انسولین و تعریف بیوشیمیایی آن
انسولین یکی از مهم ترین مکمل های شیمیایی مورد استفاده در محیط های کشت سلولی یوکاریوتی است که به صورت یک هورمون پپتیدی متشکل از دو زنجیره پلی پپتیدی A و B با پیوندهای دی سولفیدی پایدار شناخته می شود. این مولکول در محیط های آزمایشگاهی اغلب به شکل نوترکیب انسانی تهیه می شود تا خلوص بالا، تکرارپذیری و حذف عوامل متغیر بیولوژیک تضمین گردد. افزودن آن به محیط کشت به تقلید شرایط متابولیک in vivo کمک کرده و مسیرهای آنابولیک وابسته به مصرف گلوکز و آمینواسیدها را فعال می کند.
انسولین و نقش آن در سیگنالینگ سلولی
انسولین از طریق اتصال به گیرنده تیروزین کینازی اختصاصی خود موجب اتوفسفریلاسیون و فعال سازی مسیرهای پیام رسانی مانند PI3K/AKT و MAPK می شود. این مسیرها تنظیم کننده چرخه سلولی، بقای سلول و تمایز هستند و حضور این مولکول در محیط کشت می تواند پاسخ های مولکولی نزدیک تری به شرایط فیزیولوژیک ایجاد کند.
انسولین در محیط های کشت بدون سرم
انسولین در محیط های تعریف شده و فاقد سرم نقش جایگزین فاکتورهای رشد طبیعی را ایفا کرده و معمولاً همراه ترانسفرین و سلنیوم در فرمولاسیون ITS استفاده می شود. این رویکرد موجب کاهش تغییرپذیری تجربی، بهبود کنترل ترکیبات محیط و افزایش قابلیت استانداردسازی آزمایش ها می شود.
انسولین و تنظیم متابولیسم گلوکز
انسولین با افزایش انتقال ناقل های GLUT به سطح سلول، جذب گلوکز را تسهیل کرده و تولید انرژی را تقویت می کند. این عملکرد برای کشت سلول هایی که متابولیسم قندی فعال دارند اهمیت ویژه داشته و به حفظ پایداری عملکرد متابولیک کمک می کند.
انسولین و تحریک سنتز پروتئین
انسولین از طریق فعال سازی مسیر mTOR سرعت ترجمه پروتئینی را افزایش داده و رشد سلولی را تسریع می کند. این ویژگی در مطالعات بیان ژن، تولید پروتئین های نوترکیب و تحلیل های بیوشیمیایی کاربرد فراوان دارد.
انسولین در کشت سلول های بنیادی
انسولین در کشت سلول های بنیادی نقش مهمی در حفظ تکثیر و جلوگیری از مرگ برنامه ریزی شده ایفا می کند و تنظیم دقیق غلظت آن می تواند مسیرهای تمایزی خاص را تحت تأثیر قرار دهد و نتایج آزمایشگاهی را جهت دهی کند.
انسولین و افزایش بقای سلولی
انسولین با تعدیل مسیرهای آپوپتوز و افزایش بیان پروتئین های ضدمرگ، مقاومت سلول ها را در برابر تنش های محیطی افزایش داده و ثبات جمعیت سلولی را در طول کشت حفظ می کند.
انسولین و اصول نگهداری آزمایشگاهی
انسولین باید در شرایط استریل و دمای پایین نگهداری شود و معمولاً به صورت محلول های استوک تقسیم بندی شده تا از کاهش فعالیت زیستی ناشی از چرخه های انجماد جلوگیری گردد.
انسولین و محدوده غلظت مصرف
انسولین در غلظت های مشخص و وابسته به نوع سلول به محیط افزوده می شود و بهینه سازی آن از طریق آزمون های تجربی ضروری است تا از بروز اثرات ناخواسته جلوگیری شود.
انسولین در مهندسی بافت
انسولین در سامانه های کشت سه بعدی و داربست های زیستی به افزایش سازمان یابی سلولی و تولید ماتریکس خارج سلولی کمک کرده و تشکیل ساختارهای شبه بافتی را تسهیل می کند.
انسولین و تنظیم بیان ژن
انسولین قادر است الگوهای رونویسی ژنی مرتبط با رشد و متابولیسم را تغییر داده و در مطالعات ترنسکریپتومیک به عنوان عامل تنظیمی مورد بررسی قرار گیرد.
انسولین و تعامل با افزودنی های دیگر
انسولین در حضور فاکتورهای رشد دیگر اثر هم افزایی نشان داده و پاسخ های سیگنالینگ پیچیده تری ایجاد می کند که در طراحی محیط های کشت پیشرفته اهمیت دارد.
انسولین در تولید زیست داروها
انسولین در خطوط سلولی صنعتی به افزایش بازده رشد و تولید پروتئین کمک کرده و در فرایندهای زیست فناوری کاربرد گسترده ای دارد.
انسولین و بررسی سمیت
انسولین در محدوده های استاندارد ایمن محسوب می شود اما بررسی اثرات دوز بالا بر مورفولوژی و عملکرد سلول برای صحت نتایج ضروری است.
انسولین در تحقیقات سرطان
انسولین در مطالعات مسیرهای رشد توموری برای تحلیل پاسخ سلول های سرطانی به سیگنال های متابولیک استفاده می شود و بر تکثیر سلولی اثرگذار است.
انسولین و تحلیل داده های تجربی
انسولین باید به عنوان متغیر تأثیرگذار در طراحی آزمایش لحاظ شده و در تحلیل نتایج آماری مورد توجه قرار گیرد تا تفسیر دقیق داده ها امکان پذیر باشد.
انسولین و فناوری های نوین کشت سلول
انسولین در سامانه های organ-on-chip و میکروفلوئیدیک برای شبیه سازی شرایط فیزیولوژیک استفاده شده و به افزایش دقت مدل سازی کمک می کند.
انسولین و ملاحظات اقتصادی
انسولین نوترکیب هزینه بر است اما افزایش کیفیت داده ها و کاهش خطاهای آزمایشگاهی ارزش استفاده از آن را در پروژه های پژوهشی توجیه می کند.
انسولین و روندهای آینده پژوهش
انسولین با توسعه آنالوگ های پایدارتر و فناوری های تولید پیشرفته احتمالاً کاربرد گسترده تری در پزشکی بازساختی خواهد داشت.
انسولین در زیست فناوری مدرن
انسولین به عنوان یکی از عناصر پایه در طراحی محیط های کشت پیشرفته شناخته می شود و نقش آن در بازسازی شرایط متابولیک طبیعی سلول ها اساسی است.