Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

биотехнология кітап

.pdf
Скачиваний:
422
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
4.29 Mб
Скачать

жаңа штаммдарын алуға мүмкіндік туғызады. Сонымен қатар, жануарлар гендерін бактерияларға ендірудің жіберудің де үлкен практикалық мəні бар. Өсімдік жəне жануар ақуыздарын бактерия жасушаларында синтездеу мүмкіндігі, экономикалық тұрғыдан тиімді болып есептеледі.

Ауылшаруашылығында, оның ішінде егіншілікте, өсімдіктердің атмосфералық азотты өздері жинақтап алуы басты бір проблема болып есептеледі. Ал азот болса, ақуызды заттың құрамына енетін негізгі компонент. Сол азотты кейбір өсімдіктер, мысалы, бұршақ тұқымдастар топырақ бактерияларымен селбесіп, өздері жинақтайды. Көпшілік өсімдіктерде, соның ішінде əсіресе астық түқымдастарда ондай касиет жоқ, сондықтан олар үшін миллиондаған тонна азотты тыңайтқыштар жұмсалады. Олардың топыраққа 40 пайыздайы ғана сіңіп, қалғаны сумен шайылып кетеді. Екінші жағынан ол экологиялық түрғыдан тиімсіз болып есептеледі, себебі көп мөлшердегі нитратты қосылыстар тірі ағзаларға зиян келтіреді.

Соңғы кезде бұл мəселені шешуде ген инженериясы көмекке келді. 1972 жылы У. Постгейт пен Р. Диксон азот фиксациялауға қабілеті жоқ пішен таяқшасына, азот жинақтай алатын басқа бір бактерияның генін апарып ,салғансонда ол азот фиксациялау (ұстау, тұту) қасиетіне ие болған. Осындай зерттеулердің негізінде,

аталмыш қасиетті астық тұқымдас өсімдіктерге

беру мүмкіндігі

бар е

анықталды.

 

 

Денсаулық сақтау саласында тұқым қуалайтын

ауруларды емдеу

үшін

инженериясының үлкен маңызы бар. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000-нан аса түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері анықталған. Соның салдарынан

белгілі-бір

гендердің

мутацияға

ұшырауына

байланысты

ферме,

гормондардың

немесе

ақуыздардың

өзгеретіндігі

анықталды. Сонда

ондай

аурулардан мүлдем айығу үшін, сол мутантты гендерді жөндеу керек немесе өзгерген генді сау генмен алмастыру қажет болады. Мысалы, галактоземия ауруында ген өзгеруіне байланысты, жасушада галактоза-1-фосфат уридилтрансфераза ферменті синтезделмейді. Соған байланысты адам организмі сүт қантының құрамына енетін галактозаны сіңіре алмайды. Нəтижесінде галактоза бауыр мен мидың жəне .т.ағзаб мүшелерінің жасушаларына жинақталады. Соның салдарынан адамдардың көзі көрмей калады, бауырдың қызметі бұзылады, есте сақтау қабілеті төмендейді, т.б. күрделі өзгерістер пайда болады.

Жалпы генотерапия адамның денсаулығын түзеуге көмектеседі. Бұл жағдайда адам жасушасына ондағы жетіспейтін қызметті қалпына келтіретін калыпты ген жіберу керек. 1971 жылы Меррил мен оның қызметтестері галактоземия ауруы бойынша адам жасушасында жүргізілген генотерапияның сəтті аяқталғанын хабарлады. Олар галактоземиямен ауыратын адамның фибробластарын алды. Мұндай жасушалардың галактозаны сіңіруге қажетті ферментті синтездеуге қабілеті болмаған. Оны қалыпқа келтіру үшін, құрамында галактоза гені барЕ.СоІі бактериясының фагы алынған.

Сондай бактерия

генін адам

жасушасына

жібергенде, ол

галактоза ферментін

синтездеуге кіріскен.

 

 

 

 

Австралия

оқымыстысы

Дой1973 жылы

Меррил

тəжірибесін

өсімд

жасушаларына қайталап жүргізді. Бұл ретте зерзат ретінде томат өсімдігінің гаплоидты жасушалары алынды. Өсімдік жасушалары лактоза мен галактозада өсуге қабілетсіз. Ал егер ондай ортаға ДНҚ-ның құрамында лактоза мен галактозаны ашыту қабілетін

20

басқаратын гені бар фагты апарып косқанда– жасушалардың өсе бастайтындығы байқалған. Осы зерттеулердің негізінде ген инженериясының əдістерін пайдалана

отырып, эукариоттардың

жасушаларына

тікелей

араласуға

болатынд

анықталды.

