Peamine erinevus – esmane vs sekundaarne rakukultuur
Enne kui arutame primaarse ja sekundaarse rakukultuuri erinevust, defineerime kõigepe alt lühid alt, mis on rakukultuur. Rakukultuur on protsess, mille käigus eemaldatakse loom alt või taimelt rakud ja seejärel kasvatatakse kunstlikult kontrollitud keskkonnas. Rakud võib koest otse eemaldada ja ensümaatiliste või mehaaniliste meetoditega deagregeerida või olla saadud kultuurist, mis on juba loodud. Peamine erinevus primaarse ja sekundaarse rakukultuuri vahel on see, et primaarse rakukultuuri rakud saadakse otse looma- või taimekoest, samas kui sekundaarse rakukultuuri rakud saadakse juba väljakujunenud primaarsest kultuurist. Seetõttu on sekundaarne kultuur uus kultuur, mis pärineb esmasest kultuurist.
Vaatame lähem alt primaarse ja sekundaarse rakukultuuri tähendust, et neid paremini eristada.
Mis on esmane rakukultuur?
Esmane rakukultuur on rakkude eraldamine vanemlooma- või taimekoest ensümaatiliste või mehaaniliste meetmete abil ning rakkude kasvu säilitamine sobivas substraadis klaas- või plastmahutites kontrollitud keskkonnatingimustes. Primaarse kultuuri rakkudel on sama karüotüüp (kromosoomide arv ja välimus eukarüootse raku tuumas) kui algkoe rakkudel. Primaarse rakukultuuri võib kultuuris kasutatavate rakkude tüübi alusel liigitada kahte kategooriasse.
Ankrust sõltuv või kleepuv rakk – need rakud vajavad kasvuks kinnitust. Adherentsed rakud pärinevad tavaliselt elundite kudedest, näiteks neerudest, kus rakud on liikumatud ja kinnituvad sidekoesse
Anchorage'ist sõltumatud või suspensioonrakud – need rakud ei vaja kasvuks kinnitust. Teisisõnu, need rakud ei kinnitu kultiveerimisanuma pinnale. Kõik suspensioonkultuurid on saadud veresüsteemi rakkudest; näiteks valgeliblede lümfotsüüdid suspendeeritakse plasmas
Primaarsetest kultuuridest saadud rakkude eluiga on piiratud. Rakke ei saa lõputult hoida mitmel põhjusel. Rakkude arvu suurenemine primaarkultuuris põhjustab substraadi ja toitainete ammendumist. Samuti suurendab raku aktiivsus järk-järgult toksiliste metaboliitide taset kultuuris, pärssides rakkude edasist kasvu.
Selles etapis tuleb rakkude pideva kasvu tagamiseks läbi viia sekundaarne või subkultuur.
Mis on sekundaarne rakukultuur?
Nagu ülalpool kirjeldatud, hakkab rakkude proliferatsioon vähenema või lakkab täielikult, kui adherentsetes kultuurides olevad rakud hõivavad kogu saadaoleva substraadi või kui suspensioonikultuurides olevad rakud ületavad söötme võimet toetada edasist kasvu. Jätkuva kasvu jaoks optimaalse rakutiheduse säilitamiseks ja edasise proliferatsiooni stimuleerimiseks tuleb esmane kultuur subkultuurida. Seda protsessi nimetatakse sekundaarseks rakukultuuriks.
Sekundaarse rakukultuuri ajal viiakse primaarsest kultuurist pärit rakud üle uude anumasse värske kasvusöötmega. Protsess hõlmab eelmise kasvusöötme eemaldamist ja kleepunud rakkude eraldamist kleepunud primaarsetes kultuurides. Sekundaarne rakkude kultiveerimine on perioodiliselt vajalik, et tagada rakkudele kasvuruum ja värsked toitained, pikendades seeläbi rakkude eluiga ja laiendades kultuuris olevate rakkude arvu.
Teatud mahu esmase kultuuri teisene kultiveerimine võrdses mahus värskes kasvusöötmes võimaldab rakuliinide pikaajalist säilitamist. Rakkude arvu suurendamiseks, näiteks tööstuslikes protsessides või teaduslikes katsetes, kasutatakse sekundaarset kultiveerimist suuremas mahus värskesse kasvusöötmesse.
Mis vahe on esmasel rakukultuuril ja sekundaarsel rakukultuuril?
Nagu oleme nüüd kahest terminist eraldi aru saanud, võrdleme neid kahte, et leida nende vahel muid erinevusi.
Millal kasutada primaarset ja/või sekundaarset rakukultuuri
See sõltub sellest, mida soovite õppida ja millist tüüpi katset sooritate.
