Урок 99. Культивування клітин in vitro

Урок 99. Культивування клітин in vitro

---

Мета уроку: ознайомити із роллю культивування культур клітин in vitro у дослідженнях вірусних інфекцій та цитопатичним ефектом як інструментом діагностики, розвинути навички аналізу біологічних процесів і спостереження за змінами в клітинних культурах.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• культура клітин
• синцитій
• симпласт
• цитопатичний ефект

План уроку

1. Роль клітинних культур у створенні вакцин.
2. Стовбурові клітини та їх зв’язок із культивуванням.
3. Культивування культур клітин
4. Спостереження цитопатичного ефекту
5. Рефлексія

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

коротке обговорення в парах, кілька відповідей у клас.

Обговоріть: чому клітини in vitro стали “лабораторними моделями” для всього світу?

Тут важливо підкреслити, що віруси неможливо виростити поза клітиною. Учні мають вийти на ідею: без клітинних культур не було б швидких тестів на ефективність препаратів і вакцин.

Під час пандемії COVID-19 учені могли тестувати противірусні препарати на клітинних культурах, адже віруси розмножуються лише в живих клітинах. Якби не було культур клітин, чи вдалося б так швидко розробити вакцину?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість – 10 хв

Допоможіть учнівству пригадати, що використовують як клітинні лінії (HeLa, HEK293, CHO), так і первинні культури.

✔ Орієнтовна відповідь:

«Часто використовують клітини людини або тварин — вони діляються тривалий час».

«Стовбурові клітини важливі, бо вони можуть перетворюватися у різні типи клітин».

«Культури клітин застосовують для тестування ліків, вивчення вірусів, токсичності».

Поміркуйте та дайте відповіді на запитання:

1. Які клітини найчастіше використовують для створення культур клітин?
2. Чим стовбурові клітини корисні для культивування in vitro?
3. Подивіться на зображення та поясніть з якою метою використовують культуру клітин?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість – 10 хв.

Подивіться відео та коротко поясніть, що таке цитопатичний ефект.

Відео Культивування клітин https://youtu.be/P-UwLGGiw4w 

Методи культивування клітин

Цитопатичний ефект (ЦПЕ)

Цитопатичні ефекти, що проявляються вірусами у чутливих клітиних лініях риби сома: 

• (a) здорова клітинна лінія, 
• (b-d) клітини, інфіковані вірусами сома, що проявляють ЦПЕ: такі як округлення клітин, синцитії, бляшки та руйнування клітинного моношару, (e) вакуолі в клітинах Vero, спричинені вірусом віспи, та (f) внутрішньоцитоплазматичні тільця включень у клітинах коропа, інфікованих вірусом герпесу коі (шкала барів – 10 мкм)

Синцитій — це комплекс клітин, з’єднаних цитоплазматичними містками, що виникає, коли при поділі клітин цитотомія (поділ цитоплазми) не завершується.  Цей термін походить від грецьких слів sýn (разом) і kýtos (клітина).

Симпласт — це багатоядерна структура, яка утворюється в результаті злиття кількох клітин або ділення ядер без поділу цитоплазми, що призводить до утворення однієї великої клітини з багатьма ядрами.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість до 10 хв:

Обговоріть схему культивування клітин. Поясніть, що первинні клітини — безпосередньо з організму, але вони обмежені у кількості поділів.

Клітинні лінії — можуть ділитися практично нескінченно (безсмертні).

Подивіться на схему «General Cell Culture Workflow» та дайте відповідь на питання

4.1. Який етап відбувається одразу після ізоляції клітин?

1. Диференціація
2. Кріоконсервування
3. Культивування
4. Виконання експерименту

4.2. Поясніть, чому існує два варіанти «старту»: первинна культура клітин (primary cells) та клітинна лінія (cell lines). У чому між ними різниця?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість до 25 хв.

Учні можуть додати у опис приблизний відсоток чи кількість змінених клітин.

Спостереження цитопатичного ефекту на культурах клітин

Перед вами серія фото лінії клітин HeLa, інфіковані поліовірусом (зверху ліворуч, нормальні клітини, через 4 години, 8 годин та 12 годин після інфікування) 

5.1. Запишіть ваші спостереження у таблиці

Час після зараження	Спостереження (2-3 речення)
0 год
4 год
8 год
12 год

5.2. Чому цитопатичний ефект є важливим у діагностиці вірусних інфекцій? Оберіть варіант відповіді та поясніть свій вибір

1. Дозволяє побачити, чи здатні клітини ділитися
2. Дає змогу визначити вид вірусу за характером пошкоджень
3. Допомагає зрозуміти, як розмножуються віруси.
4. Використовується для вирощування нових органів

Пояснення:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В і С. Різні віруси викликають різні зміни клітин, це допомагає в діагностиці. Також віруси можуть мати різний час розмноження.

5.3. Учені тестують новий противірусний препарат на культурі клітин, інфікованій вірусом. Дайте відповіді на питання:

А. Якщо препарат ефективний, як зміниться прояв цитопатичного ефекту?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В. Чому спостереження клітин у культурі є кращим, ніж тестування препарату одразу на тваринах чи людях?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

А. Якщо ефективний → цитопатичний ефект зменшується, клітини залишаються живими.

В. Культура клітин безпечніша і швидша для тестів, ніж одразу експерименти на тваринах чи людях. Також це етичніше

Насьогодні використання культур клітин важливе для до клінічних досліджень препаратів.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Складіть сенкан пов’язаний із темою уроку.