 

 

 

 

Эукариоттардың гендерін

бактерия плазмидтері

мен вирустардың ДНҚ-

жіберу жұмыстары, жоғары сатыдағы организмдердің генетикалық материалының молекулалық құрылымын зерттеудің жаңа бір тəсілі болып есептеледі. Ген инженериясының əдістері, гендердің қызметі мен құрылымдық ерекшеліктеріне тереңірек үңілуге мүмкіндік береді. Ген проблемасын зерттеудің мұндай деңгейінің канцерогенездің иммунологиялық қасиетін, аллергияның, практикалық медицинада маңызы бар басқа да құбылыстардың мəнін ашуда ерекше маңызы бар.

Ген инженериясы бойынша жүргізілген жұмыстардың негізінде, биологиялық қауіп тудыратын проблемалардың да бар екенін ескерте кеткен жөн. ДНҚ молекулаларын оңды-солды қолдану, биологиялық тұрғыдан өте қауіпті гибрид молекулалардың пайда болуына əкеп соғуы мүмкін. Өйткені, соның салдарынан биосфераға жаңа патогенді

немесе

мутантты гендері бар бактериялар мен вирустар қаптап

кетуі ықтима.

Кейбір

рекомбинантты молекулалар қатерлі ісік(рак) тудыруы да мүмкін. Гендік

инженерияның

əдістері

жаңа

биологиялық

қарулар

жасау

мақсатынд

қолданылуы кəдік. Егер бұл айтылғандар жүзеге асатын болса, жалпы жер бетіндегі

тіршілік атаулыға, соның ішінде ең алдымен адам баласына қауіп төнеді.

 

Гендік инженерияның қол жеткен табыстарының арқасында болаш ауылшаруашылығының, биотехнологияның жəне медицинаның іргелі мəселелері шешілетіні сөзсіз. Осыған байланысты өсімдіктер, жануарлар мен мироорганизмдер селекциясы жаңа сипат алмақ. Бұл ғылымның адамда болатын тұқым қуалайтын

аурулармен жəне басқа да биологиялық кемістіктермен

күресуде алатын орн

ерекше. Гендік инженерияның, сонымен қатар, əлеуметтік

жəне

психологиялық

мəселелерді зерттеуге де қатысы бар. Осы аталған мəселелер

шешілетін болса,

адамзаттың бүкіл органикалық дүниеге үстемдігі артады, сөйтіп ол тірі табиғаттың нағыз иесіне айналады.

4. Биологиялық инженерия жəне оның маңызы

Биологиялық инженерия – микроб биосферасы айналымдарының барлық экономикалық жəне техникалық аспектілерінің мəселелері кіретін жаңа. са Биологиялық инженерия құрамына биохимиялық үдерістерді өткізудің техникалық қарқындатуы мен дамуы, құрал-жабдықтардың модернизациясы, биотехнологиялық қондырғыларды жоспарлау, жобалау, құрастыру жəне басқару кіреді.

Басқа да ғылымдардың (механика, физика, химия, т.б.) ілгері басуына қажетті нəрсе сияқты, биотехнология ғылымының дамуы үшін де өндірістің технологиялық

мүмкіндіктерін арттыруға тікелей əсер

ететін

жағдайларды қалыптастыруд

маңызы

зор.

Сондықтан

биотехнология

саласының

дамуына

əсер

е

технологиялық

үдерістерді

жетілдіруге

қажетті

құрал-жабдықтарды

өндір

бағытталған ғылым саласын – биологиялық инженерия деп атау ұсынылған болатын. Биологиялық инженерия саласы, химиялық үдерістердің толықтай жəне тиімді өтуін қамтамасыз етуге бағытталған қондырғылар(аппараттар) мен құрал-

21

жабдықтар жасау негізінде дамыды. Сондықтан оның мақсаты – белгілі бір өнім алу үшін заттарда жүретін биотехнологиялық үдерістерге қажетті микробиологиялық, биохимиялық реакциялардың жүруін неғұрлым жоғары деңгейде қамтамасыз ету

болып табылады.

 

 

 

 

 

 

Қазіргі

кезде

биотехнология

өндірісіне

қажетті ,

микроорганизмдер

өсіруге

арналған

əртүрлі

құрал-жабдықтар

жасал

шығарылған. Өткен

ғасырдың 40-50 жылдары

автоматты

түрде

іске асырылатын

фермент өндіруге арналған ферментерлер жасалынып шығарылған болатын. Қазіргі кезде олар биотехнология өндірісінде антибиотиктер, ферменттер, дəрумендер, амин қышқылдарын, нуклеотидтер мен ақуыздар өндіруде кеңінен қолданылуда.

