32.1: Przegląd separacji i izolacji komórek

Separacja komórek została po raz pierwszy osiągnięta w 1964 roku przez S. H. Seala, który oddzielił duże komórki nowotworowe od mniejszych komórek krwi za pomocą filtracji. Dwa lata później Pohl i Hawk przeprowadzili eksperymenty nad tym, jak komórki reagują w różny sposób na niejednorodne pole elektryczne w zależności od typu komórki. Takie obserwacje dały początek metodom separacji komórek, które pozwalają na wyizolowanie pojedynczego typu komórek z niejednorodnej próbki.

Powszechnie stosowane techniki separacji komórek obejmują filtrację, wirowanie w gradionym gradiacji gęstości, separację opartą na powinowactwie przy użyciu przeciwciał oraz sortowanie komórek metodą cytometrii przepływowej. Dodatkowe specjalistyczne techniki obejmują technologię aptamerów, sortowanie komórek aktywowane wyporem oraz mikrodysekcję wychwytywania laserowego. Wybór metody separacji opiera się na cechach typu komórki, która ma być izolowana, takich jak ładunek powierzchniowy, rozmiar komórki, gęstość, morfologia, fizjologia i markery powierzchniowe. Zwykle jedna lub więcej z tych cech jest wykorzystywana do skutecznego izolowania określonego typu komórek.

Zastosowania separacji i izolacji komórek

Wyizolowane komórki mogą być hodowane in vitro w celu wytworzenia linii komórkowych, które mają liczne zastosowania w dziedzinach takich jak farmakologia, immunologia i terapia komórkami macierzystymi. Na przykład efekty in vitro leków mogą być analizowane na określonych populacjach komórek. Separacja komórek jest również niezbędna w badaniach przesiewowych pod kątem odpowiednich limfocytów B do produkcji przeciwciał monoklonalnych. Analiza pojedynczych komórek, taka jak badanie wzorców ekspresji genów i efektów epigenetycznych, również opiera się na izolacji określonych komórek do badania. Wiele badań onkologicznych, które przyczyniają się do naszego zrozumienia komórek nowotworowych, wymaga wyizolowania określonych komórek nowotworowych z tkanki. Tak więc metody separacji i izolacji komórek są stosowane praktycznie we wszystkich głównych dziedzinach współczesnej biologii.

Wyzwania związane z metodami separacji komórek

Techniki separacji komórek charakteryzują się wysokim stosunkiem szumu do sygnału, przy niewielkiej liczbie określonych komórek (celu) w stosunku do dużej liczby różnych składników tworzących tkankę. Na czystość końcowego izolatu wpływają różne czynniki; W związku z tym protokoły wymagają standaryzacji dla każdego typu komórki docelowej i zastosowania. Na przykład wydajność komórek dysocjujących od tkanki decyduje o wydajności izolowanych komórek. Nadmierne trawienie zwiększa obecność martwych komórek w izolacie, podczas gdy niepełne trawienie powoduje zanieczyszczenie typu komórki. Zanieczyszczenie typu komórki może również wystąpić w przypadku separacji komórek na podstawie powinowactwa. Podczas znakowania określonego typu komórek specyficznymi przeciwciałami może dojść do nieswoistego wiązania, co powoduje wprowadzenie do preparatu różnych komórek. Ponadto czynnikiem ograniczającym jest również wielkość populacji docelowego typu komórek w tkance – komórki o niskiej liczebności często wymagają żmudnych protokołów, aby uzyskać wystarczającą liczbę w izolowanych populacjach komórek.