بنك الخلايا

بنك الخلايا هو منشأة تخزن خلايا ذات جينوم محدد لاستخدامها مستقبلاً في منتج أو لأغراض طبية، ويمكن أن يشير أيضاً إلى كيان الخلايا المخزنة نفسه. غالباً ما تحتوي بنوك الخلايا على كميات كبيرة من المواد الخلوية الأساسية التي يمكن استخدامها في مشاريع متنوعة. يمكن استخدام بنوك الخلايا لإنشاء توصيفات تفصيلية لسلالات الخلايا، كما يمكنها المساعدة في الحد من التلوث المتبادل بين سلالات الخلايا . ^{[ 1 ]} يقلل استخدام بنوك الخلايا أيضاً من تكلفة عمليات زراعة الخلايا، مما يوفر بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للحفاظ على الخلايا في المزرعة باستمرار. تُستخدم بنوك الخلايا بشكل شائع في مجالات تشمل أبحاث الخلايا الجذعية والمستحضرات الصيدلانية، حيث يُعد التجميد العميق الطريقة التقليدية للحفاظ على سلامة المواد الخلوية. ^{[ 2 ]} كما تُقلل بنوك الخلايا بشكل فعال من معدل تنوع عينة الخلية عن الانقسامات الخلوية الطبيعية بمرور الوقت. ^{[ 3 ]}

عند الإشارة إلى بنوك الخلايا كمورد في مجالات مثل تصنيع المستحضرات الصيدلانية الحيوية ، يمكن تمييز أربعة أنواع مختلفة:

• بنوك الخلايا الخاصة بالبحث والتطوير
• بنك الخلايا الرئيسي
• بنك الخلايا العاملة
• بنك الخلايا في نهاية الإنتاج

بينما تُستخدم بنوك الخلايا الخاصة بالبحث والتطوير (R&D CBs)، كما يوحي اسمها، لأغراض البحث، فإنها تعمل أيضًا كمنصات لما يُسمى ببنوك الخلايا الرئيسية (MCBs). وبوجود عدد كافٍ من الخلايا المُعتمدة، تُشكّل هذه البنوك نقطة الانطلاق في عملية إنتاج المستحضرات الصيدلانية الحيوية القائمة على الخلايا. ويتم الإنتاج نفسه في بنوك الخلايا العاملة (WCBs)، وبمجرد اكتمال عملية الإنتاج، يتم إنشاء بنك خلايا نهائي (EoPCB) كمرجع ولضمان الجودة. ^{[ 4 ]}

قبل تخزين خطوط الخلايا المتبرع بها، تُكاثر وتُضاعف لتُنتج عددًا كبيرًا من الخلايا المتطابقة قبل تخزينها في عدد من أنابيب التجميد . يُضاف إلى الأنابيب، إلى جانب الخلايا، مواد واقية من التجميد لحماية الخلايا من التمزق بفعل بلورات الثلج أثناء عملية التجميد. يُعد محلول ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) بتركيز 10% من المواد الواقية الشائعة. ^{[ 5 ]} تُوضع أنابيب التجميد هذه في صينية، وتُوسم ببيانات خط الخلية الجينية، ثم توضع في مجمدات تبريد فائقة. تحتوي المجمدات على النيتروجين إما في صورة سائلة أو بخارية، وتُجمد الخلايا بمعدل يتراوح بين -1 و-3 درجات مئوية في الدقيقة حتى الوصول إلى درجة حرارة -196 درجة مئوية. ^{[ 2 ] [ 6 ]} عند درجة حرارة -196 درجة مئوية، تتباطأ العمليات الأيضية داخل الخلايا بشكل ملحوظ لإيقاف نمو الخلايا تمامًا، وبالتالي الحفاظ على خط الخلية، وهو أمر مفيد بشكل خاص عندما يكون عدد انقسامات خط الخلية محدودًا. ^{[ 7 ]} يمكن تخزين الخلايا لفترة طويلة في هذه الحالة، مما يقلل من معدل تحلل المادة الخلوية. ^{[ 2 ]}

