Các phương pháp và dụng cụ nuôi cấy tế bào phổ biến

1. Thông tin chung về nuôi cấy tế bào:

a. Nuôi cấy tế bào là gì?

Nuôi cấy tế bào là quá trình tế bào được phát triển trong điều kiện được kiểm soát, thường là bên ngoài môi trường tự nhiên của chúng. Sau khi các tế bào quan tâm được phân lập từ mô sống, sau đó chúng có thể được duy trì trong các điều kiện được kiểm soát cẩn thận. Những điều kiện này khác nhau đối với từng loại tế bào, nhưng thường bao gồm một bình phù hợp với chất nền hoặc môi trường cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu (các amino acid, các carbohydrate, các vitamin, các khoáng chất), các yếu tố tăng trưởng, các hormone và các khí (CO2, O2) và điều chỉnh môi trường hóa lý (áp suất thẩm thấu đệm pH, nhiệt độ). Hầu hết các tế bào đòi hỏi một bề mặt hoặc chất nền nhân tạo (văn hóa tuân thủ hoặc đơn lớp) trong khi các tế bào khác có thể được nuôi thả nổi tự do trong môi trường nuôi cấy (nuôi cấy huyền phù). Tuổi thọ của hầu hết các tế bào được xác định về mặt di truyền, nhưng một số tế bào nuôi cấy tế bào đã được biến đổi thành các tế bào bất tử sẽ sinh sản vô thời hạn nếu được cung cấp các điều kiện tối ưu.

b. Các kỹ thuật chính trong nuôi cấy tế bào:

– Nuôi cơ quan: Toàn bộ phôi hoặc cơ quan được thu nhận từ cơ thể và đem nuôi.
Thuận lợi:
+ Chức năng sinh lý bình thường được duy trì
+ Tế bào duy trì khả năng biệt hóa đầy đủ
Bất lợi:
+ Kích thước mẫu khó kiểm soát
+ Phát triển chậm
– Nuôi cấy mô: Các mảnh nhỏ được thu nhận khỏi mô và nuôi trong môi trường nuôi.
Thuận lợi:
+ Một số chức năng sinh lý có thể duy trì được.
+ Kích thước mẫu có thể kiềm soát được.
Bất lợi: Nguồn gốc tổ chức mô bị mất đi.
– Nuôi tế bào: Tế bào được tách khỏi các mảnh mô nhỏ bằng cơ học hoặc enzyme, được nuôi theo kiểu lớp đơn hoặc dịch huyền phù.
Thuận lợi:
+ Nhân khối trong thời gian dài.
+ Kiểm soát được kích thước, tỷ lệ tế bào.
Bất lợi: Tế bào có thể mất đi khả năng biệt hóa.

c. Cách lựa chọn tế bào để nuôi:

– TBG phôi (động vật)
– Tế bào mầm phôi (động vật)
– Tế bào gốc (tủy xương, máu cuống rốn, mô mỡ, thần kinh, gan,..)
– Tế bào sinh dưỡng (nguyên bào sợi, tế bào máu ngoại vi,…)
Ưu điểm:
+ Dễ tăng trưởng
+ Bảo quản để sử dụng trong tương lai.

d. Môi trường nuôi tế bào:

Nuôi cấy tế bào là một trong các kỹ thuật chính trong khoa học sự sống. Nó là thuật ngữ chung được sử dụng cho việc thu mô, tế bào hoặc cơ quan từ động vật hoặc thực vật và đặt chúng vào môi trường nhân tạo có lợi với sự tồn tại hoặc tăng sinh của chúng. Các yêu cầu môi trường cơ bản để sinh trưởng tối ưu là: nhiệt độ được kiểm soát, các chất cho bám dính tế bào, và môi trường sinh trưởng thích hợp và tủ ấm giúp duy trì đúng pH và áp suất thẩm thấu. Bước quan trọng nhất trong nuôi cấy tế bào là lựa chọn môi trường sinh trưởng thích hợp nhất. Một môi trường sinh trưởng hoặc nuôi cấy là dung dịch hoặc gel được thiết kế để hỗ trợ sự sinh trưởng của vi sinh vật, tế bào, và thực vật nhỏ. Môi trường nuôi cấy tế bào nhìn chung bao gồm một nguồn năng lượng thích hợp và các hợp chất mà điều hòa chu trình tế bào. Một môi trường nuôi cấy điển hình bao gồm amino acid, vitamins, muối vô cơ, glucose, và huyết thanh như một nguồn của các nhân tố phát triển, hormones, và các nhân tố bám dính. Bên cạnh việc bổ sung dinh dưỡng môi trường này còn giúp duy trì pH và áp suất thẩm thấu.

