С применением этого подхода Г. Игл (1955) определил необходимость в 13 аминокислотах и 8 витаминах- среда MEM (minimum Eagle medium)
Слайд 20

Подход 2 ( Philip R. White) – полный отказ от сыворотки

Подход 2 ( Philip R. White) – полный отказ от сыворотки и

белков! Коктейль из глюкозы, солей, глутатиона. Вероятно, все же требовалось до 10-20% сыворотки
Лаборатория R. C. Parker – создание среды Medium 199
Среда CMRL1066 – 58 низкомолекулярных компонентов
W.R. Eagle (1956) – еще одна сложная по приготовлению среда NCTC109
C.Waymouth - упрощенная формула - среда MB 752/1
Все эти среды не позволяли клонировать клетки
R.G. Ham (1963)- среда Ham F-10. Добавление фракций альбумина и фетуина позволило клонировать клетки CHO (и пока только их)
Ham F-12 – замена альбуминовой и фетуиновой фракции на линолевую кислоту и путресцин. Каждый компонент также изменил свою концентрацию. Среда позволяет клонировать фибробласты мыши
Слайд 21

Поиск заменителей сыворотки и разработка сред для отдельных линий (1970- наст

Поиск заменителей сыворотки и разработка сред для отдельных линий (1970- наст

время)

Открыт инсулин как фактор, улучшающий рост культур
Последовательно открыты ростовые факторы: NGF, IGF, FGF, PDGF, TGF
Соли селена повышают ростовые характеристики
L .J. Guilbert и N.N.Iscove (1976) – добавка инсулина, трансферрина и альбумина улучшает рост гемопоэтических клеток
D. Barnes, G. Sato- разработана добавка ITS (инсулин, трансферрин, селен)
Комбинации базовых сред: (DMEM/F12, RPMI 1640/ DMEM/Ham's F‐12) позволяют компенсировать недостатки друг друга

Слайд 22

Что обычно входит в состав среды для культивирования более 50 химических

Что обычно входит в состав среды для культивирования более 50 химических

соединений

Соли
Витамины
Аминокислоты
Глюкоза
Источники ростовых факторов
Индикатор pH

Слайд 23

sigma-aldrich.com DMEM

sigma-aldrich.com

DMEM

Слайд 24

Производные сред Игла Ренато Дульбекко 1914-2012. Нобелевская премия (1975) Гарри Игл 1905-1992 Норман Исков

Производные сред Игла

Ренато Дульбекко
1914-2012. Нобелевская премия (1975)

Гарри Игл
1905-1992

Норман Исков

Слайд 25

pH среды Контролируется индикаторами (феноловый красный) A- pH 6.5 B- pH

pH среды Контролируется индикаторами (феноловый красный)

A- pH 6.5
B- pH 7.0
C- pH 7.4
D

- pH 7.6
E - pH 7.8

Большинство иммортализованных культур растут при pH 7.0-7.4.

Слайд 26

Поддержание рН среды: CO2 и бикарбонат натрия Альтернативные буферные системы: -HEPES

Поддержание рН среды: CO2 и бикарбонат натрия

Альтернативные буферные системы:
-HEPES (до

20мМ)- способен лишь частично снизить концентрацию бикарбоната в среде и зависимость от CO2
-высокие (до 500мг/мл) концентрации пирувата натрия – за счет стимуляции дыхания клеток (среда Leibovitz L15)
-очень высокое содержание аминокислот (среда для транспортировки клеток)

Равновесие (1) и (2) достигается при pH 7.4

Слайд 27

Слайд 28

Кислород Требования к содержанию кислорода очень зависят от типа клеток Многие

Кислород
Требования к содержанию кислорода очень зависят от типа клеток
Многие культуры (СКК,

МСК) требуют сниженное по сравнению с атмосферным содержание O2
Трансформированные клетки отличаются повышенным уровнем гликолиза и меньше зависят от кислорода
В состав многих сред входит меркаптоэтанол, глутатион, DTT и другие гасители свободных радикалов
Слайд 29

Другие факторы Осмолярность Плазма человека – 290 mosmol/kg. Культура клеток –

Другие факторы

Осмолярность
Плазма человека – 290 mosmol/kg. Культура клеток – 260-310

mosmol/kg
При длительном культивировании без смены среды осмолярность нужно слегка снизить!
Температура
+370С.
При перегреве на 2 градуса клетки погибают за несколько часов.
Проверяйте свой инкубатор регулярно. Не используйте холодные и перегретые среды!
Поверхностное натяжение
Особенно важно для суспензионных культур
Не допускайте пены при пипетировании!
Слайд 30

Сыворотка-это… Ростовые факторы Жирорастворимые витамины Микроэлементы (селен, молибден, рубидий) Ингибиторы (TGFb,