• Перший рядок — іменник, що визначає тему вірша.
• Другий рядок — два прикметники, які характеризують тему.
• Третій рядок — три дієслова, що описують дії або стани, пов’язані з темою.
• Четвертий рядок — коротке речення з чотирьох слів, що виражає ставлення, почуття до теми, або ж крилату фразу.
• П’ятий рядок — один іменник-синонім або узагальнення, що резюмує тему.
  

1. _______________________________________________________
2. _______________________________________________________
3. _______________________________________________________
4. _______________________________________________________
5. _______________________________________________________

---

• https://www.revvity.com/ask/cytopathic-effects 
• Virtual Lab – Cell Culture 
• Cytopathic Effects of Viruses Protocols

Урок 99. Культивування клітин in vitro

---

Мета уроку: ознайомити із роллю культивування культур клітин in vitro у дослідженнях вірусних інфекцій та цитопатичним ефектом як інструментом діагностики, розвинути навички аналізу біологічних процесів і спостереження за змінами в клітинних культурах.

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• культура клітин
• синцитій
• симпласт
• цитопатичний ефект

План уроку

1. Роль клітинних культур у створенні вакцин.
2. Стовбурові клітини та їх зв’язок із культивуванням.
3. Культивування культур клітин
4. Спостереження цитопатичного ефекту
5. Рефлексія

---

Під час пандемії COVID-19 учені могли тестувати противірусні препарати на клітинних культурах, адже віруси розмножуються лише в живих клітинах. Якби не було культур клітин, чи вдалося б так швидко розробити вакцину?

---

Поміркуйте та дайте відповіді на запитання:

1. Які клітини найчастіше використовують для створення культур клітин?
2. Чим стовбурові клітини корисні для культивування in vitro?
3. Подивіться на зображення та поясніть з якою метою використовують культуру клітин?

---

Відео Культивування клітин https://youtu.be/P-UwLGGiw4w 

Методи культивування клітин

Цитопатичний ефект (ЦПЕ)

Цитопатичні ефекти, що проявляються вірусами у чутливих клітиних лініях риби сома: 

• (a) здорова клітинна лінія, 
• (b-d) клітини, інфіковані вірусами сома, що проявляють ЦПЕ: такі як округлення клітин, синцитії, бляшки та руйнування клітинного моношару, (e) вакуолі в клітинах Vero, спричинені вірусом віспи, та (f) внутрішньоцитоплазматичні тільця включень у клітинах коропа, інфікованих вірусом герпесу коі (шкала барів – 10 мкм)

Синцитій — це комплекс клітин, з’єднаних цитоплазматичними містками, що виникає, коли при поділі клітин цитотомія (поділ цитоплазми) не завершується.  Цей термін походить від грецьких слів sýn (разом) і kýtos (клітина).

Симпласт — це багатоядерна структура, яка утворюється в результаті злиття кількох клітин або ділення ядер без поділу цитоплазми, що призводить до утворення однієї великої клітини з багатьма ядрами.

---

Подивіться на схему «General Cell Culture Workflow» та дайте відповідь на питання

4.1. Який етап відбувається одразу після ізоляції клітин?

1. Диференціація
2. Кріоконсервування
3. Культивування
4. Виконання експерименту

4.2. Поясніть, чому існує два варіанти «старту»: первинна культура клітин (primary cells) та клітинна лінія (cell lines). У чому між ними різниця?

---

Спостереження цитопатичного ефекту на культурах клітин

Перед вами серія фото лінії клітин HeLa, інфіковані поліовірусом (зверху ліворуч, нормальні клітини, через 4 години, 8 годин та 12 годин після інфікування) 

5.1. Запишіть ваші спостереження у таблиці

Час після зараження	Спостереження (2-3 речення)
0 год
4 год
8 год
12 год

5.2. Чому цитопатичний ефект є важливим у діагностиці вірусних інфекцій? Оберіть варіант відповіді та поясніть свій вибір

1. Дозволяє побачити, чи здатні клітини ділитися
2. Дає змогу визначити вид вірусу за характером пошкоджень
3. Допомагає зрозуміти, як розмножуються віруси.
4. Використовується для вирощування нових органів

Пояснення:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.3. Учені тестують новий противірусний препарат на культурі клітин, інфікованій вірусом. Дайте відповіді на питання:

А. Якщо препарат ефективний, як зміниться прояв цитопатичного ефекту?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В. Чому спостереження клітин у культурі є кращим, ніж тестування препарату одразу на тваринах чи людях?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Складіть сенкан пов’язаний із темою уроку.

• Перший рядок — іменник, що визначає тему вірша.
• Другий рядок — два прикметники, які характеризують тему.
• Третій рядок — три дієслова, що описують дії або стани, пов’язані з темою.
• Четвертий рядок — коротке речення з чотирьох слів, що виражає ставлення, почуття до теми, або ж крилату фразу.
• П’ятий рядок — один іменник-синонім або узагальнення, що резюмує тему.
  

1. _______________________________________________________
2. _______________________________________________________
3. _______________________________________________________
4. _______________________________________________________
5. _______________________________________________________

---

• https://www.revvity.com/ask/cytopathic-effects 
• Virtual Lab – Cell Culture 
• Cytopathic Effects of Viruses Protocols