کشت بافت
کشت‌بافت و سلول به همراه روش‌های مهندسی ژنتیک از ارکان مهم فناوری زیستی به عنوان یکی از علوم پیشرفته دنیا به‌شمار می‌آیند. با علم به این موضوع که هر یک از سلول‌های گیاهی تمایز نیافته توانایی تبدیل شدن به گیاه کامل را دارند، دریچه‌ای تازه پیش روی دانشمندان و محققان علوم زیستی گشوده شد، به نحوی که در مقایسه با روش‌های اصلاح سنتی گیاهان، تسریع قابل ملاحظه‌ای در مدت زمان اجرای برنامه‌های اصلاحی به وجود آمد و امکان انجام تلاقی‌های بین جنسی را نیز فراهم نمود. علاوه بر این نگهداری ذخایر توارثی، تولید گیاهان عاری از ویروس و تولید گیاهان هاپلوئید از جمله کاربردهای مهم دیگر کشت بافت و سلول گیاهی می‌باشند.
کشت بافت، رشد بافت‌ها یا سلول‌ها به صورت جداگانه از ارگانیسم است. این کار معمولاً با استفاده از محیط کشت مایع، نیمه جامد یا جامد (مانند محیط کشت براث (آبگوشت) یا آگار) انجام می‌شود. کشت بافت به کشت سلول‌ها و بافت‌های حیوانی اشاره می‌کند. در اصطلاح اختصاصی‌تر از این اصطلاح برای کشت گیاهان استفاده می‌شود. اصطلاح «کشت بافت» به وسیلهٔ آسیب‌شناس آمریکایی مونتروز تومس باروز، ابداع شد.[۱] روش‌های کشت بافت مبتنی بر دو مرحله تمایززدایی و تمایزیابی است که انجام هر یک از این مراحل به شرایط خاصی نیاز دارد و باید در محیطی عاری از هرگونه آلودگی صورت پذیرد که گاه باعث افزایش هزینه تولید می‌شود. با این وجود مراکز تولیدی سالیانه میلیون‌ها نهال و گیاه مختلف را از طریق روش‌های ریزازدیادی به بازار عرضه می‌کنند و فراورده‌های زیستی متعددی نیز با استفاده از روش‌های کشت بافت تولید می‌شوند.
کشت بافت در سلول‌ها انسانی و جانوری به منظور پیوند بافت‌ها یا اندام‌ها، تولید و استخراج برخی مواد مؤثره یا کارهای پژوهشی انجام می‌گیرد.[۲]
روش‌های کشت بافت گیاهیویرایش
- کشت پینه (کالوس)
- کشت سوسپانسیون سلولی
- کشت پروتوپلاست
- کشت هاپلویید
- کشت جنین و اندام
- باززایی و ریز ازدیادی
تاریخچه کاربردویرایش
در سال ۱۸۸۵ ویلهلم روکس یک قسمت از صفحه مدولاری (نخاعی) یک جنین مرغ را جداسازی کرد و آن را برای چند روز در محلول سالین گرم نگهداری کرد. در سال ۱۹۷۰ جانورشناسی به نام راس گرانویل هریسون نشان داد که رشد سلول‌های جنین قورباغه در محیط کشتی از غدد لنفاوی منقعد منجر به ایجاد سلول‌های عصبی می‌شود. در سال ۱۹۱۳ اشتین هارث، ایسرائلی و لمبرت واکسن ویروس را در قطعاتی از بافت قرنیه خوکچه هندی رشد دادند.[۳]
در سال ۱۹۹۶، برای اولین بار از بافت احیاکننده برای جایگزین کردن قطعه کوتاهی از مجرای خروج مثانه استفاده شد که این آزمایش سبب شد به درک دقیقی از تکنیک‌های تهیه نمونه از بافت برسیم. این قطعات کوتاه در بیرون از بدن و بدون داربست رشد داده شدند. پس از کشت آن در شرایط آزمایشگاهی، آن‌ها توانستند از بافت ایجاد شده در فواصل کمتر از یک سانتی‌متر استفاده کنند.[۴]
هابرلند برای اولین بار امکان کشت بافت‌های جدا شده گیاهی را مطرح کرد.[۵] او پیشنهاد کرد که پتانسیل سلول‌های فردی و همچنین تأثیر متقابل بافت‌ها روی یکدیگر می‌تواند به وسیلهٔ این روش تعیین شود. از زمان اظهارات هابرلند روش‌های مختلفی برای کشت بافت و سلول مطرح شد که نهایتاً منجر به کشفیاتی در حوزه زیست‌شناسی و پزشکی گردید. ایده اصلی او که در سال ۱۹۰۲ نمایش داده شد که Totipotentiality (تمام‌توانی) نامیده شد. این نظریه بیان می‌کند که «به لحاظ تئوری تمام سلول‌های گیاهی می‌توانند به یک گیاه کامل تبدیل شوند».[۶][۷][۸]
کاربرد مدرنویرایش
در کاربرد مدرن، کشت بافت به‌طور کلی به رشد سلول‌ها از بافت یک جاندار چندسلولی در شرایط برون‌تنی (in vitro) اشاره می‌کند. این سلول‌ها ممکن است از یک ارگانیسم دهنده (سلول‌های اولیه یا پرایمری) یا از یک لاین سلولی حفظ شده جداسازی شوند. سلول‌ها در یک محیط کشت بافت، که حاوی مواد مغذی ضروری و منابع انرژی لازم برای حیات سلول است، غوطه ور می‌شوند.[۹] اصطلاح کشت بافت اغلب بجای کشت سلولی استفاده می‌شود. معنای تحت‌اللفظی کشت بافت به کشت قطعات بافت (کشت ریزنمونه) اشاره می‌کند.
