Клеточные линии позвоночных, насекомых и растений являются важными инструментами для исследований во многих дисциплинах, включая здоровье человека, эволюционную биологию и биологию развития, сельское хозяйство и токсикологию. Линии клеток были установлены для многих организмов, включая пресноводных и наземных беспозвоночных.
Несмотря на многочисленные усилия в течение нескольких десятилетий, до сих пор не существует клеточных линий для морских беспозвоночных, включая морские губки, которые являются источником тысяч новых химических веществ с фармацевтически значимыми свойствами. Поставка этих химикатов также является узким местом для разработки лекарств, полученных из губки, потому что дикий урожай не является экологически устойчивым, а химический синтез сложен из-за сложности многих биоактивных химических соединений..
Исследователи из Океанографического института Harbour Branch при Атлантическом университете Флориды и сотрудники Вагенингенского университета в Нидерландах совершили прорыв в культуре клеток морских беспозвоночных (губок). Впервые они добились существенного увеличения как скорости, так и числа клеточных делений. Они продемонстрировали, что оптимизированная по аминокислотам питательная среда стимулирует быстрое деление клеток у девяти видов морских губок. Демонстрация исключительно быстрого клеточного деления морских беспозвоночных (губок), а также способность исследователей субкультивировать клетки является новаторским открытием для морской биотехнологии.
Результаты исследования, опубликованные в Scientific Reports, показали, что самые быстроделящиеся клетки удвоились менее чем за час. Культуры трех видов пересевают от трех до пяти раз, при среднем удвоении популяции после пересева 5,99 и продолжительности жизни от 21 до 35 дней..
Эти результаты составляют основу для разработки моделей клеток морских беспозвоночных, чтобы лучше понять раннюю эволюцию животных, определить роль вторичных метаболитов и предсказать влияние изменения климата на экологию сообщества коралловых рифов. Кроме того, клеточные линии губок можно использовать для увеличения производства химических веществ, полученных из губок, для клинических испытаний и разработки новых лекарств для борьбы с раком и другими заболеваниями.
"Клеточные линии губок можно использовать в качестве моделей для понимания роли вторичных метаболитов в губках, для использования этой информации для разработки новых моделей для открытия лекарств и для увеличения производства биоактивных соединений, полученных из губок, для новых лекарства», - сказала Ширли Помпони, доктор философии, старший автор и профессор-исследователь в Harbour Branch FAU. «Клеточные линии обычных рифовых губок также можно использовать для количественной оценки последствий изменения климата, таких как потепление и закисление океана, на поглощение растворенного органического материала, что является основным компонентом «гипотезы губчатой петли» круговорота углерода, и для проверки гипотезы. что коралловые рифы могут превратиться в губчатые рифы по мере изменения климата."
Губки (Phylum Porifera) являются одними из древнейших Metazoa и считаются критически важными для понимания эволюции и развития животных. Они являются ключевыми компонентами многих бентических морских экосистем. Описано более 9000 видов, обитающих по всему миру, от литорали до морских глубин. Среди древнейших многоклеточных животных губки развили множество стратегий адаптации к различным средам. Поскольку во взрослом состоянии они ведут сидячий образ жизни, у них развились сложные химические системы для общения, защиты от хищников, средства против обрастания, предотвращающие рост на них других организмов и предотвращающие заражение микробами, отфильтрованными из воды. Эти химические вещества взаимодействуют с молекулами, которые сохранялись на протяжении всей истории эволюции и участвуют в болезненных процессах человека, например, в клеточном цикле, иммунных и воспалительных реакциях, регуляции кальция и натрия..
В течение многих лет ученые из Harbour Branch собирали необычные морские организмы, многие из которых происходят из глубоководных мест обитания, которые являются источником новых природных продуктов. Большинство образцов поступает в основном из Атлантики и Карибского бассейна; другие прибыли с Галапагосских островов, западной части Тихого океана, Средиземноморья, Индо-Тихоокеанского региона, Западной Африки и Берингова моря. Программа FAU Harbour Branch по поиску лекарств направлена на лечение рака поджелудочной железы и инфекционных заболеваний, и их ученые также сотрудничают с другими учеными, работающими над другими формами рака, малярией, туберкулезом, нейродегенеративными заболеваниями и воспалениями.
Соавторы исследования: Меган Конклинг, доктор философии, портовое отделение FAU; Кайли Хесп, доктор философии, инженер биопроцессов, Вагенингенский университет и исследования, Вагенинген, Нидерланды, Нидерланды; Стефани Манро, доктор философии, портовое отделение FAU и биотехнологическая инженерия, Вагенингенский университет и исследования; Кеннет Сандовал, доктор философии, портовое отделение FAU и биотехнологическая инженерия, Вагенингенский университет и исследования; Дирк Э. Мартенс, доктор философии, инженер биопроцессов, Вагенингенский университет и исследования; Детмер Сипкема, доктор философии, лаборатория микробиологии Вагенингенского университета и исследований; Рене Х. Wijffels, доктор философии, инженер биопроцессов, Вагенингенский университет и исследовательский факультет биологических наук и аквакультуры, Северный университет, Будё, NO, Норвегия.