Микроорганизмдерді өндірістік мақсатта өндіру мəселесі олардың түрлеріне байланысты – үздіксіз, үзіліспен жəне жартылай үздіксіз режимдерінде, оттегі бар (аэробты) жəне оттегінсіз (анаэробты) ортада жүргізілуі мүмкін. Сондықтан, аталған жағдайларға байланысты, биотехнологиялық мақсаттарға арналған қондырғылардың конструкциялары мен оларда қолданылатын технологиялық үдерістердің өтілуінде де өзгешеліктер болады.

Алға қойылған мақсаттарға байланысты биотехнологиялық өндірі негізінде алынатын өнімдерді шартты түрде екі топқа бөлуге болады: биомассалар (ашытқылар, бактериялар) жəне микроорганизмдердің синтездейтін дайын өнімдері (антибиотиктер, ферменттер, дəрумендер, амин қышқылдары жəне т.б.).

«Бактериялар, ашытқылар мен саңырауқұлақтар– молекулалық деңгейде жұмыс істеуге керемет бейімделген машина» (Өндірістік микробиологиялық жəне гендік инженерия жетістері” -М.: Мир, 1984, 6-7 б.) деген ұстанымға байланысты, биотехнологияның инженерлік мəселелеріне үлкен қызығушылық тууда. Олар бір рет іске қосылғаннан кейін тек керекті өнім ғана емес, сонымен бірге өздерінің көшірмелерін алуға, дəстүрлі микробиологиялық технологияларға қайта түзуге əсер ететін жаңа гендік инженерия əдістерін құруға, микроорганизмдердің өнімділігіне тікелей бақылау жасауға мүмкіндік .бередіБірақ, генетикалық инженерия мүмкіншіліктерінің бəрін толық пайдалану үшін, зертханалық шыны ыдыстарда жасалынатын əдістерді – өндірістегі темір реакторларға тиімді ауыстыру керек. Қазіргі кезде ірі масштабты биотехнологиялық өндірістер. Биотехнологиябар өндірісінде əртүрлі қосылыстарды алу үшін үздіксіз жұмыс істейтін реакторларды, мысалы 50000 л реакторларды қолдану қалыпты деп саналды.

Халық шаруашылығындағы биотехнологиялық жолмен алынған өнімдердің маңыздылығының артуына байланысты, оларды өндіруде жоғары қабілетті микроорганизмдерді пайдаланумен қатар, көлемі ауқымды, яғни мың шаршы метрден де астам қондырғылар жасап шығару, қажетті өнімді өндіру барысындағы биосинтез үдерістерінде тиімді əдістер мен режимдерді қолдану арқылы өндірісті интенсивтендіру, қолда бар жəне арзан шикізат қорларын пайдалану, өндірістік үдерістерін ЭЕМ (электронды есептеуші машина) жəне компьютерлік жүйе арқылы басқару сияқты соңғы ғылым мен техника жетістіктерін пайдаланудың маңызы зор. Осындай алға қойылған мақсаттарға жету үшін, бірінші кезекте, биоинженерлік бағыттағы ізденістердің ауқымын кеңейту қажет деп есептелінеді.

22

Ітарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.

1.Биотехнология ғылымы нені зерттейді жəне оның өнімі қандай үдерістерге

негізделеді?

2.Биотехнология ғылымының жедел дамуы қай кезеңдерден кейін басталды?

3.Биотехнология ғылымы қандай өндіріс салаларымен тығыз байланысты?

4.Биотехнологияның халық шаруашылығындағы қазіргі маңызы мен болашағы

 

қандай деп ойлайсыз?

5. Биологиялық инженерия ғылымы нені зерттейді?

6. Биологиялық инженерия ғылымының болашағы қандай?

7.

Микроорганизмдерді өндірістік мақсатта қолданудың артықшылықтары

 

қандай?

8.

Қазіргі кезде Қазақстанда қандай биотехнологиялық өндіріс салалары дамыған

 

жəне болашақта қандай өндірістердің даму мүмкіндіктері зор?

9.Көздеген мақсатқа байланысты гендік инженерияның қандай деңгейлерін ажыратуға болады?

10.Гендік инженерия нені жəне қандай деңгейде зерттейді?

11.Активті, гибридті ДНҚ молекуласын ең бірінші болып кім алды?

12.ДНҚ-ның молекулярлы құрылымы қандай типті нуклеотидтерден тұрады?

13.Гентикалық кодтың универсалдылығы дегенді қалай түсінесіз?

14.

Рекомбинантты

ДНҚ

құрамына

енетін

жекелеген

гендерді

 

жолдармен дайындауға болады?

 

 

 

15.

Гендік инженерияның əдістерін қолдану үшін қажетті басты материал не?

16.

Ген инженериясы жəне генетикалық

инженерия

арасында

айырмашылық

 

бар ма?

 

 

 

 

 

17.ДНҚ молекуласы неден құралады?