Các kiểu môi trường nuôi cấy tế bào

Tế bào động vật có thể được nuôi cấy hoặc trong môi trường hoàn toàn tự nhiên hoặc trong môi trường tổng hợp nhân tạo cùng với một số sản phẩm tự nhiên.

Môi trường tự nhiên
Môi trường tự nhiên chỉ bao gồm các dịch sinh học tự nhiên. Môi trường tự nhiên rất hữu ích và tiện dụng cho nuôi cấy nhiều dạng tế bào động vật khác nhau. Nhước điểm chính của môi trường tự nhiên là khả năng lặp lại kém do thiếu hiểu biết chính xác về thành phần của nó.

Môi trường tổng hợp nhân tạo
Môi trường tổng hợp nhân tạo được chuẩn bị bằng cách bổ sung các chất dinh dưỡng (cả hữu cơ và vô cơ), vitamins, muối, O2 và CO2, protein huyết thanh, carbohydrates, cofactors. Môi trường tổng hợp khác nhau đã được phát minh để phục vụ một hoặc nhiều mục đích sau đây: 1) sử dụng thời gian ngắn (dung dịch muối cân bằng, với một pH và áp duất thẩm thấu đặc biệt); 2) nuôi cấy kéo dài (một dung dịch muối cân bằng được bổ sung với công thức các chất hữu cơ khác nhau và hoặc huyết thanh); 3) tẳng trưởng vô hạn; 4) chắc năng đặc biệt.

Môi trường nhân tạo được nhóm vào thành bốn loại sau:

+ Môi trường chứa huyết thanh
Huyết thanh thai bò là thành phần được bổ sung phổ biến nhất trong môi trường nuôi cấy tế bào động vật. Huyết thanh cung cấp các chất mang (carrier) hoặc các chất chelate hóa cho các chất dinh dưỡng không tan trong nước, các hormone và các nhân tố sinh trường, các chất ức chế protease và gắn và làm trung hòa các chất độc.

+ Môi trường không chứa huyết thanh
Sự có mặt của huyết thanh trong môi trường có nhiều nhược điểm và có thể dẫn tới sự diễn giải sai nghiêm trọng trong các nghiên cứu miễn dịch. Một số môi trường không chứa huyết thanh đã được phát triển. Những môi trường này nhìn chung được tạo lập công thức đặc biệt để hỗ trợ nuôi cấy một dòng tế bào, như Knockout Serum Replacement và Knockout DMEM từ hãng Thermo Fisher Scientific cho nuôi cấy tế bào gốc, và kết hợp với số lượng xác định của các nhân tố sinh trưởng tinh khiết, lipoproteins, và các protein khác, mà thường được cung cấp bởi huyết thanh. Những môi trường này cũng được coi là môi trường xác định vì các thành phần của môi trường đã biết.

+ Môi trường xác định về hóa học
Những môi trường này chứa các thành phần vô cơ và hữu cơ siêu tinh khiết không bị nhiễm, và có thể cũng chứa các chất phụ protein tinh khiết, như các nhân tố phát triển. Thành phần của chúng được sản xuất trong vi khuẩn hoặc nấm bởi kỹ thuật di truyền với việc bổ sung vitamins, cholesterol, amino acids đặc biệt, axit béo.

+ Môi trường không chứa protein
Môi trường không protein không chứa bất cứ protein nào và chỉ chứa các thành phần không phải protein. Được so sánh với môi trường được bổ sung huyết thanh, sử dụng môi trường không chứa protein thúc đẩy tốt hơn sự sinh trưởng tế bào và biểu hiện protein và thúc đẩy việc tinh sạch sau đó của bất cứ sản phẩm nào được biểu hiện. Công thức giống như MEM, RPMI-1640 là môi trường không protein và việc bổ sung protein được cung cấp khi được yêu cầu.