تتضمن عملية التجميد العامة للخلايا الثديية تعليق كثافة صغيرة من الخلايا المراد دراستها في محلول من عوامل الحفظ بالتبريد داخل أنبوب تجميد، ثم تجميدها عند درجة حرارة -196 درجة مئوية. يُعد معدل التجميد البطيء مهمًا للحفاظ على صحة مزرعة الخلايا. يُعتبر تجميد الخلايا بمعدل يتراوح بين -1 و-3 درجات مئوية في الدقيقة مقبولًا عمومًا للحفاظ على صحة مزرعة الخلايا. ^{[ 8 ]} أما التجميد السريع جدًا فيُعرّض الخلايا لخطر التلف. ^{[ 9 ]} عند معدل تجميد يبلغ -5 درجات مئوية في الدقيقة، يُلاحظ انخفاض ملحوظ في صحة مزرعة الخلايا بعد إذابتها. ويُلاحظ انخفاض أكبر في صحة مزرعة الخلايا عند معدلات التجميد الأسرع، لدرجة أن مزرعة الخلايا لا تستطيع الحفاظ على كثافة الخلايا المطلوبة. ^{[ 10 ]} يُعد استخدام عوامل الحفظ بالتبريد عنصرًا أساسيًا في عملية التجميد. ومن عوامل الحماية الشائعة المستخدمة محلول ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) بنسبة 10%، والذي يعمل على حماية الخلايا من التمزق الناتج عن بلورات الثلج أثناء التجميد والإذابة. لوحظ أن مادة DMSO سامة للخلايا، وتتطلب تخفيفها بعد إذابة الخلايا. ^{[ 8 ]}

يُنصح بالذوبان السريع لإخراج الخلايا من التجميد العميق وبدء عملياتها الأيضية الطبيعية. من المهم تقليل تعرض أنبوب التجميد ومحتوياته لدرجات حرارة الغرفة أو المحيط. يُعد الذوبان السريع ضروريًا لمنع ذوبان محتويات الأنبوب وتجمدها مرة أخرى بسرعة، مما قد يؤدي إلى تكوّن بلورات ثلجية تُسبب تمزق الخلايا داخل الأنبوب. يمكن إجراء الذوبان في غضون دقائق قليلة في حمام مائي عند درجة حرارة حوالي 37  درجة مئوية. ^{[ 8 ]} أظهرت التجارب أنه يمكن أيضًا استخدام الذوبان البطيء في بيئة مُحكمة، مثل الحاضنة، لإذابة الخلايا المجمدة بأمان. يُجنّب الذوبان في الحاضنة خطر التلوث المصاحب للذوبان في الحمام المائي، ولكنه يستغرق وقتًا ومواردًا أكثر بكثير. ^{[ 10 ]} بعد الذوبان، يجب نقل الخلايا من أنبوب التجميد إلى وعاء آخر وإعادة تعليقها في وسط زراعي. من خلال تخفيف تركيز عامل الحماية من التجمد الموجود، يمكن التخفيف من الآثار السلبية مثل سمية عوامل الحماية من التجمد على الخلايا النشطة أيضيًا. ^{[ 2 ]}

في الأصل، كان العلماء يحتفظون بمجموعات من المواد الخلوية لاستخدامهم الخاص، وليس للمجتمع العلمي ككل. أول شخص يُنسب إليه الفضل في إنشاء بنك للخلايا للاستخدام على نطاق واسع هو كرال، وهو عالم تشيكي أنشأ مجموعته من بنوك الخلايا في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 11 ]}

يوجد حاليًا عدد كبير من "مجموعات المزارع ومراكز الموارد الحيوية" التي تخدم جزءًا محددًا من عملية الهندسة الحيوية . ومن أمثلة هذه المجموعات الاتحاد العالمي لمجموعات المزارع والجمعية الدولية للمستودعات البيولوجية والبيئية. ^{[ 11 ]} في يناير 2003، أُنشئ بنك الخلايا الجذعية في المملكة المتحدة ليكون وحدة مركزية لجمع العينات وإجراء الاختبارات على البشر. ^{[ 12 ]} أُنشئ بنك الخلايا الجذعية الوطني في أكتوبر 2005 في ماديسون، ويسكونسن، ليكون مستودعًا متخصصًا لسلالات الخلايا الجذعية. ويضم حاليًا 13 سلالة من أصل 21 سلالة من الخلايا الجذعية الموجودة في العالم والمدرجة في سجل الخلايا الجذعية التابع للمعاهد الوطنية للصحة . ^{[ 13 ]} أصدرت جامعة كونيتيكت قاعدة بيانات أنساب الخلايا الجذعية في عام 2010.

في عام 1987، أنشأت منظمة الصحة العالمية بنكًا مرجعيًا للخلايا لتوفير مورد لتطوير اللقاحات والأدوية البيولوجية الأخرى. كما أنشأت المنظمة بنكًا مرجعيًا آخر للخلايا في عام 2007 نتيجة لمشاكل استقرار خلايا MRC-5 . ^{[ 14 ]}

• بنك الأنسجة