18.Геном дегеніміз не? Ол қандай қызметке жауап береді?

19.Гендік инженерия жұмыстарының барысы қандай кезеңдерден тұрады?

20.Қажетті ДНҚ-ын бөліп алу жұмыстарының атқарылу кезеңдерін ретімен айтып беріңіз.

21.ДНҚ сегментін не үшін генетикалық векторлармен біріктіреді?

22.Векторлар дегеніміз не жəне вектор ретінде не қызмет ете алады?

23.Егерде рестрикциялау барысында«жабысқақ» ұшты бөлшектер пайда болмаса, қандай ферменттер қолданып оларды«мəжбүрлі» түрде айналдырады?

24.ДНҚ құрамына кіретін нуклеотидтер бір-бірінен не себептен ерекшеленеді?

25.Рестриктаза ферменттерінің атқаратын қызметі қандай?

26.Рекомбинантты ДНҚ-ын клондау үдерісі қалай жүреді?

27.Вектор ретінде қандай заттар пайдаланыла алады?

28.Лигаза ферментінің атқаратын қызметі қандай?

29.Гендік инженерияның денсаулық сақтау саласындағы маңызы қандай д ойлайсыз?

30.Гендік инженерия əдістерінің жетілуі адамдарға қандай мүмкіндіктер береді?

31.Гендік инженерия жұмыстарының биологиялық тұрғыда қауіпті болуы мүмкін

бе? Қандай жағдайда қауіп тудыруы мүмкін деп ойлайсыз?

23

ІІ тарау

ЖАСУШАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ НЕГІЗДЕРІ

1. Жасушалық инженерияның пайда болуы

Жасушалық инженерия деп – тірі

ағзалардың

ұрықтық

емес жасушаларын,

яғни денелік (сомалық) жасушаларын

бөліп алып,

жасанды

жолмен біріктіріп,

əртүрлі манипуляциялар жасауды айтады.

 

 

 

Тірі жануарлар жасушаларын ағзадан бөліп алып оныin vitro жағдайында қажетті жағдайлар жасау арқылы өсіру идеясын алғаш рет Клод Бернар деген ғалым айтқан болатын. Осы ғалымның пікірі бойынша бөлініп алынған жасушалар ағзадан тыс жерде де өзінің ішкі орта жағдайын сақтап қалуға тырысады жəне неғұрлым жаңа орта жағдайы табиғи ортаға ұқсас болған сайын, бұл жасушаның өсіп-өну мүмкіншілігі де арта түседі. Бұл өз кезегінде, жасушалардың өсіп-өнуіне қажетті жағдай қалыптастырылған жасанды орта жасап шығару қажеттігін тудырады.

Сəл кейінірек (1885

ж.), У. Ру

ағзадан

тыс

жерде жасушалардың сақталу

мүмкіндігін іс жүзінде

дəлелдеп

берді. Ол

тауық

эмбрионын қабықшасыз тірі

күйінде физиологиялық ертіндіде бірнеше күн сақтай алған. Мұнан кейін (1897 ж.) Леб (Loeb) қан сары суы мен плазмасы құйылған пробиркада қан жасушалары мен ұлпа бөліктерін сақтауға қол жеткізді.

Льюнгрен (1898 ж.) қышқыл ортада адам терісін сақтап, оның қайтадан реимплантацияға жарамды болатынын көрсетіп берген.

Р.Гаррисон (1907 ж.) алғаш рет зерттеу жұмыстарына «тамшы» əдісін ендірді. Ол, тұңғыш рет, жабынды əйнекке тамызылған лимфалық тромб сұйықтығына салынған жүйке жасушаларын, заттық əйнектің ойындысына (шұңқырына) беттетіп

қойып, осы камерадағы жүйке жасушаларының өсу

үдерістерін

бірнеше ап

бойына бақылаған.

 

 

 

Осы əдісті пайдалануды Барроуз(1910

ж.) басқа

хайуандардың

ұлпалық

жасушаларын өсіруде қолданды. Бұл ғалым

лимфалық

тромбтың орнына тауық

плазмасының тромбасын пайдаланған.

Алексис Каррель (1913 ж.) жасанды орта ретінде эмбрион сүзіндісімен байытылған қан плазмасын пайдаланды. Мұндай қосындымен байытылған жасанды ортада ұлпалардың анағұрлым тез өсетінін байқаған.

Кейінірек, зерттеулер көрсеткендей, өздігінен пайда болған бір жасуша ядросында екі ата-анасының да хромосомасы бар гибридтік жасушалар өте сирек болса да кездесетіні белгілі болған. Сондықтан осындай жасушаларды бөліп алып, арнайы орта жасау арқылы оларды өсіру мүмкіндігі бар екендігі анықталған.