2. Các thiết bị và dụng cụ nuôi cấy tế bào:

– Tủ ấm CO2:

Tủ ấm CO2 là một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm nuôi cấy tế bào điển hình. Đây là một thiết bị hoàn hảo để tạo môi trường nuôi cấy tối ưu cho tế bào động vật và người: 37.0 ° C (độ Celsius), 5.0% CO2 (Carbon dioxide) và 85-90% RH (độ ẩm tương đối).

Để tạo ra một hệ thống nuôi cấy tối ưu cho sự phát triển của phôi và để đạt được những kết quả hỗ trợ sinh sản tối đa thì việc cân nhắc giảm thiểu các nhân tố bất lợi từ môi trường là điều quan trọng nhất. Các yếu tố môi trường quan trọng cần xem xét trong hệ thống nuôi cấy bao gồm pH của môi trường nuôi cấy, nhiệt độ, độ thẩm thấu của môi trường và chất lượng không khí. Tất cả những yếu tố bất lợi tiềm ẩn này có thể được kiểm soát bởi tủ cấy phòng thí nghiệm. Tủ ấm CO2 có thể được coi là thiết bị quan trọng nhất trong phòng thí nghiệm, kiểm soát nhiều thông số môi trường và giữ phôi trong phần lớn thời gian chúng được nuôi cấy in-vitro. Do đó, việc lựa chọn và quản lý tủ cấy là rất quan trọng để đảm bảo thành công của một chương trình IVF.

Điều quan trọng nhất khi chọn tủ ấm CO2 nuôi cấy cho phòng thí nghiệm là phải am hiểu các tiêu chuẩn trước khi quyết định loại tủ nào phù hợp với yêu cầu nuôi cấy mà Lab đang áp dụng. Một số câu hỏi quan trọng cần được trả lời khi cân nhắc loại tủ cấy thích hợp cho Lab IVF:
+ Loại sensor kiểm soát nồng độ CO2?
+ Điểm thiết lập và khoảng nhiệt độ cần thiết?
+ Kích thước và số lượng buồng cấy bao nhiêu là thích hợp?
+ Nên chọn loại tủ ấm CO2 benchtop, stackable hay đơn vị floor?
+ Đòi hỏi nhiệt độ ổn định hay đồng nhất?
+ Có cần thiết kiểm soát độ ẩm?
+ Lựa chọn hệ thống đối lưu tự nhiên hay loại đối lưu quạt khí?
+ Những tính năng khác (chu trình khử, chương trình theo dõi, cổng kết nối, cửa kính trong, buồng cấy mạ đồng) là mong muốn hoặc bắt buộc?

Với những tiến bộ trong công nghệ, nhiều loại tủ ấm CO2 hiện có với nhiều tính năng và các phương pháp khác nhau để điều chỉnh môi trường bên trong của chúng. Kết quả là, việc lựa chọn tủ cấy thích hợp cho các phòng lab IVF đã trở thành một quá trình phức tạp. Mục tiêu của bài tổng quan này là tóm tắt các khía cạnh chính của chức năng của tủ cấy, cung cấp cái nhìn sâu hơn về quản lý tủ cấy một cách hợp lý và thảo luận về những tiến bộ của tủ ấm CO2 tương lai.

– Chai nuôi cấy tế bào:

Chai nuôi cấy tế bào đầu tiên được phát triển bởi Alexis Carrel vào năm 1923. Những chiếc chai nuôi cấy đầu tiên này bằng thủy tinh dạng đáy vòng phẳng và được sản xuất bởi công ty thủy tinh PYREX. Chúng có kiểu cổ thẳng hoặc cổ xiên. Họ gọi những chai nuôi cấy tế bào này là “D-flask”, trong đó D có nghĩa là đường kính của chai, bởi vậy khi một chiếc có ký hiệu là D-3.5 Flask nghĩa là nó là loại đường kính 3.5 cm. Vào năm 1947 William Earle giới thiệu kiểu chai nuôi cấy tế bào T-Flask. Đây là loại chai nuôi cấy hình lục giác. T được gán cho diện tích bề mặt cho nuôi cấy tế bào của chai, ví dụ T-25 nghĩa là chai có diện tích cho tế bào bám và phát triển là 25 cm2. Vào những năm 1960 chai nuôi cấy T-Flask cổ thẳng được sản xuất từ polystyrene và bề mặt được xử lý để tăng sự bám dính của tế bào. Sau đó vào năm 1974 Corning phát triển chai nuôi cấy T-Flask với cổ vếch giúp dễ dàng cho việc thao tác và xử lý mẫu bên trong chai.

