Alternativni modeli ispitivanja toksičnosti ksenobiotika

The alternatives to whole-animal testing include endpoint assays, cell and tissue cultures, use of tissue slices, toxicokinetic modelling, and structure-activity relationships and databases. The use of in vitro systems (subcellular fractions, cell lines, primary cell cultures, tissue slices, organ cultures, etc.) as research tools in toxicology is widespread. In the past few years, the apoptosis phenomena were followed by very precise intracellular changes where, through programmed cell death, a cell can be removed from a population. The in vitro systems are ideally suited for investigations of the molecular, cellular and physiological mechanisms of chemically induced toxicity, which cannot readily be studied in vivo for known target organ and target species toxicity studies and for answering specific questions about toxic effects. The main justification for developing in vitro toxicity tests is that they will make toxicology a more scientifically based practice. It is increasingly apparent that the development and incorporation of stepwise testing strategies, combining experimental data from a range of alternative methods (physicochemical techniques, quantitative structure-activity relationships - QSAR, metabolic and kinetic modelling and in vitro tests), provide the most advanced way to predict toxicity, reducing at the same time the number of laboratory animals used for testing.Alternativni sustavi ispitivanja toksičnosti na životinjama obuhvaćaju postupke koji uključuju stanice i kulture, uporabu dijelova tkiva, toksikokinetičko modeliranje, kao i odnose aktivnosti prema strukturi ksenobiotika. Uporaba in vitro sustava (staničnih frakcija, staničnih linija, primarnih staničnih kultura, dijelova tkiva, kulture organa itd.) ima široku primjenu u toksikološkim istraživanjima. U posljednjih nekoliko godina fenomen apoptoze može se pratiti prema vrlo preciznim unutarstaničnim promjenama te utvrđena programirana smrt stanice iskoristiti u uklanjanju takvih stanica iz populacije. In vitro sustavi idealno se rabe u istraživanjima molekularnih, staničnih i fizioloških mehanizama toksičnosti izazvanih kemikalijama, dok in vivo studije toksičnosti ne mogu dati te odgovore. Glavna potvrda razvoja i praćenja toksičnosti spojeva u in vitro testovima jest znanstvena utemeljenost toksikologije. Razvoj i uvođenje strategija testiranja koje primjenjuju kombinaciju eksperimentalnih podataka iz niza alternativnih metoda (fizikalno-kemijske tehnike, QSAR tehnike, metaboličko i kinetičko modeliranje) omogućuje najefikasniju procjenu toksičnosti, kao i istodobno smanjenje broja laboratorijskih životinja potrebnih u postupcima testiranja toksičnosti spojeva

Progressi nella produzione dei succedanei della carne e del latte con l’aiuto dell’agricoltura cellulare

