اتاق کشت بافت

اتاق کشت بافت ابزاری جهت  رشد بافت‌ها یا سلول‌ها در محیط مصنوعی جدا از ارگانیسم مادر است. به این روش، ریز ازدیادی نیز می‌گویند. این امر معمولاً از طریق استفاده از یک محیط رشد مایع، نیمه جامد یا جامد تسهیل می‌شود. کشت بافت معمولاً به کشت سلول‌ها و بافت‌های حیوانی اطلاق می‌شود که اصطلاح خاص‌تر کشت بافت گیاهی برای گیاهان استفاده می‌شود. اصطلاح “کشت بافت” توسط آسیب‌شناس آمریکایی مونتروز توماس باروز ابداع شد.

“کشت بافت” به‌طورکلی به رشد سلول‌های یک بافت از یک ارگانیسم چند سلولی در شرایط آزمایشگاهی اشاره دارد. این سلول‌ها ممکن است سلول‌های جدا شده از ارگانیسم (سلول‌های اولیه) یا یک رده سلولی جاودانه باشند. سلول‌ها در یک محیط کشت غوطه‌ور می‌شوند که حاوی مواد مغذی ضروری و منابع انرژی لازم برای بقای سلول‌ها است؛ بنابراین، در معنای گسترده‌تر، “کشت بافت” اغلب به‌جای “کشت سلولی” استفاده می‌شود. از سوی دیگر، معنای دقیق “کشت بافت” به کشت تکه‌های بافت، یعنی کشت ریز نمونه اشاره دارد.

اتاق کشت بافت

اتاق کشت بافت ابزار مهمی برای مطالعه بیولوژی سلول‌های موجودات چندسلولی است. این یک مدل در جا (in vitro) از بافت را در یک محیط کاملاً تعریف شده ارائه می‌دهد که به‌راحتی قابل دست‌کاری و تجزیه‌وتحلیل است. در کشت بافت حیوانی، سلول‌ها ممکن است به‌صورت تک‌لایه‌های دوبعدی (کشت معمولی) یا در فضای فیبری یا ژل رشد کنند تا ساختارهای بافت مانند سه‌بعدی طبیعی‌تر (کشت سه‌بعدی) به دست آید. 

شرایط خاص کشت به نوع سلول بستگی دارد، بااین‌حال، هر کشت باید شامل یک ظرف مناسب با بستر یا محیطی باشد که مواد مغذی (مانند اسیدهای آمینه، کربوهیدرات‌ها، ویتامین‌ها، مواد معدنی)، فاکتورهای رشد یا هورمون‌های ضروری برای کشت سلول‌ها را تأمین کند. گازها (O2، CO2)، محیط فیزیکوشیمیایی (pH، فشار اسمزی، دما) نیز نقش مهمی در تنظیم رشد مناسب سلول در یک محیط مصنوعی دارند.

 

کاربردهای کشت بافت

  • یک ابزار اصلی سازگار و قابل تکرار در زیست‌شناسی مولکولی و سلولی است.
  • به مطالعه هموستاز سلولی طبیعی، بیوشیمی سلولی، متابولیسم، جهش‌زایی، بیماری‌ها و اثرات ترکیب کمک می‌کند.
  • یک سیستم نمونه برای بیماری‌ها و غربالگری دارویی است.

 

اتاق کشت بافت گیاهی

در کشاورزی مدرن استفاده از روش‌های علمی برای پرورش بهترین گیاهان و پرمحصول‌ترین گیاهان کاربرد فراوانی دارد. روش کشت بافت گیاهی پرکاربردترین روش در بین این روش‌ها است. از طریق اتاقک‌های کشت بافت، پس از جداسازی بافت‌ها از نمونه‌های مختلف یک‌گونه گیاهی، می‌توان آنها را در محیط کشت قرارداد و عملکرد آنها را در شرایط مختلف محیطی بررسی کرد.