Ưu điểm của chai nhựa nuôi cấy tế bào T-flask
+ Đây là loại chai truyền thống và dễ dàng sử dụng
+ Dễ dàng đưa pipet vào, thay môi trường hoặc thu tế bào
+ Sự sinh trưởng của tế bào nhanh chóng được xác định với kính hiển vi
+ Giảm tràn môi trường và gây nhiễm trong nuôi cấy
+ Không cần thên thiết bị bổ sung

Nhược điểm của chai T-Flask
+ Tốn nhân công nếu nuôi cấy số lượng lớn: cần 44 chai T-225 để nuôi cấy 1 tỷ tế bào
+ Sử dụng nhiều không gian tủ ấm

– Đĩa nuôi cấy tế bào:

Đĩa nuôi cấy tế bào được sử dụng rộng rãi để thao tác nhiều mẫu trên một thí nghiệm khi nuôi cấy. TSI Hà Nội cung cấp một dải rộng các đĩa (phiến) nhiều giếng từ 6 đến 384 giếng cũng như đĩa Petri trong suốt, đĩa Elisa 96 giếng cho mục đích nuôi cấy tế bào.

– Nồi hấp tiệt trùng:

Nồi hấp tiệt trùng dụng cụ Y tế là một bể áp suất hoạt động theo nguyên tắc làm bay hơi nước của nguyên sinh chất dẫn đến phá vỡ vỏ để tiêu diệt các vi sinh vật. … Và tại nhiệt độ khoảng 121oC trong thời gian 5 – 15 phút thì các vi khuẩn sẽ bị tiêu diệt dưới tác động của hơi nước bão hòa dưới áp suất cao.

– Tủ âm sâu bảo quản tế bào:

Tủ âm sâu là loại tủ lạnh được thiết kế đặc biệt với mức độ lạnh rất sâu để đáp ứng cho yêu cầu như cấp đông sâu, bảo quản hay sử dụng trong phòng thí nghiệm về sinh học, vi sinh vật hay nghiên cứu các hợp chất nào đó trong công nghiệp, nghiên cứu sự chịu được độ lạnh của một sản phẩm nào đó.
Tủ âm sâu bảo quản tế bào thường được thiết kế dạng nằm ngang với nhiệt độ -140 đến -150 độ C phù hợp để bảo quản tế bào và DNA trong thời gian nhiều năm.

– Máy quay ly tâm:

Máy ly tâm là thiết bị thực hiện quá trình phân tách thông qua lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp 2 pha rắn-lỏng hoặc lỏng-lỏng. Do ảnh hưởng của trọng lực, hai phần tử có khối lượng riêng khác nhau sẽ phân pha và tạo thành các cấu tử riêng biệt. Các hạt có mật độ cao nhất lắng ở dưới cùng của ống và các hạt nhẹ hơn tạo thành một lớp ở trên.

Máy ly tâm phân tách tế bào thường có kết cấu nhỏ gọn, được trang bị các phụ kiện phù hợp cho mục đích lắng tế bào một cách nhẹ nhàng nhất trên các tiêu bản mẫu phân tích, cũng như mục đích thu sinh khối tế bào.

Bên cạnh đó, còn nhiều thiết bị khác phục vụ việc nuôi cấy tế bào bao gồm: máy đọc đĩa Elisa, tủ sấy, nitơ lỏng, kính hiển vi, FACS,…

Để phục vụ việc nuôi cấy tế bào trong các phòng thí nghiệm, TSI Hà Nội là đơn vị cung cấp danh mục đa dạng các sản phẩm, dụng cụ phù hợp bao gồm: tủ ấm CO2 nuôi cấy tế bào, đĩa Petri, đĩa Elisa 96 giếng, chai nuôi cấy tế bào, que cấy tế bào, máy ly tâm tách tế bào, tủ âm sâu bảo quản tế bào,…

Thông tin liên hệ:
Công ty Cổ phần TSI Hà Nội
Hotline: 024.3943.4753 – 024.3943.4752 – 0812.035.888( Zalo/ WhatsApp)
Email: marketing@tsivn.com.vn/sales@tsivn.com.vn
Website: https://tsivn.com.vn/