pangenes.ru

In vitro

Исследования in vitro (от лат.: "в стекле") проводятся с микроорганизмами, клетками или биологическими молекулами вне их обычного биологического контекста.

В народе называемые «эксперименты в пробирке», эти исследования в области биологии и ее подразделений традиционно проводятся в лабораторном оборудовании, таком как пробирки, колбы, чашки Петри и планшеты для микротитрования.

Исследования, проводимые с использованием компонентов организма, изолированых от их обычного биологического окружения, позволяют провести более подробный или более удобный анализ, чем те, которые могут быть проведены с целыми организмами; однако результаты, полученные в экспериментах in vitro, не могут полностью или точно предсказать воздействие на весь организм.


Примеры анализа in vitro включают: выделение, рост и идентификацию клеток, полученных из многоклеточных организмов:

- клеточных или тканевых культур;

- субклеточных компонентов (например, митохондрии или рибосомы);

- клеточных или субклеточных экстрактов (например, экстракты зародышей пшеницы или ретикулоцитов);

- очищенных молекул (белки, ДНК или РНК);

- коммерческое производство антибиотиков и других фармацевтических продуктов.

Вирусы, которые размножаются только в живых клетках, изучаются в лаборатории на клеточных или тканевых культурах, - вирусологи называют такую работу in vitro, чтобы отличать ее от работы in vivo на целых животных.


  • Полимеразная цепная реакция (ПЦР) представляет собой метод селективной репликации определенных последовательностей ДНК и РНК в пробирке.
  • Очистка белка включает выделение конкретного представляющего интерес белка из сложной смеси белков, часто получаемых из гомогенизированных клеток или тканей.
  • Оплодотворение in vitro используется для того, чтобы сперматозоиды оплодотворяли яйца в чашке для культивирования перед имплантацией получающегося в результате эмбриона или эмбрионов в матку будущей матери.
  • Диагностика in vitro относится к широкому спектру медицинских и ветеринарных лабораторных тестов, которые используются для диагностики заболеваний и мониторинга клинического статуса пациентов с использованием образцов крови, клеток или других тканей, полученных от пациента.

Преимущества:

Исследования in vitro позволяют проводить видоспецифический, более простой, более удобный и более подробный анализ, чем это может быть сделано для всего организма. Так же, как исследования на целых животных все больше заменяют испытания на людях, так и исследования in vitro заменяют исследования на целых животных.

Простота:

  • Живые организмы представляют собой чрезвычайно сложные функциональные системы, которые состоят, как минимум, из множества десятков тысяч генов, белковых молекул, молекул РНК, небольших органических соединений, неорганических ионов и комплексов в среде, которая пространственно организована мембранами, и в случае многоклеточных организмов, систем органов.
  • Эти многочисленные компоненты взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой таким образом, что обрабатывают пищу, удаляют отходы, перемещают компоненты в правильное место и реагируют на сигнальные молекулы, другие организмы, свет, звук, тепло, вкус, осязание и баланс, - данная сложность затрудняет идентификацию взаимодействий между отдельными компонентами и изучение их основных биологических функций.
  • Работа in vitro упрощает исследуемую систему, поэтому ученый может сосредоточиться на небольшом количестве компонентов.
  • Например, идентичность белков иммунной системы (например, антител) и механизм, с помощью которого они распознают и связываются с чужеродными антигенами, оставались бы очень неясными, если бы не широкое использование работ in vitro для выделения белков, идентификации клеток и гены, которые их производят.

Видовая специфика

Другое преимущество методов in vitro заключается в том, что клетки человека можно изучать без «экстраполяции» клеточного ответа экспериментального животного.

Удобство, автоматизация

Методы in vitro могут быть миниатюрными и автоматизированными, что дает высокопроизводительные методы скрининга для тестирования молекул в фармакологии или токсикологии.

Недостатки

Основным недостатком экспериментальных исследований in vitro является сложность экстраполяции результатов работы "в стекле" на биологию интактного организма.

Специалисты, выполняющие работу in vitro, должны быть осторожны, чтобы избежать чрезмерной интерпретации их результатов, что может привести к ошибочным выводам об организменной и системной биологии.

Например, ученые, разрабатывающие новое вирусное лекарственное средство для лечения инфекции патогенным вирусом (например, ВИЧ-1), могут обнаружить, что потенциальное лекарственное средство функционирует для предотвращения репликации вируса в условиях in vitro (обычно в культуре клеток).

Однако, прежде чем этот препарат будет использован в клинике, он должен пройти серию испытаний in vivo, чтобы определить, является ли он безопасным и эффективным для интактных организмов (обычно на мелких животных, приматов и людях).

Как правило, большинство потенциальных лекарств, которые являются эффективными in vitro, оказываются неэффективным in vivo из-за проблем, связанных с доставкой лекарственного средства в пораженные ткани, токсичных по отношению к основным частям организма, которые не были представлены в первоначальных исследованиях in vitro или других нюансов.

pangenes.ru
pangenes.ru

pangenes.ru © 2019
Яндекс.Метрика