همچنین می‌توان نحوه عملکرد گیاهان مختلف در شرایط آب‌وهوایی مختلف را مطالعه کرد. اتاق کشت بافت گیاهی جدا از آنکه به‌عنوان یک ابزار تحقیقاتی، در سال‌های اخیر اهمیت صنعتی در زمینه تکثیر گیاهان، ریشه‌کنی بیماری‌ها، بهبود گیاهان و تولید متابولیت‌های ثانویه پیدا کرده است. از تکه‌های کوچک بافت (به نام ریز نمونه) می‌توان برای تولید صدها و هزاران گیاه در یک فرایند مداوم استفاده کرد.

 

الزامات طراحی آزمایشگاه کشت بافت

برای راه‌اندازی آزمایشگاه کشت بافت گیاهی مهم است که مکان را بادقت انتخاب کنید. محیط استریل آزمایشگاه کشت بافت مستعد آلودگی از طریق دریچه‌های هوا است. باید سعی شود که اتاق کشت نزدیک به تأسیساتی که با میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها، قارچ‌ها و غیره) سروکار دارد، ساخته نشود. همچنین از ورود انواع حشرات جلوگیری شود. نکته مهم دیگر این است که آزمایشگاه باید از محل نگهداری بذر و مواد گیاهی قدیمی دور باشد. بااین‌حال، اگر نمی‌توانید از این موارد اجتناب کنید، باید احتیاط بیشتری را برای دور نگه‌داشتن آزمایشگاه از آلودگی انجام دهید.
برای هر آزمایشگاه کشت بافت، ملزومات یا امکانات اولیه خاصی وجود دارد که باید برای عملکرد و آزمایش کارآمد  در نظر بگیرید. این امکانات شامل موارد زیر می‌باشد:

  • منطقه ضدعفونی
  • منطقه شستشو
  • منطقه ی مخصوص تهیه بافت ، عقیم سازی و ذخیره سازی
  • منطقه انتقال آسپتیک
  • اتاق‌های کشت و رشد
  • منطقه جمع‌آوری داده‌ها

 

منطقه ضدعفونی

 این منطقه برای جلوگیری از آلودگی ناشی از ما – انسان‌ها – ضروری است. این بخش می‌تواند فقط در ابتدای آزمایشگاه یا در زمان ورود و خروج آزمایشگاه وجود داشته باشد. این منطقه در درجه اول برای تعویض لباس و کفش شما است. باید کفش‌ها و روپوش‌های آزمایشگاهی جداگانه برای استفاده در آزمایشگاه وجود داشته باشد.

 

منطقه شستشو

برای شستن ریز نمونه‌ها یا سایر مواد گیاهی به این قسمت نیاز دارید. همچنین برای تمیزکردن تمام بشرها، استوانه مدرج و ارلن مایر خود که برای تهیه نمونه یا اندازه‌گیری مواد استفاده می‌کنید به آن نیاز دارید. این منطقه از سینک‌ هایبزرگ و صفحه‌ای جهت خشک‌ شدن وسایل تشکیل شده است. این منطقه به آب مقطر با فضای خشک‌کردن نیز دسترسی دارد. بنابراین تمیزکردن اولیه را برای ازبین‌بردن میکروارگانیسم‌های موجود در سطح را تسهیل می‌کند.

 

منطقه انتقال

در شرایط ایده‌آل، یک اتاق جداگانه باید در کنار منطقه آماده‌سازی بافت و یا در کنار منطقه برای واحد پخش بافت ایجاد شود. بااین‌حال، برای انتقال ریز نمونه‌ها به محیط‌های کشت، به این ناحیه نیاز دارید که شرایط استریل کامل داشته باشد. یکی از مهم‌ترین نکات کلیدی برای این ناحیه این است که همیشه جریان هوا با فشار مثبت داشته باشد. شما به جریان هوا با فشار مثبت نیاز دارید تا اطمینان حاصل شود که هوا می‌تواند بدون بازگشت به داخل، اتاق را ترک کند.

