Клеточная инженерия

Сущность', создание клеток и надклсточных структур нового типа на основе их реконструкции из субклеточных компонентов или цельных клеток, гибридизации и культивирования, а также различные манипуляции с ними для решения научных и практических задач.

Основтяе методгя.

  • 1. Реконструкция клеток и надклеточных структур осуществляется путем:
    • • введения ядра или органелл, полученных от одних клеток в протопласты (клетки, лишенные оболочки) других клеток;
    • • введения целых микроорганизмов внутрь клеток эукариотических организмов;
    • • создания искусственных ассоциаций типа «эукариотические клетки — бактерии»;
    • • формирования многоклеточных ассоциаций, состоящих из клеток, выделенных из органов (тканей) различных видов организмов.
  • 2. Культивирование клеток и тканей заключается в выращивании изолированных клеток и тканей на искусственных питательных средах; последние содержат все жизненно важные химические компоненты (макроэлементы, микроэлементы, углеводы, витамины, фитогормоны и др.) и подлежат предварительной стерилизации; культивирование биологического материала производят при строгом соблюдении определенных физических условий — температуры, освещенности (спектральный состав, периодические изменения), влажности, доступа кислорода; эффективными инструментами для управления процессом культивирования являются гормоны и ростовые факторы, с их помощью удается регулировать интенсивность клеточного размножения и (в определенной мере) морфогенетические процессы.
  • 3. Клонирование — выращивание организма или какой-либо его части из отдельной клетки. Относительно просто осуществляется при работе с растительными объектами, так как почти все соматические клетки растений обладают тотипотентностъю — способностью в благоприятных условиях подобно зиготе полностью реализовать свою генетическую программу и развиться в целостный организм. Так как в процессе дифференцировки соматические клетки животных организмов утрачивают такую способность, для их клонирования разработаны специальные методики. Одна из них заключается в пересадке ядра соматической клетки в яйцеклетку, у которой предварительно удаляли (или разрушали лучом ультрафиолета) собственное ядро. При этом наилучшие результаты получены в случаях, когда донорами ядра служили недифференцированные (стволовые) и малодифференцированные клетки, в которых, как известно, репрессия нефункционирующих генов не носит глубокого характера. Следующим этапом клонирования животных является культивирование яйцеклетки с пересаженным ядром в специальной питательной среде в лабораторных условиях или в организме приемной матери (в яйцеводе или матке). Однако коэффициент выхода живых особей при использовании данной технологии пока остается невысоким.
  • 4. Гибридизация (слияние) клеток. В случае растительных объектов гибридизации подвергаются так называемые протопласты - растительные клетки с предварительно удаленной (путем ферментативного гидролиза) клеточной стенкой. Слияние клеток (или протопластов) достигается путем их обработки химическими реагентами, снимающими поверхностный электрический заряд, препятствующий сближению и контакту клеток (полиэтиленгликоль, лизолецитин); слияние клеток также могут вызывать некоторые физические (облучение ионизирующей радиацией) и биологические (вирусы) факторы.

Частным случаем клеточной гибридизации, представляющим большой практический интерес, является гибридомная технология. Сущность последней заключается в гибридизации (слиянии) клеток опухоли (источником которой является антителообразующая клетка — плазмацит) и клеток селезенки животного, иммунизированного определенным антигеном. Полученные клетки (гиб- ридомы) обладают способностью неограниченно размножаться (признак, унаследованный от опухоли) и продуцировать специфические антитела (признак, унаследованный от клеток селезенки). Существенным моментом гибридомной технологии является отбор клеток, синтезирующих интересующие исследователя антитела, и их размножение. Так как полученная популяция клеток является потомством одной исходной клетки (т.е. клоном), вырабатываемые ими антитела называются моноклональными. В процессе культивирования гибридом в среде (культуральной жидкости) накапливаются значительные количества антител, которые затем выделяют и очищают. Моноклональные антитела нашли широкое применение в биологии и медицине для специфического выявления определенных белков в составе тех или иных биоструктур, а также в качестве векторных молекул для адресной доставки диагностических и лекарственных веществ. Высокая специфичность этих методов позволила существенно улучшить диагностику и лечение ряда заболеваний, в первую очередь нейроонкологи- ческих.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >