10.2.3 Нарушение митоза. Эндомитоз. Политения

Различные внешние и внутренние факторы (радиация, вирусы, алкоголь, наркотики, нервные стрессы, некоторые лекарства) могут вызывать нарушения в течении митоза, что ведёт к появлению несбалансированных наборов хромосом и разным патологиям клеток. С патологическими митозами связано возникновение многих болезней человека, особенно если они возникают на ранних стадиях эмбрионального развития. Считают, что нарушения митоза - одна с причин злокачественного перерождения клеток.

На основе митоза возникли механизмы, с помощью которых в том или ином органе количество наследственного материала может быть увеличено при сохранении постоянства числа хромосом. Примером таких механизмов может быть эндомитоз и политения.

Эндомитоз. При эндомитозе после удвоения ДНК и репродукции хромосом, деление ядра и цитоплазмы не происходит. Иными словами, эндомитоз – это процесс воспроизведения хромосом без формирования веретена деления клетки при сохранении ядерной оболочки.

Эндомитоз приводит к кратному увеличению числа хромосом по сравнению с диплоидным, т.е. сопровождается полиплоидией. Эндомитоз чаще всего встречается в клетках тканей, которые интенсивно функционируют (например, клетках печени, мышечных волокнах).

Политения заключается в кратном увеличении содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного количества. Хромосомы приобретают большие размеры. Клетки с политенными хромосомами имеют увеличенное количество наследственного материала, что повышают их функциональные возможности. Это явление наблюдается в клетках двукрылых насекомых, инфузорий, зародышевых мешков некоторых растений.

10.3 Жизнь клетки вне организма. Клонирование клеток

Соматические клетки эукариот, в том числе и человека, могут расти и размножатся в лабораторных условиях (in vitro) на специальных питательных средах, т.е. существовать в виде так называемых клеточных культур.

Благодаря быстрому размножению клеток на питательных средах можно в течении короткого времени получать их в необходимом количестве для цитогенетических, биохимических, иммунологических исследований.

В условиях in vitro изолированные эукариотические клетки чаще всего проходят ограниченное количество делений, а затем гибнут. Исключение составляют раковые клетки, которые способны расти неограниченно долго. Способность этих клеток к длительному размножению в культуре, несомненно, связана с неограниченной пролиферативной способностью раковых клеток в живом организме.

Размножение клеток в культуре происходит по механизму митоза и приводит к образованию клеточных клонов.

Клеточный клон – совокупность генетически однородных клеток (чистая линия клеток), являющихся потомками одной родоначальной клетки.

Клонирование клеток – получение чистой линии клеток в лабораторных условиях, даёт возможность проводить в генетически идентичных клетках биохимический анализ наследственно обусловленных процессов.

Хромосомный набор длительно поддерживающихся культур клеток отличается от набора нормальных клеток. При культивировании часто происходят потери хромосом, некоторые сегменты хромосом могут делитироваться, дуплицироваться или перемещаться. Возникающие аномалии можно использовать для картирования генов и других генетических исследований.

Наиболее значительные успехи в генетических исследованиях человека связаны с гибридизацией соматических клеток.

Гибридизация соматических клеток основана на слиянии совместно культивируемых клеток разных типов, в результате чего образуются гибридные клетки, содержащие функциональные хромосомы обоих родительских видов. Гибридизация возможна между соматическими клетками разных людей, а так же между клетками человека и животных (например, мыши, крысы, обезьяны, морской свинки).

Гибридные клетки при размножении обычно « теряют» определённые хромосомы. Например, в гибридных клетках «человек- мышь» при их делении постепенно утрачиваются все хромосомы человека, а в клетках «человек - крыса» - все кроме одной, хромосомы крысы.

Гибридизация соматических клеток in vitro в сочетании с биохимическими и молекулярно-генетическими исследованиями открывает новые подходы и перспективы в изучении локализации генов в хромосомах, механизмов первичного действия и взаимодействия генов, клеточной дифференцировки и изменчивости.

Методы генетики соматических клеток, основанных на размножении этих клеток в искусственных условиях, позволяют проводить точную диагностику наследственных болезней в пренатальном периоде.