نکته مهم دیگر این است که این قسمت به‌گونه‌ای تعبیه شده باشد که تمام سطوح عاری از گرد و غبار و میکروارگانیسم‌ها باشد. شما باید همیشه این قسمت را به طور کامل تمیز کنید.

برای انجام ترانسفر در این قسمت باید کابینت‌های جریان لامینار را نیز نصب کنید. این برای اطمینان از جریان ثابت هوای فیلتر شده عاری از باکتری است و شما کشت فرعی و جابه‌جایی‌های دیگر را در این کابینت‌ها انجام می‌دهید. همچنین برای جلوگیری از ته‌نشین شدن هوای فیلتر نشده و ذرات معلق بر روی سطح هنگام انتقال، به این موردنیاز دارید. برای این منظور از فیلترهای مخصوص (هود کشت بافت) استفاده می‌شود.

 

اتاق کشت و رشد

پس از انتقال ریز نمونه‌ها و شاخه‌ها به محیط، باید آنها را در شرایط ایده‌آل برای رشد و نمو نگهداری کنید. این بدان معنی است که شما باید دما، رطوبت، گردش هوا، کیفیت نور و مدت‌زمان نور را کنترل کنید. باید سیستم تصفیه آب‌ و هوای مناسب جهت تنظیم شرایط موردنظر وجود داشته باشد.

این عوامل محیطی برای رشد سلول‌های گیاهی و تمایز آنها به شاخه‌ها و ریشه‌های سالم در مراحل بعدی مهم هستند. این شرایط خاص برای هرگونه گیاهی متفاوت است. ازاین‌رو، باید مراقب ایجاد محیط رشد لازم برای رشد بهینه گیاهچه‌های کشت بافت باشید.

 

منطقه جمع‌آوری داده‌ها

توسعه پروتکل‌های کشت بافت برای گونه‌ها و واریته‌های مختلف گیاهی شامل آزمون و خطای زیادی است. شما دستورالعمل‌های محیط کشت را برای مراحل مختلف رشد و همچنین با شرایط مختلف رشد در اتاق کشت/رشد آزمایش خواهید کرد. شما به این منطقه نیاز دارید تا شیوه‌های ثبت سوابق کارآمد برای انواع مختلف آزمایش‌های کشت بافت داشته باشید. ازاین‌رو، تهیه یک کامپیوتر رومیزی برای نوشتن گزارش و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها ایده خوبی خواهد بود! 

بنابراین با وجود این مناطق، می‌توان یک آزمایشگاه کشت بافت را با گردش‌کار مولد راه‌اندازی کرد. جدای از این، تحقیق و توسعه پروتکل‌های کشت بافت برای هرگونه گیاهی نیز نقش کلیدی در موفقیت کار و تولید کشت بافت گیاهی شما دارد.

 

تجهیزات پایه کشت بافت

تجهیزات خاص یک آزمایشگاه کشت بافت به نوع تحقیقات انجام شده بستگی دارد. بااین‌حال، همه آزمایشگاه‌های کشت بافت یک هدف مشترک دارند: عاری بودن از میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا.

تجهیزات زیر ضروریات یک اتاق کشت بافت می‌باشند:

  • آنتی‌سپتیک ۷۰% اتانول
  • انکوباتور سلولی
  • سانتریفیوژ
  • اتوکلاو
  • یخچال فریزر
  • شمارنده سلولی (cell counter)
  • دستکش
  • بالن
  • ظروف پتری مناسب جهت کشت سلولی
  • پیپت با ظرفیت‌های مختلف
  • لوله‌های کشت سلولی در اندازه‌های مختلف
  • پیپتور سرولوژیکی
  • هود کشت بافت
  • فیلترهای استریل
  • صفحات میکرو چاهک کشت سلولی