طريقة زراعة الأنسجة هي إحدى الأدوات الرئيسية للتكنولوجيا الحيوية الحديثة ، مما يسمح بحل المشكلات العملية لفسيولوجيا النبات والكيمياء الحيوية وعلم الوراثة. تتم الزراعة الاصطناعية للمادة وفقًا لشروط معينة: التعقيم والتحكم في درجة الحرارة والتعرض لوسط مغذي خاص.
جوهر
طريقة زراعة الأنسجة هي حفظها على المدى الطويل و / أو زراعتها الاصطناعية في ظروف معملية على وسط غذائي. تتيح لك هذه التقنية إنشاء نموذج بيولوجي لدراسة العمليات المختلفة في الخلايا الموجودة خارج جسم النباتات والبشر والحيوانات.
يعتمد تكاثر زراعة الأنسجة النباتية على خاصية القدرة الكلية - قدرة الخلايا على التطور إلى كائن حي كامل. في الحيوانات ، يتحقق هذا فقط في البيض المخصب (باستثناء بعض أنواع تجاويف الأمعاء).
تاريخ التنمية
المحاولات الأولى لزراعة الأنسجة النباتية قام بها علماء ألمان في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين.بالرغم من عدم نجاحهم إلا أنه تمت صياغة عدد من الأفكار التي تم تأكيدها لاحقًا.
في عام 1922 ، تمكن دبليو روبينز و دبليو كوتي ، بشكل مستقل عن بعضهما البعض ، من زراعة أطراف جذور الذرة والطماطم على وسط مغذي اصطناعي. بدأت دراسة تفصيلية لتقنيات زراعة الخلايا والأنسجة في الثلاثينيات. القرن ال 20 أثبت R. Gautre و F. White أنه من خلال الزرع الدوري لمزارع الأنسجة في وسط مغذٍ طازج ، يمكن أن تنمو إلى أجل غير مسمى.
بحلول عام 1959 ، تم زراعة 142 نوعًا من النباتات في ظروف معملية. في النصف الثاني من القرن العشرين. كما بدأ استخدام الخلايا المشتتة (المنفصلة).
أنواع مواد الاختبار
هناك نوعان رئيسيان من مزارع الأنسجة النباتية:
- تم إنتاجه بدون تدمير و الحفاظ على الخصائص المميزة للكائن الحي.
- مستخلص عن طريق التحلل (كيميائي ، أنزيمي ، ميكانيكي) من الأنسجة الأولية. يمكن تشكيلها من مزرعة خلوية واحدة أو أكثر.
تتميز الطرق التالية بطريقة الزراعة:
- على "طبقة التغذية" ، حيث يتم إفراز مادة تحفز نمو الأنسجة عن طريق تقسيم خلايا من نفس النوع من النباتات ؛
- باستخدام أنسجة الممرضة بجوار الخلايا المزروعة ؛
- استخدام وسط المغذيات من مجموعة الخلايا المنقسمة المعزولة ؛
- زراعة خلايا مفردة فردية في قطيرة صغيرة مشبعة بالتركيب.
الزراعة من الخلايا المفردة محفوفة ببعض الصعوبات. من أجل "إجبارهم" بشكل مصطنع على الانقسام ، يجب أن يتلقوا إشارة من خلايا مجاورة تعمل بنشاط.
أحد أنواع الأنسجة الرئيسية للبحث الفسيولوجي هو الكالس ، والذي يحدث تحت عوامل خارجية معاكسة (عادة إصابة ميكانيكية). لديهم القدرة على فقدان الخصائص المحددة المتأصلة في الأنسجة الأصلية. نتيجة لذلك ، تبدأ خلايا الكالس في الانقسام بنشاط وتتكون أجزاء من النبات.
الشروط اللازمة
يعتمد نجاح طريقة زراعة الأنسجة والخلايا على العوامل التالية:
- الامتثال للعقم. للزراعة ، يتم استخدام صناديق خاصة مزودة بهواء نقي ومجهزة بمصابيح فوق بنفسجية. يجب أن تخضع الأدوات والمواد والملابس وأيدي الأفراد للمعالجة المعقمة.
- استخدام وسائط مغذية مختارة خصيصًا تحتوي على مصادر الكربون والطاقة (عادةً السكروز والجلوكوز) ، والمغذيات الدقيقة والكبيرة ، ومنظمات النمو (الأكسينات ، والسيتوكينين) ، والفيتامينات (الثيامين ، والريبوفلافين ، والأسكوربيك وحمض البانتوثنيك وغيرها)
- التوافق مع درجة الحرارة (18-30 درجة مئوية) وظروف الإضاءة والرطوبة (60-70٪). تتم زراعة معظم مزارع نسيج الكالس تحت الضوء المحيط لأنها لا تحتوي على البلاستيدات الخضراء ، لكن بعض النباتات تتطلب إضاءة خلفية.
جاهزة حاليًاالتشكيلات التجارية (Murasige و Skoog و Gamborg و Eveleg و White و Kao و Mikhailyuk وغيرها).
إيجابيات وسلبيات
مزايا طريقة زراعة الخلايا والأنسجة هي:
- استنساخ جيد للنتائج التي تم الحصول عليها ؛
- تنظيم التفاعلات بين الخلايا ؛
- انخفاض استهلاك الكواشف ؛
- التجانس الجيني لخطوط الخلايا ؛
- إمكانية ميكنة العملية المتنامية ؛
- التحكم في ظروف القفص ؛
- تخزين درجات حرارة منخفضة للثقافات الحية.
عيب هذه التكنولوجيا الحيوية هو:
- بحاجة إلى الامتثال لشروط عقم صارمة ؛
- عدم استقرار خصائص الخلية واحتمالية اختلاطها غير المرغوب فيه ؛
- ارتفاع تكلفة المواد الكيميائية ؛
- تكافؤ غير كامل للأنسجة والخلايا المستزرعة في كائن حي.
التطبيق
طريقة زراعة الأنسجة المستخدمة في البحث:
- العمليات داخل الخلايا (تخليق الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي والبروتينات ، والتمثيل الغذائي والتأثير عليها بمساعدة الأدوية) ؛
- تفاعلات بين الخلايا (مرور المواد عبر أغشية الخلايا ، عمل مركب مستقبلات الهرمونات ، قدرة الخلايا على الالتصاق ببعضها البعض ، تكوين الهياكل النسيجية) ؛
- التفاعلات مع البيئة (امتصاص العناصر الغذائية ، انتقال العدوى ، عمليات المنشأ والتطورالأورام وغيرها) ؛
- نتائج التلاعب الجيني بالخلايا.
المجالات الواعدة في علم الأحياء والصيدلة ، والتي تستخدم هذه التكنولوجيا في تطويرها ، هي:
- الحصول على مبيدات الأعشاب الفعالة ، ومنظمات النمو للمحاصيل الزراعية ، والمركبات النشطة بيولوجيًا لاستخدامها في إنتاج الأدوية (القلويدات ، المنشطات وغيرها) ؛
- الطفرات الموجهة ، تربية هجينة جديدة ، التغلب على عدم توافق ما بعد الزواج ؛
- التكاثر النسيلي ، والذي يسمح لك بالحصول على عدد كبير من النباتات المتماثلة وراثيا ؛
- تربية نباتات مقاومة للفيروسات وخالية من الفيروسات ؛
- حفظ الجينات بالتبريد ؛
- إعادة بناء الأنسجة ، وإنشاء مصادر الخلايا الجذعية (هندسة الأنسجة).