کشت بافت ابزار مهمی برای مطالعه زیست‌شناسی سلول‌های جانداران چندسلولی است که در آن محیط مناسبی جهت دستکاری، تجزیه و آنالیز بافت در شرایط درون‌شیشه ای (In vitro) فراهم می‌شود.
کشت بافت گیاهی با رشد گیاهان کامل از قطعات کوچک بافت گیاهی در ارتباط است. این قطعات کوچک در یک محیط کشت، کشت داده می‌شوند.[۱۰]
پیش شرط لازم در تراریزش به واسطه کشت بافتویرایش
مرحله مهم پیش از آغاز کشت بافت:
مرحله مهم پس از آغاز کشت بافت و پیش از اجرای تراریزش:
- شناسایی و جداسازی بافت سالم که قابلیت تقسیم سریع نیز داشته باشد.[۱۱]
مراحل کلیدی در تراریزش به واسطه کشت بافتویرایش
چهار مرحله کلیدی در کشت بافت شامل موارد ذیل است:
- شناسایی و جداسازی ژن یا ژن‌های مورد نظر از موجود اصلی؛
- درج ژن جدا شده در پلاسمید و تکثیر آن در باکتری (همسانه‌سازی)؛
- وارد کردن ژن همسانه‌سازی شده به سلول‌های مورد نظر؛
- انتخاب و پرورش سلول‌های تراریخت.
کاربردهای کشت بافتویرایش
از مهم‌ترین کاربردهای کشت بافت، تکثیر گونه‌های مفید و مقاوم به شکل کاملاً همسان می‌باشد. به عنوان مثال کشت بافت پایه مقاوم به گموز گیاه پسته در ایران صورت می‌گیرد. بنا به گفتهٔ مریم جعفرخانی کرمانی، مدیر تولید و توسعه یافته‌های تحقیقاتی مؤسسه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، از پایه‌های کشت بافتی مالینگ می‌توان درختانی ایجاد کرد که ارتفاع کمی داشته باشد و به جای تولید اندام‌های رویشی مثل شاخ و برگ، انرژی خود را صرف تولید اندام‌های زایشی مثل میوه کنند و به این ترتیب مثلاً عملکرد سیب را در باغات افزایش دهند، همچنین احداث این‌گونه باغات با ارتفاع کم درختانش و استاندارد بودن اندازه‌هایش امکان هرس و برداشت میوه به صورت مکانیزه را نیز فراهم می‌آورد. همچنین کشت بافت امکان تولید در مقیاس وسیع (میلیون‌ها گیاه در مدت زمان کوتاه) و نیز امکان تولید در تمام فصول سال و در تمام نقاط جغرافیایی کشور را فراهم می‌آورد.[۱۲]
منابعویرایش
- ↑ 1. Carrel, Alexis and Montrose T. Burrows “Cultivation of Tissues in Vitro and its Technique”; Journal of Experimental Medicine 13 (1911: 387-96)
- ↑ «Animal Cell Culture: Introduction, Types, Methods and Applications -» (به انگلیسی). ۲۰۱۷-۰۹-۱۰. دریافت‌شده در ۲۰۱۸-۰۸-۲۵.
- ↑ 2. ^ Steinhardt, E; Israeli, C; and Lambert, R.A. (1913) "Studies on the cultivation of the virus of vaccinia" J. Inf Dis. 13, 294–300
- ↑ 3. ^ TEDTalks. (2010, January 21). Anthony Atala on growing organs [video file]. Retrieved May 15, 2011 from (http://www.ted.com/talks/anthony_atala_growing_organs_engineering_tissue).
- ↑ 4. ^ Bonner, J. (1936). "Plant Tissue Cultures from a Hormone Point of View". Proc. Natl. Acad. Sci. 22: 426–430. doi:10.1073/pnas.22.6.426. JSTOR 86579. PMC 1076796. PMID 16588100.
- ↑ 7. ^ Plant Tissue Culture. 100 years since Gottlieb Haberlandt. Laimer, Margit; Rücker, Waltraud (Eds.) 2003. Springer ISBN 978-3-211-83839-6
- ↑ 6. ^ Noé, A. C. (1934). "Gottlieb Haberlandt". Plant Physiol. 9 (4): 850–855. doi:10.1104/pp.9.4.850. PMC 439112. PMID 16652925.
- ↑ 5. ^ Haberlandt, G. (1902) Kulturversuche mit isolierten Pflanzenzellen. Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien. Math. -Naturwiss. Kl. , Abt. J. 111, 69–92.
- ↑ 8. ^ Martin, Bernice M. "Routine Cell Culture." Tissue Culture Techniques: An Introduction. Boston: Birkhäuser, 1994. 29-30. Print.
- ↑ 9. ^ Reece, Jane B. , Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, and Robert B. Jackson. "Angiosperm Reproduction and Biotechnology." Campbell Biology. 9th ed. San Francisco, CA: Benjamin Cummings, 2011. 860. Print.
- ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Pazuki, Arman & Sohani, Mehdi (2013). "Phenotypic evaluation of scutellum-derived calluses in 'Indica' rice cultivars" (PDF). Acta Agriculturae Slovenica. 101 (2): 239–247. doi:10.2478/acas-2013-0020. Retrieved February 2, 2014.
- ↑ Jamejam، جام جم (۲۰۱۲-۰۲-۲۵). «کشتِ بافت، تولید سیب را متحول می‌کند». Jamejam Online. دریافت‌شده در ۲۰۱۸-۱۲-۰۹.
- کشت بافت گیاهی ترجمه آرش فروتن، ریحانه وادی دار