Сыворотка-это…

Ростовые факторы
Жирорастворимые витамины
Микроэлементы (селен, молибден, рубидий)
Ингибиторы (TGFb, белки системы комплемента)

В

зависимости от задачи используют сыворотки, полученные от разных организмов (корова, лошадь, человек).
Важно: сыворотки разных лотов могут сильно различаться.
FBS (fetal bovine serum) – один из самых удобных видов сыворотки
Слайд 31

Ростовые факторы в сыворотке PDGF – тромбоцитарный фактор роста, основной фактор

Ростовые факторы в сыворотке

PDGF – тромбоцитарный фактор роста, основной фактор роста

фиброблатов
TGFb- ингибитор роста эпителиальных клеток
Семейство FGF – факторы роста фибробластов
EGF – эпидермальный фактор роста
Ang и Angptl - ангиопоэтины и ангиопоэтин-подобные белки
Il1, Il6 – факторы роста гемопоэтических предшественников
Слайд 32

Способы культивирования клеток Пластик для культивирования Техника пересева клеток Техника культивирования клеток

Способы культивирования клеток
Пластик для культивирования
Техника пересева клеток

Техника культивирования клеток

Слайд 33

Способы культивирования клеток стационарное суспензионное Зависят от объема культуры и особенностей клеток

Способы культивирования клеток

стационарное

суспензионное

Зависят от объема культуры и особенностей клеток

Слайд 34

Слайд 35

Суспензионные – просто посчитать и разбавить свежей средой Полуприкрепленные– механически отделяют

Суспензионные – просто посчитать и разбавить свежей средой
Полуприкрепленные– механически отделяют от

субстрата серологической пипеткой
Фибробласты и эпителий
Отделяют от субстрата растворами хелаторов (EDTA)
ферментативно (трипсин, диспаза, коллагеназа)
механически (скребки)

Способы пересева клеток

Слайд 36

Визуально Подсчет в камере Горяева Электронные счетчики Центрифугирование-взвешивание Способы подсчета клеток

Визуально
Подсчет в камере Горяева
Электронные счетчики
Центрифугирование-взвешивание

Способы подсчета клеток

Слайд 37

Подсчет в камере Горяева Суспензия клеток должна быть тщательно перемешана Камера

Подсчет в камере Горяева

Суспензия клеток должна быть тщательно перемешана
Камера должна быть

чистой
Не допускать переполнения камеры
Не ошибаться в подсчетах
Слайд 38

https://www.youtube.com/watch?v=pP0xERLUhyc

https://www.youtube.com/watch?v=pP0xERLUhyc

Слайд 39

Подсчет с помощью автоматических счетчиков Быстрый подсчет десятков образцов Определение размера

Подсчет с помощью автоматических счетчиков

Быстрый подсчет десятков образцов
Определение размера клеток
Высокая точность

Vi-Cell

(Beckman Coulter)

TC20 (Bio-Rad)

Определение клеточного титра и жизнеспособности
Небольшой размер
Возможность анализировать несколько типов клеток в одном образце

Слайд 40

Клетки HEK293

Клетки HEK293

Слайд 41

Преимущества HEK293 и их производных Неприхотливы, хорошо растут в простых средах,

Преимущества HEK293 и их производных

Неприхотливы, хорошо растут в простых средах, в

т. ч. бессывороточных
Легко переходят из прикрепленного в суспензионное состояние
Способны к секреции белков с «человеческим» типом ПТМ: гликозилированием и фосфорилированием
Хорошо поддаются трансфекции практически любым способом
Могут быть использованы как для стабильного, так и для временного получения рекомбинантных белков
Слайд 42

Expi293 Expression System kit Богатая среда, универсальная и для роста и

Expi293 Expression System kit

Богатая среда, универсальная и для роста и трансфекции
Клетки

Expi293F, способные к быстрому росту в суспензии
Эффективный и нетоксичный реагент для трансфекции
Энхансеры трансфекции
Эффективный ДНК вектор
Слайд 43

Клетки Expi293

Клетки Expi293

Слайд 44

Expifectamine 293

Expifectamine 293

Слайд 45

Состав наборов (китов) часто закрыт. Информация частично доступна из патентов

Состав наборов (китов) часто закрыт. Информация частично доступна из патентов

Слайд 46

Высокоэффективный вектор CMV- human cytomegalovirus immediate-early enhancer and promoter WPRE- Woodchuck

Высокоэффективный вектор

CMV- human cytomegalovirus immediate-early enhancer and promoter

WPRE- Woodchuck Hepatitis Virus (WHP)

Posttranscriptional Regulatory Element. Base pairs 1093 to 1684 of the Woodchuck hepatitis B virus (WHV8) genome. When used in the 3′ UTR of a mammalian expression cassette it can significantly increase mRNA stability and protein yield.
Слайд 47

ВВЕДЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА В КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

ВВЕДЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА В КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Слайд 48

Сравнение методов трансфекции клеток Оценка эффективности трансфекции Трансфекция клеток Трансфекция –

Сравнение методов трансфекции клеток
Оценка эффективности трансфекции

Трансфекция клеток Трансфекция – введение

плазмидного генетического материала в клетки эукариот
Слайд 49

Почему происходит трансфекция?