Povećanje broja stanovnika vodi k povećanoj potražnji za hranom. Zato je vrlo važno baviti se usklađivanjem povećane proizvodnje hrane sa smanjenjem štetnog utjecaja na okoliš kojeg ima globalno širenje poljoprivrede. Novo područje biotehnologije, nazvano stanična poljoprivreda, moglo bi doprinijeti rješavanju ovog problema. Stanična poljoprivreda nudi drugačije proizvodne sustave za mnoge proizvode životinjskog i biljnog podrijetla koji se danas dobivaju stočarstvom ili poljodjelstvom. Meso i mlijeko dva su takva proizvoda, a proizvodnja njihovih analoga primjenom stanične poljoprivrede cilj je sve većeg broja tvrtki širom svijeta. One razvijaju tehnologiju oslanjajući se na iskustva stečena u tkivnom inženjerstvu i bioprocesima sa životinjskim stanicama. U ovom radu donosimo pregled novih tehnologija koje se temelje na uzgoju kulture stanica za dobivanje tzv. in vitro kultiviranog mesa i analoga mlijeka. Također raspravljamo o kvaliteti navedenih proizvoda te potrebama i održivosti njihove proizvodnje.Increasing population means increased global food demand. Therefore we are facing a great challenge in harmonizing the production of food with the need to reduce adverse environmental impacts of expanding agriculture. The problem could be solved by adopting a new field in biotechnology known as cellular agriculture. This agriculture can provide alternative manufacturing systems for many animal and plant-based products. The products mimicking meat and milk, are a major target of a growing number of start-up companies worldwide. These companies develop their technology relying on know-how from tissue engineering and animal cell bioprocessing. Here we present an overview of the cell culture-based technologies for in vitro meat and milk analogues production. We also discuss the quality of the products as well as the production requirements and sustainability.Eine wachsende Bevölkerung bedeutet eine steigende weltweite Nachfrage nach Nahrungsmitteln. Daher stehen wir vor der großen Herausforderung, die Produktion von Nahrungsmitteln mit der Notwendigkeit in Einklang zu bringen, die negativen Auswirkungen der expandierenden Landwirtschaft auf die Umwelt zu reduzieren. Das Problem könnte durch die Einführung eines neuen Zweigs der Biotechnologie, der sogenannten zellulären Landwirtschaft, gelöst werden. Diese Landwirtschaft bietet alternative Herstellungssysteme für viele tierische und pflanzliche Produkte, die heutzutage in der Viehzucht und Landwirtschaft hergestellt werden. Fleisch und Milch sind zwei solcher Produkte; die Herstellung von deren Ersatzprodukten anhand der zellulären Landwirtschaft ist ein wichtiges Ziel zahlreicher Unternehmen weltweit. Diese Unternehmen entwickeln ihre Technologie auf der Grundlage des Know-hows aus dem Tissue Engineering und der Bioprozessierung von tierischen Zellen. Hier geben wir einen Überblick über die zellkulturbasierten Technologien für die In-vitro-Produktion von Fleischund Milchanaloga. Wir erörtern auch die Qualität der Produkte und die Nachhaltigkeit der Produktion.El aumento de la población conduce a una mayor demanda de alimentos. Por eso es muy importante abordar la armonización del aumento de la producción de alimentos con la reducción del impacto nocivo sobre el medio ambiente que tiene la expansión global de la agricultura. Una nueva área de la biotecnología, llamada agricultura celular, podría ayudar a abordar este problema. La agricultura celular ofrece diferentes sistemas de producción para muchos productos de origen animal y vegetal que se obtienen hoy en día por la ganadería o la agricultura. La carne y la leche son dos de esos productos, y la producción de sus sustitutos mediante agricultura celular es el objetivo de un número creciente de empresas en todo el mundo. Desarrollan tecnología basada en la experiencia adquirida en ingeniería de tejidos y bioprocesos de células animales. En este artículo presentamos una descripción general de las nuevas tecnologías basadas en la cultivación de los cultivos celulares para obtener in vitro la llamada carne cultivada y los análogos de leche. También discutimos la calidad de estos productos y la sostenibilidad de su producción.L’aumento della popolazione mondiale porta inevitabilmente ad un aumento della domanda alimentare. Ecco perché è molto importante accompagnare l’aumento della produzione alimentare mondiale con la riduzione dell’impatto nocivo sull’ambiente che l’espansione globale dell’agricoltura comporta. Una nuova area della biotecnologia, chiamata agricoltura cellulare, potrebbe aiutare a risolvere questo problema. L’agricoltura cellulare offre diversi sistemi di produzione per molti prodotti di origine animale e vegetale che oggi si ottengono dall’allevamento o dall’agricoltura tradizionali. La carne e il latte sono due di questi prodotti, e la produzione dei loro analoghi mediante l’agricoltura cellulare è l’obiettivo di un numero crescente di aziende in tutto il mondo. I loro sforzi si concentrano intorno allo sviluppo di una tecnologia basata sull’esperienza acquisita nell’ingegneria tissutale e nei processi cellulari animali. In questo articolo presentiamo una panoramica delle nuove tecnologie basate sull’agricoltura cellulare funzionali alla produzione degli analoghi della carne e del latte coltivati in vitro. Discutiamo anche della qualità di questi prodotti e della sostenibilità della loro produzione

Učinak proteina iz uljne pogače lana na rast i produktivnost CHO-E i HEK-293T stanica

Nastojanje suvremene prehrambene industrije je što učinkovitije iskoristiti organske ostatke nastale preradom sirovina u prodajne proizvode. Primjer takvog organskog ostatka je i uljna pogača, koja zaostaje nakon ekstrakcije ulja iz sjemenki lana, a zbog svog sastava proteina predstavlja potencijalnu sirovinu za primjenu u tehnologiji uzgoja stanica. Stoga je iz uljne pogače lana izoliran proteinski izolat te je ispitan njegov utjecaj na rast CHO-E i HEK-293T staničnih linija, kao i na produktivnost CHO-E stanične linije. Dokazano je da dodatak proteinskog izolata u hranjivi medij u vrlo niskim koncentracijama (0,1 g L-1 i/ili 0,2 g L-1) ima pozitivan učinak na rast obje stanične linije, kao i na produktivnost CHO-E stanične linije. Međutim, dodatak većih koncentracija izolata od navedenih ne utječe pozitivno na rast obje stanične linije, odnosno na njih djeluje inhibitorno

Bioreaktori za uzgoj kultura životinjskih stanica

U ovom radu opisani su osnovni tipovi kultivacijskih sustava za uzgoj životinjskih stanica tj. bioreaktori. Iznesene su njihove ključne karakteristike oblikovanja i načina rada te potencijalne prednosti i nedostaci. U završnom dijelu rada razmatraju se čimbenici koji utječu na odabir odgovarajućeg kultivacijskog sustava za izvedbu proizvodnog postupka kao i neke smjernice budućeg razvoja bioreaktora

Cultivation of CCO cells on non-porous microcarriers in low-serum conditions.