Денелік (сомалық) жасушалардың бірігуі бірнеше кезеңде өтеді. Бастапқыда, жасушалар бір-біріне жабысады , даолардың қабықтары еріп, цитоплазмалық

көпірше пайда болады. Жасушалардың толықтай

бірігуі

тұтас бір

қабықшаның

пайда болуымен аяқталады. Сөйтіп,

бір немесе бірнеше ядролы жасушалар түзіледі.

1960 жылы арнайы қоректік

ортада өсіріліп

жатқан

тышқанның

денелік ісік

жасушалары бір-бірімен жабысып, тіршілікке қабілетті гибридтер түзе алатындығы ашылды. Мұны ары қарай зерттеген ғалымдар, ядросында қоректік ортада бірге өсірілген екі ата-аналық жасушаларының да хромосомалары кездесетін гибиридті

24

жасушалар, барлық типтердегі жасушалар арасында сирек те болса кезде тұратындықтарын анықтаған. Арнайы, яғни селективті деп аталатын қоректік орта жағдайын тудыра отырып, бұл гибридті жасушаларын бөліп алып өсіруге болады екен.

Сонымен, денелік жасушаларын гибридизациялау үдерісі бірнеше кезеңдерден тұрады деп айтсақ болады. Алдымен жасушалар бір-бірімен жабысады, содан соң олардың қабықтары бұзылып, цитоплазмалық көпіршелер пайда болады. Жасушалардың толықтай қосылуы ортақ қабықтарының пайда болуымен аяқталады. Сөйтіп екі немесе бірнеше ядролы жасушалар пайда болады.

Гибридтік денелік жасушаларының өздігінен пайда болуы өте сирек жүреді. Бірақ та, кейбір факторлардың болуы, жасушалардың өздігінен қосылу жиілігін

біршама

арттырады. Мұндай

фактор

ретінде

ультракүлгін

сəулелер

инактивтендірілген Сендай вирусы бола

алатыны

анықталған. Сендай

вирусы

арқылы жасушалардың бірігуін тездете аламыз. Осы вирустың көмегімен əр түрге, кластарға (сүт қоректілері + құстар) жəне типтерге (адам + маса) жататын денелік жасушаларының гибридтерін алу мүмкін болған. Осы мақсатта Сендай вирусынан басқа ерекше химиялық зат – полиэтиленгликоль да пайдаланылады.

Денелік жасушаларын гибридизациялау əдісі сүт қоректілерінің, əсіресе адамдардың хромосомаларында гендердің қай жерде орналасқ, жайнын жасушалардың қатерлі ісік түрлеріне айналу механизмдерін білу жəне гендердің атқаратын қызметтерін басқарып отыру үшін өте қажет. Денелік жасушаларын гибридизациялау арқылы гендік инженерияда өте кең қолданылатын зат– гибридом алынды.

2. Тірі жасушаларды өсірудің негізгі бағыттары

Алға қойылған мақсаттарға байланысты хайуандар жасушаларын өсірудің екі бағыттарын атап өтуге болады:

-жасушаларды өсіру; -ұлпалар мен мүшелерді өсіру.

Қазіргі кездерде жасанды түрде өсірілу үшін бөлініп алынған ұлпалар саны өте көп. Олардың қатарына адамның фибриобласт жасушалары, қаңқа ұлпалары, сүйектік, жүрек жəне кеуденің жалпақ бұлшық еттері, эпителиальдық ұлпалар (бауыр, өкпе жəне бүйрек, т.б.), жүйке жасушалары, эндокриндік жасушалар (бүйрек үсті безі гипофиз, Лангерганс жасушалары), меланоциттер жəне əртүрлі ісік жасушалары жатады.

Жасанды ортада өсіру үшін қандай жасушаларды таңдап алған дұрыс, атап айтқанда эмбриональдық па əлде қартайған, сауба жасушаны ма əлде ісік жасушаларын ба деген сұраққа жауап іздер болсақ, эмбриональды ағзадан алынған жас жасушалар кəрі жасушаларға қарағанда тез өсіуге қабілетті жəне өмірш келетіні анықталған. Мұның негізгі себебі ретінде – эмбриондық жасушалардың əлі толық маманданып бітпеуі жəне репликациялық қабілетінің өте жоғары болуын айтуға болады, ал ересек ұлпалардың– пролиферациялық қабілеті төмен жəне оларда маманданған, көбею қабілетінен айрылған жасушалар саны өте көп болады. Қалыпты ұлпалардан алынған культуралардың өмір сүру мезгілі шектеулі болса, ал ісік ұлпаларынан алынған жасушалардың пролиферациялық мүмкіндігі өте жоғары

25

болып, олар өте ұзақ мерзім өмір сүре алады. Қалыпты ұлпалардан алынған жасушалардың дифференциялануы (жекеленуі), жасанды ортада толықтай пролиферация қабілетінің шектелуімен ұштасып жатады. Ісік ұлпаларында кейбір жасушалардың дифференциялануы мүмкін, бірақ мұнда пролиферациялық қабілеттері толықтай сақталады.

