Sorozatunk befejező részében sejttenyészetek szabadesés közben való vizsgálatát mutatjuk be. Az eszköz fő felhasználási területe bizonyos egysejtű élőlények tenyésztése.
Az in vivo kísérletek kényes területét képezik az orvostudománynak és a gyógyszerészetnek egyaránt. Súlyos etikai kérdések merülnek fel mind az állatokon, mind az embereken végzett kísérletekkel kapcsolatban. A súlytalanságot szimuláló bioreaktorok által biztosított körülmények sok esetben tökéletesen helyettesítik az élő szervezetet, szükségtelenné teszik kísérleti állatok, vagy éppen emberek bevonását a vizsgálatba.
A különböző típusú súlytalanságot szimuláló készülékek más-más elven működnek, és egészen más a felépítésük is. Ha az adott kísérlethez a lehető legmegfelelőbb feltételeket akarjuk biztosítani, az arra legalkalmasabb berendezést kell választanunk. A komplett számítógép-vezérlésű berendezést akkor használjuk, ha a sejt-, vagy szövettenyészet érzékeny, és folyamatos tápanyagellátást, ill. a bomlástermékek folyamatos eltávolítását igényli. A beteg szempontjából rendkívül értékes, csak műtét árán megszerezhető kísérleti anyagot, például a hasnyálmirigy szigetsejtjeit is ilyen, heteken át is zárt rendszerben működő berendezésben tenyésztjük, így a minta maximális sterilitása garantálható. Kísérleti célokra, például a sejtek fokozott működésének és differenciálódásának, a szövetképződés folyamatának, a tumorképződés fázisainak tanulmányozására a kisméretű RCCS készülékek a legalkalmasabbak. Ha nagytömegű mintákkal dolgozunk, a számítógép-vezérlésű RPM-et kell választanunk, ahogy ezt a porcszövet tenyésztésénél láttuk, de a kistérfogatú, sok párhuzamos mintával futó kísérletekre egyedül az asztali változat alkalmas. Az FFM, a folyamatos szabadesést szimuláló berendezés várhatóan a vírusok, baktériumok és más egysejtűek vizsgálatában nyit új fejezetet. Különbségek tehát vannak a háromdimenziós bioreaktorok felépítésében, működési elvében, felhasználhatóságában, de valamennyi típus ugyanazt a célt szolgálja. „Helyettesíti” a beteg szervezetet, lehetővé teszi, hogy a szervezet számára ártalmas, szenvedéssel, fájdalommal járó beavatkozásokat az emberi testen kívül lehessen elvégezni. Hosszantartó kórházi kezelésektől, hatástalan gyógyszerektől és gyógymódoktól kímélheti meg a betegeket.
Pár év múlva a bioreaktorok nélkülözhetetlen eszközei lesznek a kórházi laboratóriumok mindennapos rutinmunkájának. Talán csak az ott dolgozók fogják tudni, hogy az itt kezelt betegek gyógyulásukat a súlytalanságnak köszönhetik.
Várkonyi Andrea
Irodalom:
Kapcsolódó cikkek:
Az oldalsó ábrán egy szabadesést szimuláló berendezést (Free Fall Machine - FFM) látunk, amely az ESA-hoz kapcsolódó, 1977 óta működő svájci-holland Space Research Group fejlesztése. Mozgó alkatrészei nincsenek, a benne elhelyezett sejtek mégis a súlytalanság körülményei között tenyészhetnek. A sejt- és szövetminták tárolására szolgáló edény egy egy méter magas rúdhoz van rögzítve, amelynek mentén függőleges irányban szabadon mozoghat. A szekrény aljában egy nagyteljesítményű légkompresszor működik, a mintát tartalmazó tartályt sűrített levegő löki felfelé, amely az egy méteres utat 800-900 ezredmásodperc alatt teszi meg. A becsapódás a tetőbe 20 g gyorsulással mindössze 20-80 ezredmásodperc alatt megy végbe, majd újra szabadesések és becsapódások sorozata követi egymást. Az elmélet szerint a sejtek „felfogóképessége” hosszabb, mint a becsapódáskor igénybevett 20-80 ezredmásodperc, ezért a sejtek erről az eseményről tudomást sem vesznek. Az egész FFM-ben töltött időt - napokat, heteket - folyamatos szabadesésként élik meg. A szekrény belseje maga a termosztát, a sejttenyészettel on-line kapcsolat van. Ennek a bioreaktor típusnak fő alkalmazási területe jelenleg az egysejtű élőlények tenyésztése. Az eddigi eredmények szerint nagyságrendekkel gyorsabban szaporodnak szabadesés közben, mint földhözragadt társaik.
Országos Epidemiológiai Központ
Mikrobiológiai Kutatócsoport
P.H. Duray, S.J. Hatfill and N.R. Pellis: Tissue culture in microgravity. Science and Medicine 1997, pp 46-55
N. Conza, P. Mainil, F. Reiser, A. Cogoli: Tissue engineering in space. Journal of Gravitational Phisiology 2001, vol 8
D.A.M. Mesland: Novel ground-based facilities for research in the effects of weight. http://www.esa.int/publications
I. Walter: Space bioreactors: their use, their future. Journal of Gravitational Phisiology 2001, vol 8
A.Guidi: Mechanobiologic research bioreactor. http://altweb.jhsph.edu
Új távlatok az orvostudományban: a súlytalanság (1. rész)
Új távlatok az orvostudományban: a súlytalanság (2. rész)
Sorozatunk következő részében egy újabb olyan eszközt mutatunk be, amelynek segítségével mikrogravitációs kísérletek végezhetőek földi laboratóriumokban. Az RPM elnevezésű eszköz a sejttenyészet leülepedését gátolja meg, segítségével pedig sejtek szövetekké és szervkezdeményekké való összeállása segíthető elő.