U ovom radu ispitan je uzgoj stanične linije ovarija kanalskog soma (CCO) na mikronosačima tipa Cytodex1 s ciljem proizvodnje biomase te određivanja uvjeta uzgoja u Cell-spin bioreaktoru. Tijekom uzgoja od 312 h praćena je dinamika prihvaćanja CCO stanica na mikronosače, broj stanica i utrošak glukoze u dva medija s 5% i 2% seruma. Uzgoj CCO stanica u mediju sa smanjenim udjelom seruma rezultirao je većim prinosom stanica i specifičnom brzinom rasta u odnosu na preporučeni medij za uzgoj. Dobiveni rezultati ukazuju da ispitani UltraCulture medij predstavlja dobar odabir u slučaju kad je potrebno vršiti uzgoj CCO stanica u uvjetima smanjenog udjela seruma.In this study Cytodex 1 microcarriers were used for Channel Catfish Ovary (CCO) cell cultivation and biomass production in Spinner-flask. Cell attachment, cell number and glucose consumption were determined during 312 h cultivation in two media with 5% and 2% of serum. CCO cell cultivation in medium with lower serum concentration resulted in higher cell yield and specific growth rate when compared to standard growth medium. Obtained results showed that tested UltraCulture medium was good choice when cultivation of CCO cells in reduced serum conditions is demanded

Trends and challenges in influenza vaccine technology

Gripa (ili influenca) je virusna, infektivna i respiratorna bolest koja godišnje zarazi do milijardu ljudi diljem svijeta. Pojavljuje se svake godine kao sezonska gripa, no u povijesti se svakih nekoliko desetaka godina javljala i kao pandemija. Njezin nepovoljan učinak na pojedinca i društvo može se spriječiti upotrebom cjepiva, tj. cijepljenjem. Prvo odobreno cjepivo protiv gripe proizvedeno je u embrioniranom kokošjem jajetu prije skoro 80 godina, a po sličnom tehnološkom načelu proizvode se i današnja cjepiva. Napredak u razumijevanju stanične biologije te unaprjeđenje proizvodnih postupaka pomoću kulture stanica omogućilo je stručnjacima prijelaz s konvencionalnih na nove, produktivnije i brže proizvodne postupke. U radu se najprije razmatra epidemiloški aspekt gripe, struktura virusa gripe, a zatim dosezi i izazovi u suvremenoj proizvodnji cjepiva protiv gripe. U završnom dijelu ističu se potrebe i trendovi u izradi univerzalnog cjepiva protiv gripe.Influenza (flu) is a viral, contagious, respiratory disease that annually infects up to a billion people worldwide. It appears each year as a seasonal flu, but through history, it appeared as pandemic illness once in every several decades. Its harmful effects on human health and consequently to the society can be prevented by vaccination. The first approved influenza vaccine was made almost 80 years ago using embryonated hen eggs and the same technology is still in use for most available vaccines today. The development of cell biology and improvement of cell culture manufacturing techniques enabled the transition from conventional to novel, more efficient vaccine production methods. In this work we describe the epidemiology of influenza, influenza virus structure as well as current influenza vaccine manufacturing approaches. A brief overview of universal vaccine development and its urgency is discussed in the final section of the paper

