Гибридизация соматических клеток

Разработка методов индуцированного слияния протопластов, а также развитие техники культивировании растительных клеток in vitro, обеспечивающей возможность получения изолированных протопластов, их выращивания с образованием каллуса и в последующем целого растения, обеспечила формирование нового весьма перспективного метода гибридизации растений, получившего название соматической гибридизации. Сущность данного приема состоит в том, что в качестве гибридизуемых клеток используют не гаметы (репродукционные клетки), а клетки тела растений (соматические), из которых получаются протопласты. Слияние протопластов обеспечивает объединение не только клеточных геномов, но и двух различных цитоплазм. В большинстве описанных (известных) случаев слияние протопластов высших растений приводит к образованию либо гибрида, либо цибрида. Цибридное растение содержит цитоплазму обоих партнеров, а ядро – одного. Важным моментом при индуцированном слиянии гетерологичных (неродственных) протопластов является наличие подходящего селективного маркера, позволяющего идентифицировать нужный продукт слияния, поскольку индуктор в своем воздействии неспецифичен и способствует агрегации и слиянию протопластов как одинаковых, так и гетерологичных видов. Одним из таких маркеров могут быть пластиды и, в частности, хлоропласты. Конечно, помимо пластид можно использовать (и, по-видимому, с не меньшим успехом) биохимические или генетические маркеры: например, изоэнзимный состав, особенности нуклеиновых кислот, устойчивость к определенным веществам, количество хромосом или кариотипы клеток. Протопласты являются весьма лабильными образованиями и могут служить объектами для введения в клетку чужеродных материалов не только путем соматической гибридизации за счет слияния протопластов, но и посредством переноса в них изолированных ДНК или органелл других клеток. Удалось трансплантировать ядра, хлоропласты, что позволяет рассматривать данный прием в качестве достаточно перспективного для целей клеточной инженерии. Таким образом, в настоящее время уже существуют методы, позволяющие осуществлять

конструирование клеток растений с новыми свойствами с последующим получением из них не только клеточных систем, но и целых растений, соответствующих насущным потребностям человека.

Культивирование животных клеток

Первые опыты по культуре животных тканей были проведены немец-

ким биологом В. Ру, которому удалось в 1885 г. в течение нескольких

дней поддерживать развитие нервной пластинки куриного эмбриона в

теплом солевом растворе. Однако лишь предложенная американским

биологом Р. Гаррисоном в 1907 г. воспроизводимая техника послужила

основой для дальнейшего развития метода культивирования животных

клеток вне организма. Культивируя в сгустках лимфы небольшие кусоч-

ки нервной трубки эмбриона лягушки, Гаррисон через несколько недель

наблюдал образование нервных волокон. Французский хирург и патофи-

зиолог А. Каррель, сумевший в течение 34 лет сохранять у штамма кле-

ток сердца куриного эмбриона способность к активным делениям, дока-

зал таким образом, что животные клетки могут неограниченно долго

расти в культуре in vitrо.

Культивирование клеток и тканей животных к настоящему времени

получило широкое распространение в различных областях исследова-

ний − от клеточной и молекулярной биологии до быстро прогрессирую-

щих прикладных областей биотехнологии. Культуру животных тканей

применяют для изучения механизмов роста и дифференцировки клеток,

гистогенеза, межтканевых и межклеточных взаимодействий, обмена ве-

ществ и т. п. Культуры животных клеток являются важными продуцен-

тами многих биологически важных веществ. На них выращивают вирусы

для их идентификации и получения вакцин. Клеточные культуры часто

применяют при тестировании и изучении механизма действия лекарст-

венных и косметических средств, пестицидов, консервантов и т. п. Мето-50

ды культуры клеток нашли широкое применение для реконструкции раз-

личных тканей и органов. Так, культура клеток кожи используется для

заместительной терапии при ожогах, культура клеток эндотелия − для

реконструкции стенок сосудов. Способность клеток к росту в культуре

привела к развитию методов клонирования, хранения и слияния клеток,

что, в свою очередь, вызвало становление новой области науки − генети-

ки соматических клеток. Органные культуры используют при изучении

закономерностей развития органов, для изучения способов сохранения

жизнеспособности изолированных органов, предназначенных для транс-

плантации.

В настоящее время практически любые клетки человека и животных

могут быть введены в культуру и тем самым служить средством и объек-

том во многих медико-биологических исследованиях.

Наиболее часто культивируются следующие элементы:

• соединительной ткани – фибробласты;

• скелетной – кость и хрящи;

• мышечной – скелетные, сердечные и гладкие мышцы;

• эпителиальной – печень, легкие, кожа, мочевой пузырь, почки, мо-

лочная железа;

• нервной – глиальные клетки и нейроны (хотя они лишены способ-

ности к пролиферации);

• эндокринной системы – гипофиз, надпочечники, клетки островков

Лангерганса;

• различные типы опухолевых клеток.