Cellkultur og etablering af cellelinjer
Cellkultur og cellelinjer har indtaget en vigtig rolle i studiet af fysiologiske, patofysiologiske og differentieringsprocesser af specifikke celler. Det gør det muligt at undersøge trinvise ændringer i cellens struktur, biologi og genetiske sammensætning under kontrollerede forhold. Dette er især værdifuldt for komplekse væv som f.eks. bugspytkirtlen, der består af forskellige celletyper, hvor det er vanskeligt, hvis ikke umuligt, at undersøge de enkelte celler in vivo. De ekstreme vanskeligheder med at isolere og rense individuelle epithelceller fra komplekse væv ved at bevare deres oprindelige egenskaber har hæmmet vores forståelse af deres fysiologiske, biologiske, vækst- og differentieringsegenskaber.
Der er gjort forsøg på at dyrke næsten alle væv, herunder neuronale celler, knogler, brusk, hårceller osv. Generelt kan dyreceller, især fibroblaster, dyrkes med større succes end humane celler, og humane fibroblaster er lettere at dyrke end epitelceller. Desuden viser forskellige epitelceller forskellige reaktioner på kulturbetingelserne. På trods af fremskridt inden for dyrkningsteknikker kunne humane epitelceller ikke holdes i kultur i længere tidsperioder. Problemet er de menneskelige cellers tendens til at gennemgå senescens efter en vis celledeling. Transfektion af disse celler med E6E7-genet fra humant papillomavirus 16 eller med det lille og store T-antigen fra simian virus (SV) 40 har delvist overvundet senescensen og har øget cellernes levetid in vitro, men har ikke ført til udødelighed for cellerne. De deraf følgende genetiske manipulationer begrænser brugen af disse celler til molekylærbiologiske undersøgelser, især til at definere genetiske ændringer, der sker under celledifferentiering og transformation. Indførelsen af disse fremmede gener ændrer funktionen af værtens regulerende gener, herunder inaktivering af tumorsuppressorproteinet p53 og retinoblastomproteinet pRb. Selv om disse cellelinjer ikke vokser i soft agar, hvilket ville være et første tegn på transformation, eller når de indføres i nøgenmus, har den yderligere transfektion med visse onkogener som f.eks. k-ras resulteret i cellernes maligne transformation.
Kvaliteten af kulturmediet og teknikken til cellepræparering er meget vigtig for vedligeholdelse af humane epithelceller i kultur. Ved at anvende et defineret kulturmedium og en teknik til celleseparation er humane epithelceller fra bugspytkirtlen blevet holdt i kultur i mere end 10 måneder. En anden, nyligt opdaget metode til at forlænge levetiden for menneskelige celler er infektion af celler med telomerase, et enzym, der forhindrer tab af telomerer ved de novo-tilsætning. Det genopretter længden af telomerer, som ellers forkortes ved hver celledannelse, hvilket fører til senescens. Indtil videre omfatter vellykkede rapporter immortaliserede fibroblaster, retinal- og endothelceller.
Der er gjort forsøg på at identificere og dyrke stamceller fra specifikke væv, fordi disse celler bedre kan tilpasse sig miljøforholdene og kan give anledning til en række forskellige modne celler under specifikke miljøer. Det er f.eks. blevet vist, at dyrkede tarmceller, der indeholder stamceller, kan give anledning til enten neuroendokrine celler, tarmceller eller en blanding af dem. Derfor giver sådanne kulturer rig mulighed for at undersøge differentieringsveje og udgør et enestående redskab til at teste virkningerne af naturlige og syntetiske stoffer, herunder cytokiner, vækstfaktorer, næringsstoffer og fysiske faktorer i forbindelse med cellernes modning eller død.
Mekanismerne for malign transformation kan undersøges in vitro ved hjælp af cellelinjer, der er behandlet med et carcinogen eller stråling i kultur. Gradvise fænotypiske, genetiske (f.eks. DNA-adduktniveauer, alkyleringer, mutationer) og kromosomale ændringer kan undersøges. Specifikke markører, der er forbundet med transformationen, kan komme til udtryk, f.eks. tumorvækstfaktor-α (TGF-α) og epithelial vækstfaktorreceptor (EGFR). Desværre har det hidtil ikke været muligt at transformere humane epithelceller i kultur, så der er stadig behov for dyremodeller. Gnavere er meget mere modtagelige for kræftfremkaldende stoffer end mennesker.