Жаңа бөлініп алынған культуралар оларды пассировка жасағанға, яғни еккенге дейін бастапқы культура деп аталады. Бастапқы культуралар, негізінен гетерогенді болып келеді жəне өздерінің өте төменгі пролиферативтік қабілетімен ерекшеленеді.

Олардың құрамы толықтай өздері шыққан ұлпалардың жасушаларымен сəйке келеді. Жасушаларды пассировкалау барысында олардың өмір сүру мерзімдерінің ұзарып, клондау, зерттеу жəне қасиеттерін сақтау мүмкіндігін туғызады. Осындай атқарылатын жұмыстар нəтижесінде біртекті популяциялар пайда, маманданған жасушалар жоғала бастайды. Бірнеше рет қайталап егілгеннен кейін жасушалар желілері (линия) өліп қалады немесе трансформацияланып(өзгеріп) тұрақты желіге айналады. «Өлмейтін» қабілетке тек қана ісік ұлпаларынан алынған жасушалар ғана ие болады. Тұрақты желілік жасушалардың түзілуі, олардағы морфологиялық өзгерістерінің пайда болуымен анықталады(жасушалардың көлемдерінің кішірейуі, домалақтануы, ядро/цитоплазма қатынастарының өзгеруі, көбею қабілеттерінің артуы, клондалу ерекшеліктері, гетероплоидалық жəне анеуплоидалық қабілеттіліктерінің артуы, т.б.).

3.Денелік (сомалық), ұрықтық жəне діңгек жасушалары

3.1Денелік жасушалары

Жасушалар жөнінде толықтай мағлұмат беру үшін, біздер көптеген ағза мүшелерінде кездесетін олардың жекелеген негізгі өкілдеріне тоқтала кетейі. Биологияда қалыптасқан классикалық түсінік бойынша жасушалар денелік жəне ұрықтық болып бөлінеді.

Ағза мүшелеріндегі ұлпалардың негізін құрайтын денелік жасушаларының əрқайсысы, хромосомдардың екі жұп көшірмелерінен, яғни диплоидтық саннан тұрады.

Ұрықтық жасушаларға аналық жұмыртқасы(яйцеклетка) жəне аталық ұрықтары (спермии) жатады. Бұлар хромосомалардың жекелеген көшірмелерінен тұрғандықтан гаплоидты деп аталады.

Аталық жəне аналық ұрық жасушаларының қосылып, ұрықтануы нəтижесінде хромосомалардың жұптануына жол ашылып, олар денелік жасушада қайтадан диплоидты қалыпқа түседі.

Денелік жасушалар жоғары дəрежеде дамыған жəне өздерінің атқараты қызметтері бойынша жақсы маманданған(дифференциация) болып келеді. Денелік жасушалардың құрылысы мен құрамында жүретін барлық химиялық үдерістері, олардың атқаратын қызметтеріне байланысты қалыптасады. Мысалы, бұлшық еттерінің тартылуының жүзеге , асуыолардың жасушаларының құрылым ерекшеліктері мен құрамындағы арнайы филаменттерге байланысты болады. Бұл жасушалар басқа ешқандай жасуша түрлерімен ауыстырыла.

26

Мамандандырылмаған жасушалар даму дəрежесі бойынша қарапайымдау болып келеді жəне күрделі қызметтерді атқармайды.

Соңғы

кездері

ғалымдар

мамандандырылмаған

жасушалардың

мүшелеріндегі

маманданған

денелік

жасушаларының

ішінде

орналасаты

анықтаған. Маманданбаған жасушалар атқаратын қызметтері бойынша əлі

бағытталу

мүмкіндіктерін

жоғалта

қоймайды

жəне

сансыз

рет

қабілеттіліктеріне ие. Сондықтан бұлар діңгек жасушалары(стволовые клетки) деп

 

аталады. Бұлар барлық денелік жасушаларға айнала алады деген пікір қалыптасқан еді. Алайда, соңғы мəліметтерге қарағанда, қайсібір ағза мүшелеріндегі денелік жасушалардан алынған діңгек жасушаларынан, тек сол мүшеге арналған жасушалар түзілетін сияқты.

