מחקר של תהליכים החלים בגופם של יצורים רב תאיים הוא קשה לביצוע, בין השאר משום שקשה לשלוט על תנאי הניסוי (על הגורמים הבלתי תלויים). לכן מוציאים תאים אל מחוץ לגוף ומבצעים עליהם את הניסוי בתנאים מבוקרים.

תאי אפיתל ממאירים שהוצאו מגוף של חולה

זכויות יוצרים:Nikon's microscopyU; http://www.microscopyu.com/

לשם כך דרושים:

1. אינקובטור

 

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

אינקובטור שבו מגדלים תרביות תאים של בעלי חיים (תאים אנימליים) מכוון לרוב ל-37⁰C (האם תוכלו לשער מדוע?). לאינקובטור מחובר בלון של co₂ שמכוון כך שיהיו 5% של co₂ באינקובטור. ריכוז זה של ה- co₂ משפיע על רמת ה-pH של מצע הגידול הנוזלי (ראו בהמשך), כך שהוא נשמר בסביבות ה-pH=7. בנוסף לכך יש הזרמה בלתי פוסקת של לחות לתוך האינקובטור, ששומרת על כך שתרביות התאים לא יתייבשו. החוקרים במעבדה שומרים על הסטריליות של האינקובטור: מדי פעם מבצעים ניקיון של האינקובטור בחומרים מחטאים ומשתדלים לא להכניס לתוכו גורמים מזהמים. למים ששומרים על הלחות, לדוגמה, מוסיפים חומרים אנטי פטרייתיים, כדי שיימנע זיהום על ידי פטריות חד תאיות למיניהן.

2. צלוחית לגידול התאים

הכלים שמשמשים לגידול תאים מחוץ לגוף מגוונים בגודלם ובצורתם.

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

לרוב מגדלים תאים על פני כלים מפלסטיק שעבר טיפול מיוחד כך שתאים יוכלו להיאחז בו ולהשתטח עליו. אפשר למצוא צלוחיות ובקבוקי גידול בגדלים שונים ומשטחים עם באריות זעירות רבות על פניהם.

3. מצע גידול (מדיום גידול)

מכיוון שהתאים הוצאו מהגוף וממקורות המזון שלהם, יש לספק להם אותו באופן מלאכותי. לשם כך, קיימים סוגים שונים של מצע לגידול תאים, והבחירה ביניהם נעשית לרוב על פי צרכי התאים שאותם מגדלים וצורכי הניסוי. כל מדיום מכיל בין השאר את כל החומצות האמיניות הדרושות לתאים, מלחים, סוכרים, ומרכיבים שונים שמוצו מהגוף (כמו סרום מהדם) שנועדו לעודד תהליכים שונים בתאים (למשל, הישרדות של התאים או חלוקה). בנוסף, מדיום גידול מכיל לרוב בופר ששומר על pH=7 קבוע, ואינדיקטור ל-pH (תוכלו לשער למה?).

שתי צלחות לגידול תאים שמכילות מצע גידול המכיל אינדיקטור ל-pH.
שימו לב, שבצלחת הימנית שהוצאה מהאינקובטור כ-5 דקות
לפני הצלחת השמאלית השתנה צבע המדיום מאדום לורוד (האם תוכלו להסביר מדוע?).

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

4. סביבה סטרילית

לרוב כאשר תאים גדלים בגוף היצור, הם מוגנים מפני גורמים מזהמים שונים (באמצעות מערכת החיסון, למשל). לכן כאשר מוציאים תאים מהגוף לתרבית, יש לשמור היטב על סטריליות. יש לכך חשיבות רבה במיוחד משום שהמצע שבו גדלים התאים מכיל מרכיבים שגם חיידקים ופטריות שמחים לנצל. לשם כך, כל טיפול בתאים נעשה במכשיר מיוחד שנקרא מנדף ביולוגי.

מנדף ביולוגי

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

מנדף כזה מורכב מתא שחלקו הקדמי עשוי זכוכית ושאפשר להכניס לתוכו את הידיים.

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

המכשיר עצמו מזרים ללא הפסק אוויר סטרילי לכיוון החוקר המטפל בתאים על מנת שגורמים מזהמים מהחוקר לא יגיעו לתרבית התאים שבה הוא מטפל. את המנדף מחטאים מדי יום בחומרי חיטוי. יש שנוהגים לפני כל עבודה בתרבית תאים לחטא את הכפפות בכוהל. בנוסף לכך יש במנדף אפשרות להפעיל שלהבת אש, שמשמשת לחיטוי המכשירים והמכסים של כלי הגידול.
רוב הציוד שמשמש לעבודה עם תרבית תאים (פיפטות, כלי גידול) הוא סטרילי וחד פעמי.
הפסולת שנוצרת במהלך העבודה עם תאים מקבלת טיפול מיוחד: פסולת ביולוגית נאגרת בשקיות מיוחדות המיועדות לעיקור בחום. פסולת נוזלית כימית נשאבת למיכלים המיועדים לפינוי לאתרי פסולת מתאימים. פסולת זכוכית מושלכת למיכל מיוחד שנועד לשמור על בטיחות העובדים ולהגן מפני פגיעה משברי זכוכית חדים.

אז איך עושים את זה?
תאים שהוצאו מהגוף נשמרים במבחנות קטנות בהקפאה עמוקה בחנקן נוזלי, שהטמפרטורה שלו מתקרבת ל- -180^oC.

מבחנות הקפאה של תאים שזה עתה הוצאו ממיכל של הקפאת תאים ובו חנקן נוזלי

זכויות יוצרים: © מכון ויצמן למדע

בשלב הראשון יש להפשיר את התאים בהדרגה כדי שלא ייפגעו. כאשר התאים מפשירים מערבבים אותם במצע הגידול (שהוא נוזלי בדרך כלל), מוסיפים לכלי הגידול הרצוי (צלחת, בקבוק) ומעבירים לאינקובטור. מניחים לתאים להתאושש מספר ימים ולהתרבות בכלי.
השלב הבא תלוי במטרה: אם מעוניינים להמשיך לגדל – אפשר וצריך לדלל את אוכלוסיית התאים שמתרבים בכלי הגידול. למטרה זו מנתקים את התאים בעדינות מתחתית כלי הגידול באמצעות אנזים ייחודי (טריפסין). האנזים מנתק את הקשרים של התא עם המצע, והתא משתחרר ומרחף במצע הגידול. את המצע אפשר להכניס למבחנה, ובאמצעות צנטריפוגה משקיעים את התאים. אחר כך מסלקים את מצע הגידול ומרחיפים את התאים במעט מצע גידול טרי. את התאים המורחפים מוסיפים עתה למספר רב יותר של כלי גידול ומוסיפים להם כמות גדולה של מצע גידול טרי.
אם מעוניינים להקפיא את התאים, מבצעים את אותו תהליך ובסופו מרחיפים את התאים במצע המיועד להקפאה ומביאים אותם בהדרגה לטמפרטורות נמוכות. אם מעוניינים לעבור לניסוי – מבצעים את אותו התהליך, אלא שבסופו מעבירים את התאים לכלי הניסוי עצמו.