§5.Цитотехнології.Взаємодія клітин. Стовбурові клітини.

1. Цитотехнології

Цитотехнології – це сукупність методів, які використовуються для конструювання нових клітин. Серед цих методів – культивування і клонування клітин на спеціально дібраних середовищах, гібридизація клітин, пересадження клітинних ядер та інші мікрохірургічні операції з «розбирання» і «збирання» життєздатних клітин з окремих фрагментів.

Цитотехнології або клітинні технології, – це основа клітинної інженерії, перспективного напряму розвитку сучасної біотехнології.

Учені розробили різноманітні методи вирощування (культивування) у штучних умовах клітин рослин, тварин і людини.

2.Досягнення цитотехнології

Одним із досягнень клітинної інженерії рослин є клональне мікророзмноження рослин на основі культури тканин. Цей метод ґрунтується на дивовижній властивості рослин: з окремої клітини чи шматочка тканини за певних умов може вирости ціла рослина, здатна нормально рости і розвиватися. Завдяки цьому методу з невеликої частини рослини можна отримати до 1 млн рослин за рік.

Клональне мікророзмноження використовується для швидкого розмноження рідкісних, цінних сортів сільськогосподарських культур та для створення нових сортів.Методи клітинної інженерії дозволяють значно прискорити селекційний процес при виведенні нових сортів хлібних злаків та інших важливих сільськогосподарських культур. Термін їх отримання зменшується до 3-4 років, тоді як за умови застосування звичайних методів селекції на цей процес витрачається 10-12 років.

Ще одним перспективним способом виведення нових сортів цінних сільськогосподарських культур є метод злиття клітин, що дозволяє отримувати гібриди, які не можуть бути створені звичайним шляхом схрещування через бар'єр міжвидової несумісності. Методом злиття клітин отримані, наприклад, гібриди різних видів картоплі, томатів, ріпаку й турнепсу.

Принципом штучного вирощування клітин рослин на живильних середовищах є вирощування у вигляді суспензії в рідкому живильному середовищі або калусної культури на твердому живильному середовищі.

Калусом називають недиференційовані клітини, з яких може розвинутися ціла рослина. У біології рослин калусом називають також клітини, що утворюються на рановій поверхні рослини. Калусна тканина сприяє заростанню ран. Перевага клітинної інженерії в тому, що вона дозволяє експериментувати з клітинами, а не з цілими організмами. Клітинна інженерія застосовується для розв'язання творчих проблем у біотехнології, для створення нових форм рослин, яким притаманні корисні властивості, наприклад висока продуктивність, і водночас стійкість до хвороб.

3.Поняття стовбурових клітин

Кожна тканина має або мала в ембріогенезі так звані стовбурові клітини. За рекомендаціями провідних спеціалістів стовбуровими називають клітини, що здатні до самопідтримання на протязі всього (або майже всього) життя організму. Ця рекомендація, однак, часто порушується, і термін “стовбурова клітина” використовується значно ширше — для визначення будь-якої малодиференційованої клітини, що здатна давати клон, тобто декілька генерацій більш диференційованих клітин-нащадків. Крім того, для більшості стовбурових клітин нормального організму окрім здатності до само підтримання (головний критерій стовбурової клітини), притаманна і здатність до подальшого диференціювання. Стовбурова клітина часто виступає в ролі клона однієї чи декількох ліній диференціювання, таким чином, стовбурові клітини, що виникли в онтогенезі, в подальшому не зникають, і при діленні само відтворюються, тобто дають хоча б одну подібну до себе дочірню клітину.

Внаслідок ряду комітувальних мітозів із стовбурових клітин виникають спочатку напівстовбурові, а потім і диференційовані клітини із специфічною функцією.Вихід стовбурової клітини з популяції є сигналом до поділу іншої стовбурової клітини за типом некомітувального мітозу. В результаті забезпечується сталість загального числа стовбурових клітин. Сукупність клітин, які послідовно розвиваються від одного типу стовбурових клітин до зрілої спеціалізованої клітини, має назву диферону, або гістогенетичного ряду. Тканини здебільшого мають кілька диферонів. Спеціалізовані клітини водночас із виконанням специфічних функцій здатні до синтезу особливих речовин — нейлонів, які гальмують розмноження клітин-попередників та стовбурових. Коли з будь-якої причини кількість зрілих клітин зменшується (наприклад, після травми), гальмівна дія нейлонів послаблюється; посилюється мітотична готовність клітин-попередників, і число спеціалізованих клітин відновлюється. Отже, стовбурова клітина-одиниця регенерації.