Алғаш рет мұндай жасушалар сүйек кеміктерінен табылған. Оларды бөліп алып, терапиялық мақсатта қолданған. Діңгек жасушалары моноциттер, лимфоциттер, нейтрофилдер, базофилдер мен эритроциттер бола алады. Олар қан жасушаларын түзеді. Сөйтіп, сүйек кеміктерінен табылған жəне қан жасушаларын түзетін діңгек жасушаларынгематопоэтикалық жасушалар деп атаған. Науқас адамдарға донорлардан алынған сүйек кемігін ендіргенде, оның құрамындағы діңгек жасушаларын алған пациент қанында, əртүрлі қан жасушаларының түзілуіне жағдай туылады.

Діңгек жасушалары шарана ұлпалары мен уимбикалды қан құрамынан д алынған. Ұлпа құрамында кездесетін діңгек жасушаларын, оларды дамып келе жатқан эмбриондардан алынбауы себепті, «ересек (денелік) діңгек жасушалары» деп

атаса, керісінше

эмбриондардан

алынғандары–

«эмбрионалдық

діңгек

жасушалары» делінеді. Шарана

мен

уимбикалды

діңгек

жасушалары кейб

ауруларды емдеу

мақсатында

пайдаланылды. Ересек

діңгек

жасушаларымен

салыстырғанда оларды пайдаланудың басты артықшылығы қатарына– иммундық жауап рекациясының аз ұшырасу мүмкіндігі жатқызылады.

3.2 Ересек діңгек жасушалары

Ересек діңгек жасушаларын есейген ағза мүшелерінің ұлпаларынан, кіндіктен немесе шарана ұлпаларынан да алады. Сіздер байқағандарыңыздай, аты ересек

діңгек жасушалары

деп аталғанымен, оларды дайындауда тек ересек ағз

мүшелерінің ұлпалары ғана пайдаланылмайды. Діңгек жасушаларында басқа да ағза

жасушаларындағы

сияқты, нақты

орындалатын

қызметтерінің

генетикалы

нұсқаулары сақталады. Теория бойынша – əлі де қызметі бойынша маманданбаған жасуша, адам ағзасындағы барлық200 жасушаның түзілуіне бастама бола алады деген пікірге келуге болады. Қазіргі күні діңгек жасушаларының жетілуі барысында, олардың қандайда бір түрге айналуына ықпал ететін нақты жағдайлары əлі

толықтай анықталмай отыр.

 

 

 

 

Ересек

діңгек

жасушалары

арнайы

бағытталып, яғни

толықтай

дифференцияланып бітпей

тұрып, олардың

қалыптасуына

қандай жағдаяттардың

əсер ететініне байланыссыз, белгілі бір бағытқа бейімделуіне икемдеп жіберуге болады. Мысалы, біздер сүйек кеміктеріндегі жасушаларын алып, олардан жүрек жасушасы түзілу бағытына икемдегіміз келді делік. Зертханаларда жүргізілген

27

тəжірибе жұмыстарының нəтижелері көрсеткендей, ересек діңгек жасушалары олардың шектеулі мүмкіндіктері жөнінде қалыптасқан пікірге қарсы, көптеген басқа да жасушалар қатарына бастама бола алатындықтарын көрсеткен. Мысалы, гематопоэтикалық діңгек жасушаларын, тері қабаттары жоғары дозадағы радиация сəулелерімен зақымданған тышқандарға жіберген. Нəтижесінде, гематопоэтикалық діңгек жасушаларының сүйек жасушаларына бармай, басқа, атап айтқанда бауыр, бүйрек жəне өкпе сияқты зақымданған мүшелердің қалпына келуіне ат салысқаны анықталған. Алайда мұндай зерттеулер нəтижелерінің əлі де нақтылануы қажет.

Себебі тышқан мен адамдардың жасушалары арасындағы айырмашылықтар өте үлкен болуы мүмкін. Мысалы, адамдармен салыстырғанда тышқан жасушалары

құрамындағы белсенді гендер саны анағұрлым аз екендігі жөнінде мəліметтер бар.

 

Қазіргі

кезде науқас

адамдарды

емдеу үшін тек

қана

ересек

жасушалары

пайдаланылады. Алайда оларды қолдану

мүмкіндіктері

шектеулі

екендігі анық. Эмбриональдық

діңгек

жасушалары

мұндай

мақсатта

мүл

пайдаланылмайды десе де болады. Қазіргі кезде сүйек кеміктеріндегі діңгек жасушаларын қан ісігі мен ақ қан (гемофилия) ауруларын емдеу мақсатында кеңінен қолданады. Сонымен бірге діңгек жасушалары, əртүрлі дəрежедегі күйік шалған адамдардың терісін пластикалық хирургия əдісімен қалпына келтіру мақсатында да кең қолданысқа ие болған. Бұл үшін адамның күйік шалған тері үлескісі алынып, арнайы дайындалған ортаға салынады. Нəтижесінде діңгек жасушаларының тікелей əсерінен жаңа тері қабаттары түзіліп, оның көлемі де біршама арта түседі. Осы үдерістің барысында түзілген тасымалдауға(трансплантация) арналған тері қабаты, оның зардап шеккен ағза мүшелерінен түзілуі себепті – аутологиялық деп аталады.