Primjena kultura stanica za određivanje biološke aktivnosti spojeva iz biljaka

Prirodni proizvodi poput žitarica, orašastih plodova, voća, povrća i ljekovitog bilja sadrže brojne biološki aktivne tvari (fenolne spojeve, glukozinolate, karotenoide, alkaloide i dr.) koje mogu imati različite povoljne, ali i nepovoljne učinke na organizam. Povoljni učinci na zdravlje ljudi povezuju se s antitumorskim, antialergijskim, antibiotičkim, antioksidacijskim i drugim svojstvima koje mogu posjedovati biološki aktivne tvari iz biljaka. Utvrđeno je da djelovanje navedenih tvari ima zaštitni učinak kod širokog raspona tumorskih oboljenja, smanjuje mogućnost pojave koronarnih bolesti, srčanog udara te štiti organizam od oksidativnog stresa uzrokovanog slobodnim radikalima. Stoga se sve više ispituje primjena biološki aktivnih tvari iz biljaka kao izvora novih lijekova, pri čemu se u istraživanjima često koriste in vitro testovi koji uključuju uporabu različitih humanih staničnih linija. Stanične linije koriste se u procjeni toksičnosti kemikalija i uzoraka iz okoliša te predstavljaju vrlo koristan alternativni pristup u (eko)toksikološkim istraživanjima. Također, često se koriste pri ispitivanju biološke aktivnosti spojeva prisutnih u biljkama, osobito voću i povrću, te raznih proizvoda koji se baziraju na tim sirovinama. Interakcija ispitivane tvari i bioloških sustava odvija se ponaprije na staničnoj razini, na čemu se temelji primjena in vitro staničnih kultura, koje omogućuju brže i ekonomičnije studije u odnosu na in vivo istraživanja. Kod in vitro testova najčešće se određuje tzv. bazalna citotoksičnost, kojom se određuje učinak ispitivane tvari na preživljenje stanica u kulturi, a tako dobiveni rezultati mogu poslužiti kao smjernice za daljnja in vivo istraživanja

Mehanizmi toksičnosti ionskih kapljevina

Over the past three decades a growing awareness of environmental protection prompted the development of so-called green and sustainable technologies. Therefore, academic and wider community intensively explores new chemicals and safer, more energy efficient processes based on a rational compromise between economic, social, and environmental requirements. Due to low volatility and stability, ionic liquids emerged as a potential replacement for traditional volatile and harmful organic solvents. Various studies have been carried out to validate the green character of ionic liquids, whereby data published suggest that these compounds, due to their relatively high toxicity and poor biodegradability, could have an extremely negative impact on the environment. This paper presents the current knowledge on the toxicity of ionic liquids, with a special emphasis on the mechanisms by which this group of compounds causes changes in the morphology and physiology of organisms at different organisational levels of the ecosystem.U protekla tri desetljeća sve više raste svijest ljudi o potrebi zaštite okoliša, pa se velika pozornost pridaje tzv. zelenim i održivim tehnologijama. Stoga se u akademskim sredinama, a i u široj zajednici, intenzivno istražuju nove kemikalije te sigurniji i energetski učinkovitiji procesi koji se zasnivaju na prihvatljivom kompromisu između ekonomskih, socijalnih i ekoloških zahtjeva. Ionske se kapljevine zbog neznatne hlapljivosti i stabilnosti smatraju potencijalnom zelenom zamjenom za tradicionalna i škodljiva organska otapala. Kako bi se potvrdio zeleni karakter ionskih kapljevina, posljednjih godina provode se različita istraživanja njihova učinka na okoliš. Do sada objavljeni podaci upućuju na to da bi ova skupina spojeva, zbog relativno visoke toksičnosti i slabe biorazgradljivosti, ipak mogla imati izrazito negativan utjecaj na okoliš. U ovom radu prikazana su dosadašnja saznanja o toksičnosti ionskih kapljevina, s naglaskom na mehanizme kojima ova skupina spojeva uzrokuje promjene u morfologiji i fiziologiji organizama koji se nalaze na različitim organizacijskim razinama ekosustava

Primjena životinjskih stanica u proizvodnji cjepiva protiv bolesti Aujeszkoga

Ispitan je novi sustav bioreaktora s reaktorskom posudom za jednokratnu upotrebu (Wave bioreactor). Bioreaktor, koji koristi valovito djelovanje za miješanje i prijenos kisika ispitan je kod umnožavanja mase stanica stanične linije BHK 21 C13 pri proizvodnji virusa Aujeszkyjeve bolesti (ADV). Praćena je kinetika rasta BHK 21 C13 stanica u bioreaktoru tijekom trodnevnog razdoblja. Na kraju trodnevnog uzgoja BHK 21 C13 stanica i pri gustoći stanica od 1,82 x 106/stanice ml–1, reaktor je inokuliran s 9 ml gE- Bartha K-61 soj ADV suspenzija (105.9 TCID50 ) s indeksom infekcije (MOI) od 0,01. Poslije inkubacije od 144 h, dobiveno je 400 ml ADV biomase s titrom od 107.0 TCID50 ml–1, što odgovara 40.000 doza cjepiva protiv ADV. Posebna pogodnost ovog postupka je, što se proizvedena biomasa može u istom spremniku uskladištiti do trenutka daljnjeg tehnološkog postupka, i s novim spremnikom nastaviti proizvodnja iste ili druge biomase bez posebnih dugotrajnih postupaka čišćenja i sterilizacije. Ovisno o potrebi, volumen spremnika se može povećavati bez zahtjevnog scale-up postupka