Фазы роста культуры животных клеток

После посева клеток во флакон они входят в лаг-период продолжительностью 2−24 ч, сменяющийся периодом экспоненциального роста (логарифмическая фаза). В конце этого периода клетки достигают полного монослоя и входят в период замедленного роста или покоя (стацио-

нарная фаза), за которым следует фаза снижения количества и гибели клеток. Эти фазы характерны для всех клеточных линий и позволяют получить воспроизводимые характеристики: продолжительность лаг-периода, время удвоения популяции и насыщающую плотность клеток в монослое на фазе плато. Воспроизводимость данных характеристик возможна только при постоянстве условий культивирования. Два наиболее очевидных события в растущих клетках – это деление клетки и синтез ДНК. Эти события могут служить маркерами, характеризующими клеточный цикл. Когда митоз начинается, клетка принимает форму шара и готовится к делению. На стадии метафазы клетки слабо прикреплены к субстрату, и их легко отделить встряхиванием или мягкой трипсинизацией. Это явление лежит в основе метода синхронизации путем отбора митотических клеток. Растущие клетки регулярно делятся примерно один раз в каждые 24 часа. При отсутствии каких-либо ограничений клетки равномерно распределены по клеточному циклу, и если количество клеток удваивается через правильные промежутки времени, то говорят, что культура находится на стадии экспоненциального роста. Обычно после короткого периода экспоненциального роста тот или иной фактор становится лимитирующим. Это может происходить в результате истощения какого-либо фактора среды или в результате того, что культивируемые клетки полностью покроют поверхность, на которой растут. Скорость роста замедляется, и количество клеток в культуре достигает насыщения (конечная плотность клеток). Когда дальнейшие деления клеток прекращаются, наступает стационарная фаза роста культуры.

При восстановлении в культуре лимитирующего фактора клетки возвращаются в фазу G1 клеточного цикла, происходит цикл синтеза ДНК, после чего клетка делится. Все теории, объясняющие такой тип контроля роста, исходят из предположения, что контроль осуществляется на каком-то этапе, расположенном вскоре после деления. После прохождения этого этапа клетки включаются в клеточный цикл и делятся. Большая часть клеток животных находится под такой формой контроля роста, что они прекращают продвижение по клеточному циклу вскоре после митоза. Следовательно, для стимуляции первичной клеточной культуры, прежде чем клетки возобновят движение по циклу к фазе деления, следует устранить ограничение роста. Клетки некоторых быстро растущих опухолей утрачивают чувствительность к контролю роста, и

полученные из опухолей первичные клетки легко адаптируются к росту в культуре и могут дорастать до более высокой плотности по сравнению с клетками из нормальных тканей.

В суспензии, однако, клетки могут поддерживать экспоненциальный рост в течение долгого периода и теоретически бесконечно, если их культивировать в хемостате, где увеличение поступления питательных веществ балансируется увеличением оттока клеточной суспензии. Это

приводит к постоянству окружающих условий и числа клеток. На практике, однако, этого трудно достигнуть из-за возможности бактериального заражения. Клетки в суспензии растут обычно в непроточных культурах, которые характеризуются примерно такой же кинетикой роста, как и

клетки в монослое. В культурах иногда образуются гигантские клетки – особенно в случаях роста в неоптимальных условиях, когда растущие клетки теряют способность делиться и могут увеличиваться в размере, пока не достигнут в диаметре 1 мм и более. Если число гигантских клеток в культуре растет, это указывает на плохие условия культивирования.__