Клиникалық сынақтан өткізу кезінде, сүйек кеміктерінен алынған діңгек жасушалары жүрегі науқас адамдарға ендірілген. Клиницистердің тұжырымдары бойынша жүректің зақымданған жасушаларының біртіндеп қалпына келе бастағаны айтылады. Бірақта, бұл оң үдеріске шынымен дəл діңгек жасушаларының əсер еткені жөнінде нақты мəліметтер жоқ. Діңгек жасушалары өсу факторларына əсер ететін шырышты заттар бөлуге жəне жаңа қан тамырларының қалыптасуына д қатысуы мүмкін. Май жəне сүйек ұлпаларынан алынған діңгек жасушалары, жылқы малының шеміршек ұлпаларын қалпына келтіру мақсатында пайдаланыла. Қазіргі кезде діңгек жасушаларын сүт бездерін(мастопатияда) қалпына келтіру бағытындағы терапияда қолдану мəселесі бойынша ізденіс жұмыстары жүргізілуде.

Клиникалық сынақтар барысында уимбикалды қаннан алынған ді жасушаларын, гематопоэтикалық діңгек жасушалары түзілетін қайнар көз ретінде қарастыруға болатындығын көрсеткен. Бұл жасушалар, ересек ағзалардан алынған гематопоэтикалық діңгек жасушаларына қарағанда, емделушілерде қарсы иммундық жауап əсерінің туындауына өте аз дəрежеде себеп болады.

Осыған ұқсас клиникалық сынақ жұмыстары шараналық ұлпалардан алынған діңгек жасушаларын Паркинсон жəне сусамыр (қант диабеті) ауруларын емдеу үшін

жүргізілген.

Сынақ

жұмыстарының табыстары

əртүрлі

болды деп айтылад.

Сондықтан,

адамзаттың

жасушалардың

мамандануы

жөніндегі

мəліметт

неғұрлым

толық

болған

сайын, солғұрлым

ересек

діңгек

жасушалары

пайдаланудың нəтижелілігі де арта түсетіні белгілі.

28

6-сурет. Ересек діңгек жасушалары (Ш. Уолкер. Биотехнология /Путеводитель, 2008.)

Ғалымдар арасында ересек діңгек жасушаларын зақымданған ағза мүшелерін қалпына келтіру мақсатында пайдалануға болады деген үміт бар. Теория бойынша, діңгек жасушаларынан бүтіндей ағза мүшелерін өсіріп, онымен зақымданған мүшелерді алмастыру мүмкін. Алайда, бұл терапияның орындалуы техникалық жағынан бірнеше кедергілерге .иеБірінші басты кедергілер қатарына, мұндай жасушалардың өте аз кездесуін жəне оларды бөліп алудың қиындығын жатқызуға болады. Сіздер мұндай жасушаларды тауып, оларды таза күйінде бөліп алып,

соңынан

зертханада өсіруге жағдай жасадыңыз

деп есептейік. Енді, осындай

жағдайда

да ең басты кедергіден өтуіңіз керек

болады, яғни бұл жасушаларды

арнайы қоректік ортада өсіру өте күрделі болып табылады. Сондықтан, қазіргі кезде діңгек жасушаларын таза күйінде бөліп алып, арнайы мақсатта көбейту əзірше мүмкін болмай отыр.

Ересек діңгек жасушаларын терапиялық мақсатта қолданудың бұдан басқа да қиындықтары бар. Мысалы, бір аурумен ауыратын адамның бауырынан алынған діңгек жасушаларын, сондай ауруы бар адамды емдеу үшін қолданған жағдайда, бұрынғы генетикалық кемшіліктің қайтадан көрініс беру ықтималдығы жоғар болады.

Мұнан басқа, егерде бөгде адамның (донордың) ересек діңгек жасушаларын пайдаланған жағдайда, оны еккен адамның(реципиент) иммундық жүйесі қабылдамай қоюы да мүмкін. Мұның басты себебіне, осы жасушалардың ағзамен бірге көп жасауына байланысты, көбінесе ересек діңгек жасушалары құрамындағы ДНҚ-на кəрі ағзада жиналатын уытты заттардың əсер етуі жатады. Сонымен бірге, зерттеушілердің мəліметі бойынша, жастары ұлғайған сайын адам ағзасындағы діңгек жасушаларының да тіршілікке қабілеттілігі төмендейді екен.

29