Primaarne rakukultuur: seda protsessi kasutatakse rakkude kasvatamiseks asjaomasest vanemkoest. Primaarse kultuuri rakkude eluiga on piiratud substraadi ja toitainete ammendumise ning toksiinide kogunemise tõttu koos populatsiooni kasvuga. Primaarne kultuur võib vaatamata eraldamisprotsessis kasutatavatele eraldamismeetoditele sisaldada mitut tüüpi rakke. Kuid see ei pruugi olla probleem igat tüüpi katsetes ja sellistel juhtudel võib kasutada ainult primaarset kultuuri.
Sekundaarne rakukultuur: Tavaliselt ei ole primaarsest kultuurist saadud rakkude arv katsetes piisav. Sekundaarne rakukultuur annab võimaluse rakkude populatsiooni laiendamiseks ja ka eluea pikendamiseks. See võimaldab rakkude edasist selekteerimist selektiivse söötme abil ning võimaldab populatsiooni genotüübi ja fenotüübi ühtlust. Seda protsessi kasutatakse korduskultuuride genereerimiseks põhiliseks iseloomustamiseks, säilitamiseks ja katsetamiseks.
Sarnasus vanemliku koega
Primaarne rakukultuur: rakud primaarseks rakukultuuriks saadakse otse looma- või taimekoest. Seetõttu sarnanevad primaarses kultuuris olevad rakud väga oma vanemkoega ja seega võib bioloogiline reaktsioon olla in vivo olukorrale lähemal kui sekundaarse rakukultuuri oma.
Sekundaarne rakukultuur: Sekundaarne rakukultuur pärineb primaarsest rakukultuurist. Kuigi subkultuur pikendab rakkude eluiga, on võimalus, et mõne faasi järel võivad rakud transformeeruda või kaotada kontrolli selle üle, et neid ei jagu rohkem kui teatud arv kordi. See võib olla tingitud mutatsioonidest või geneetilistest muutustest primaarsetes rakkudes subkultuuri ajal. Näiteks kipuvad mõned mikroorganismid oma bioloogiat muutes kohanema kultiveerimistingimustega, mis enamasti erinevad nende looduslikust keskkonnast.
Kultiveerimisprotsess – rakkude saamine
Primaarne rakukultuur: primaarses rakukultuuris läbib loomne või taimne kude loputamise, dissektsiooni ja mehaanilise või ensümaatilise lagunemise faasid. Lahustatud kude sisaldab mitmesuguseid erinevaid rakutüüpe ja see võib nõuda eraldusmeetodi kasutamist, et eraldada huvipakkuvad rakud.
Sekundaarne rakukultuur: sekundaarses rakukultuuris, kui primaarne kultuur on kleepuv kultuur, tuleb esimeseks sammuks eraldada rakud kinnituskohast (kultuuranuma pinn alt) mehaaniliste või ensümaatiliste vahenditega. Seejärel tuleb rakud üksteisest eraldada, et moodustada üks rakususpensioon.
Rakkude arv kultuuris
Primaarne rakukultuur: absoluutset üherakulist suspensiooni pole soovitav, kuna paljud primaarsed rakud säilivad väikestes klastrites paremini.
Sekundaarne rakukultuur: piisab ühe rakususpensiooni tekitamisest.
Kultuuri eluiga
Primaarne rakukultuur: Primaarsete rakukultuuride eluiga on piiratud. Nagu eespool selgitatud, on selle põhjuseks see, et rakkude kasv kurnab substraati ja toitaineid ning viib toksiliste metaboliitide kuhjumiseni. Selle tulemusena langeb järk-järgult rakkude kasvukiirus, mis viib rakkude surmani.
Sekundaarne rakukultuur: Sekundaarne rakukultuur pikendab rakkude eluiga. Perioodiline subkultuur võib toota surematuid rakke primaarsete rakkude transformatsiooni või geneetilise muutmise kaudu.
Saastumise oht
Primaarne rakukultuur: Primaarsete rakukultuuride eest on raskem hoolitseda. Üldiselt vajavad primaarsed rakukultuurid rikkalikku aminohapete, mikroelementide, teatud hormoonide ja kasvufaktorite segu. Selle tulemusena on primaarsetes rakukultuurides saastumise oht suurem kui sekundaarsetes rakukultuurides.
Sekundaarne rakukultuur: sekundaarseid rakukultuure on suhteliselt lihtne hooldada ja saastumise oht on väiksem kui primaarsetel rakukultuuridel.
Selles artiklis oleme püüdnud mõista mõisteid primaarne rakukultuur ja sekundaarne rakukultuur, millele järgnes võrdlus, et tuua esile nende peamised erinevused. Põhiline erinevus seisneb selles, kuidas rakud kultuurist saadakse; primaarse rakukultuuri rakud saadakse otse looma- või taimekoest, samas kui sekundaarse rakukultuuri rakud saadakse juba väljakujunenud primaarsest kultuurist.
