Культуры клеток животных и человека

Культуры клеток и тканей широко используются для получения вирусных препаратов, создания материала клеток для трансплантации, синтеза физиологически активных веществ. Однако в последнее время активно развиваются методы трансплантации эмбрионов и создания гибридом.

Из культур тканей иммунокомпетентных клеток можно выделить иммунорегулирующие вещества (интерлейкин, интерферон, иммуномодуляторы и др.).

Трансплантация эмбрионов

Метод трансплантации эмбрионов представляет большие возможности для увеличения потомства от продуктивных животных, для получения химерных животных, для получения идентичных близнецов.

Метод состоит из следующих этапов:

- гормональное индуцирование суперовуляции;

- оплодотворение яйцеклетки in vitro или in vivo;

- извлечение яйцеклетки или зигот из организма донора;

- манипулирование с яйцеклетками или зиготами in vitro;

- имплантация эмбрионов в организм реципиента или хранение их в глубокозамороженном состоянии до имплантации.

Например, путем трансплантации эмбрионов от одной высокопродуктивной коровы можно получить в год до 6 телят, пересаживая эмбрионы в менее продуктивных коров.

При получении химерных животных смешивают клетки эмбрионов ранних стадий двух животных и получают животное, содержащее часть клеток одного животного, часть второго. Таким образом, были смешаны клетки зародыша овцы в стадии четырех клеток с восемью клетками зародыша козы и трансплантированы овце. Родившееся животное содержало признаки овцы и козы.

Гибридомная технология

Получение гибридом – это наиболее перспективное направление клеточной инженерии. Основная цель – «обессмертить» клетку, продуцирующую ценные вещества путем слияния с раковой клеткой и клонирования полученной гибридомной клеточной линии. Гибридомы получены на основе клеток – представителей различных царств живого. Слияние клеток растений, растущих обычно в культуре медленно, с клетками растительных опухолей, позволяет получить клоны быстрорастущих клеток – продуцентов нужных соединений.

Наибольшее практическое значение имеют гибридомы – продукты слияния клеток злокачественных опухолей иммунной системы (миелом) с нормальными клетками той же системы – лимфоцитами.

При попадании в организм животного или человека чужеродного агента (бактерий, вирусов, сложных органических соединений) лимфоциты мобилизуются для обезвреживания введенного агента. В организме существует несколько популяций лимфоцитов, функции которых различаются: Т-лимфоциты инактивируют чужеродный агент; В-лимфоциты вырабатывают иммунные белки, представляющие собой антитела к чужеродному агенту – антигену.

Например, при слиянии Т-лимфоцита с опухолевой клеткой образуется клон неограниченно размножающихся клеток, выслеживающих определенный антиген. Такие гибридомные клоны пытаются использовать для борьбы с раковыми клетками непосредственно в организме больного. При слиянии В-лимфоцита с миеломной клеткой получаются клоны, используемые как продуценты антител (одного типа – моноклональные). Преимущество моноклональных антител заключается в том, что они однородны по своим свойствам, обладают одинаковым сродством к антигену и связываются с одной единственной антигенной детерминантой. Недостатки моноклональных антител: не стабильны при хранении в высушенном состоянии, имеют низкое сродство к антигену и узкую специфичность, что препятствует их применению против изменчивых антигенов, характерных для инфекционных агентов и опухолевых клеток.

Общая схема получения гибридом на основе миеломных клеток и иммунных лимфоцитов:

1) получение мутантных опухолевых клеток, погибающих при последующей селекции гибридомных клеток;

2) получение лимфоцитов – продуцентов антител к заданным антигенам. Животное иммунизируют введением определенного антигена, потом выделяют клетки селезенки и от них отделяют лимфоциты;

3) слияние лимфоцитов с опухолевыми клетками. Слияющим агентом служит полиэтиленгликоль, реже лизолецитин или вирус Сендай, а также мощное электрическое поле;

4) скрининг гибридомных клеток;

5) проверка способности гибридомных клеток продуцировать моноклональные антитела к заданному антигену;

6) клонирование гибридомных клеток, прошедших проверку на образование моноклональных антител, с контролем на стабильность их иммунных свойств;

7) получение массовых культур гибридомных клеток, выделение, концентрирование и очистка продуцируемых антител.

Положительные клоны гибридом, продуцирующие моноклональные антитела, могут быть размножены в условиях in vitro до необходимых объемов и служить источником получения антител.

В настоящее время моноклональные антитела используют для диагностики инфекционных и онкологических заболеваний.

Таким образом, клеточная инженерия представляет собой эффективный способ модификации биологических объектов, позволяющих создавать новые ценные продуценты как на организменном, так и на тканевом и клеточном уровнях.