Почему происходит трансфекция?

Слайд 50

Кальций-фосфатная трансфекция В присутствии солей кальция ДНК выпадает в осадок Эффективность

Кальций-фосфатная трансфекция

В присутствии солей кальция ДНК выпадает в осадок
Эффективность процесса зависит

от pH
Размер частиц осадка зависит от интенсивности перемешивания

DNA в растворе
HEPES pH 7,05

CaCl2

Слайд 51

Липосомный метод трансфекции

Липосомный метод трансфекции

Слайд 52

Электропорация Продолжительности импульса Напряженности электрического поля Формы кривой импульса Числа импульсов

Электропорация

Продолжительности импульса
Напряженности электрического поля
Формы кривой импульса
Числа импульсов
Концентрации клеток и плазмиды

Зависит от…

Слайд 53

Как выбрать метод трансфекции

Как выбрать метод трансфекции

Слайд 54

E=n/N*100, где n-число ЖИВЫХ клеток, получивших плазмиду, N-общее число ЖИВЫХ клеток

E=n/N*100, где n-число ЖИВЫХ клеток, получивших плазмиду, N-общее число ЖИВЫХ клеток
Для

оценки эффективности используются флуоресцентные белки или ферменты (галактозидаза, люцифераза, хлорамфениколацетилтрансфераза)
Выживаемость – важный параметр успешности трансфекции (оценивается разными способами, в том числе методом исключения красителей)

Оценка эффективности трансфекции

Слайд 55

http://www.exonbio.com/vector_construction.php http://blog.addgene.org/topic/plasmids-101 http://www.thermofisher.com Примеры экспрессионных векторов

http://www.exonbio.com/vector_construction.php

http://blog.addgene.org/topic/plasmids-101

http://www.thermofisher.com

Примеры экспрессионных векторов

Слайд 56

Гены позитивной селекции

Гены позитивной селекции

Слайд 57

КОНТАМИНАЦИЯ В КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУРАХ

КОНТАМИНАЦИЯ В КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУРАХ

Слайд 58

Контаминация клеточных культур Типы контаминации Источники Методы предотвращения «Лечение» клеточных культур

Контаминация клеточных культур

Типы контаминации
Источники
Методы предотвращения
«Лечение» клеточных культур

Слайд 59

Типы контаминации

Типы контаминации

Слайд 60

Почему опасна контаминация? «Отравление» клеточной культуры бактериальными токсинами Метаболиты аргинина и

Почему опасна контаминация?

«Отравление» клеточной культуры бактериальными токсинами
Метаболиты аргинина и пуриновых оснований

токсичны для клеток
Изменение pH среды
Конкуренция за питательные вещества
Слайд 61

Источники контаминации

Источники контаминации

Слайд 62

Особенности разных видов контаминации

Особенности разных видов контаминации

Слайд 63

Методы предотвращения контаминации Только сыворотка от надежного производителя! Регулярные профилактические работы:

Методы предотвращения контаминации

Только сыворотка от надежного производителя!
Регулярные профилактические работы: обработка инкубатора

и ламинара
Периодически меняйте протокол использования антибиотиков
Никаких клеток из непроверенных источников!
Слайд 64

Микоплазма A conservative estimate states that between 15-35% of all continuous

Микоплазма A conservative estimate states that between 15-35% of all continuous cell

cultures are contaminated with mycoplasma, some estimates are even higher (up to 80 % in some countries) Lonza

Симптомы контаминации скрыты (часто клетки просто медленно растут)
Дорого и трудоемко детектировать
Слабо чувствительна к антибиотикам

Слайд 65

Проблемы, связанные с присутствием микоплазмы в клеточных культурах


Проблемы, связанные с присутствием микоплазмы в клеточных культурах

Слайд 66

ОСНОВЫ ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ

ОСНОВЫ ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ

Слайд 67

Слайд 68

Слайд 69

Слайд 70

Слайд 71

Слайд 72

Слайд 73

Слайд 74

Слайд 75

Слайд 76

Слайд 77

Слайд 78

https://www.youtube.com/watch?v=EQXPJ7eeesQ

https://www.youtube.com/watch?v=EQXPJ7eeesQ

Слайд 79

Слайд 80

Слайд 81

B2-R0-V4-Y4

B2-R0-V4-Y4

Слайд 82

Слайд 83