kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào

Năm 1960 Melcher và Berman là người đầu tiên tách, nuôi cấy thành công tế bào đơn thực vật trong bình lên men với môi trường nhân tạo.. Năm 1970s đến nay, các nhà khoa học đã công bố h

Nuôi cấy tế bào đơn

Nhóm 1

Khái quát lịch sử tế bào đơn:

Năm 1954, Muir và các cộng sự bắt đầu nghiên cứu về

sự phát triển của tế bào đơn trong môi trường nhân tạo Tuy nhiên những nghiên cứu của họ chưa hoàn chỉnh và chỉ mang tính thăm dò

Năm 1960 Melcher và Berman là người đầu tiên tách, nuôi cấy thành công tế bào đơn thực vật trong bình lên men với môi trường nhân tạo

Năm 1970s đến nay, các nhà khoa học đã công bố hàng loạt các công trình về nuôi cấy tế bào đơn của các loài thực vật khác nhau để thu nhận các sản phẩm thứ cấp

Tế bào đơn là gì?

Là những tế bào riêng rẻ được tách ra từ các mô

Các tế bào này có thể được nuôi trong môi trường dinh dưỡng

Được lắc liên tục để các tế bào không thể liên kết lại với nhau (dịch treo tế bào - cell suspension)

Khi cần thiết sẽ được đưa vào môi trường thích hợp

để tiếp tục nuôi cấy

Sản lượng thực vật không ổn định

Tại sao phải nuôi cấy tế bào đơn?

Phương pháp nuôi cấy tế bào

dịch huyền phù

Đặc điểm sinh lý của tế bào đơn

Khả năng tách tế bào cao

Phát sinh hình thái đồng nhất

Nhân to và tế bào chất đậm đặc

Nhiều hạt tinh bột

Có những dẫn liệu tạo cơ quan

Có khả năng nhân đôi trong 24-72 giờ

Mất tính toàn năng

Tăng mức đa bội thể

Môi trường nuôi cấy (lúa)

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy

tế bào đơn

Quy trình nuôi cấy

Nuôi cấy mô sẹo

trong bình tam giác +

lắc Kiểm tra

Thu huyền phù

Tế bào có khả năng sinh phôi

Tế bào không có khả năng sinh phôi

Chọn mẫu thực

vật Tạo mô

sẹo

Hình: Callus (A) và tái sinh chồi từ

callus (B) của chi Lilium

Hình 7.1 Nuôi cấy dịch huyền phù tế bào thực vật trong bioreactor

Sơ đồ thiết bị nuôi cấy

Chu kỳ sinh trưởng

 Chu kì sinh trưởng của các tế bào huyền phù có dạng hình cong chữ S với các pha sinh trưởng sau:

- Pha tiềm sinh (lag phage): ở pha này không xảy ra sự tăng

về khối lượng và số lượng tế bào.

- Pha số mũ (log phage): ở pha này có sự phân chia và sự tăng khối lượng tế bào diễn ra với tốc độ lớn nhất Ngoài ra sự tăng trưởng tế bào cũng tăng nhanh.

- Pha tuyến tính (linear phage): được đặc trưng bởi sự sinh trưởng của tế bào diễn ra liên tục.

- Pha ổn định (stationary phage): ở pha này hoạt tính phân bào giảm mạnh, số lượng và khối lượng tế bào ổn định.

- Pha suy thoái (dead phage): sự sinh trưởng của tế bào ngừng lại và tế bào chết đi nếu không được cấy chuyển.

Chu kỳ sinh trưởng

 Giai đoạn sinh trưởng pha số mũ (log phage) sẽ bị kéo dài nếu mật độ tế bào khi khởi đầu sự nuôi cấy là thấp Mật độ ban đầu của huyền phù tế bào khi nuôi cấy thường là 0,5÷2,5.10 5 tế bào/ml.

Phương pháp nuôi cấy

 Nuôi cấy liên tục :

o Tổng thể tích của môi trường mới được bổ sung tương đương với tổng số môi trường cũ bị dùng hết.

 Nuôi cấy không liên tục:

o Nguyên liệu thực vật được nuôi cấy trong hệ thống kín, cả môi trường nuôi cấy và tế bào thực vật không được chuyển đổi.

o Phương pháp này yêu cầu phải cấy chuyển các tế bào thực vật sang môi trường mới sau một chu kì.

 Nuôi cấy bán liên tục:

o Sau một giai đoạn đều đặn cả tế bào và một phần môi trường được lấy ra khỏi hệ thống nuôi cấy Sau đó một lượng môi trường mới được bổ sung để tổng lượng môi trường vẫn được giữ nguyên như ban đầu Phần tế bào còn lại tiếp tục sinh trưởng và lại tăng số lượng.

o Lợi thế của phương pháp này là một phần sinh khối được tái sử dụng khi cấy chuyển.

Ví dụ: Sản xuất β-methyldigito từ Digitalis lanata

Ứng dụng

Nghiên cứu cấu trúc tế bào

Nghiên cứu ảnh hưởng của các quá trình khác nhau lên quá trình sinh trưởng, phát triển, phân hóa của tế bào

Sử dụng trong chọn dòng tế bào

Dùng để tách protoplast, là nguồn sản xuất các phôi

vô tính

Thu nhận sản phẩm thứ cấp

Ứng dụng thu nhận sản phẩm thứ cấp

o Là những hợp chất có chức năng quan trọng trong đời sống thực vật

o Được sản xuất trong khi sinh tổng hợp những hợp chất trao đổi cơ sở như hydrocarbon, lipit, axit amin…

o Nuôi cấy tế bào và mô thực vật cho phép sản xuất các sản phẩm trao đổi thứ cấp được thực hiện trong điều kiện invitro

Ứng dụng thu nhận sản phẩm thứ cấp

 Các hợp chất trao đổi thứ cấp được chia thành 4 nhóm:

o Hợp chất trao đổi thứ cấp trong y học

o Hợp chất trao đổi thứ cấp của thực vật trong nông nghiệp

o Hợp chất trao đổi thứ cấp của thực vật trong công nghiệp thực phẩm

o Hợp chất trao đổi thứ cấp của thực vật trong mỹ phẩm

Ưu- nhược điểm

 Ưu điểm:

o Nuôi cấy trong điều kiện nhân tạo, không phụ thuộc vào thời tiết, địa lý,không phải vận chuyển và bảo

quản lượng lớn nguyên liệu thô

o Có thể kiểm soát chất lượng và hiệu suất của sản

phẩm

o Một số sản phẩm trao đổi chất có thể được sản xuất từ nuôi cấy dịch huyền phù cho chất lượng cao hơn trong cây hoàn chỉnh

Ưu- nhược điểm

o Phải chọn lọc các kiểu gen thích hợp và dòng tế bào

có sản lượng cao

o Phải xây dựng công thức môi trường dinh dưỡng hợp

lý để nuôi cấy tế bào

o Phải thiết kế và vận hành hệ thống nuôi cấy tế bào

hiệu quả

The end