Самостійне заняття 6

Тема: Цитотехнологія, гістотехнологя - можливості та перспективи використання.

Мета: розширити знання щодо новітніх технологій клітинної інженерії, виховувати зацікавленість дисципліною, прагнення отримати нові знання самостійно; розвивати духовні і інтелектуальні відчуття.

Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

1. Цитотехнологія.

2. Гістотехнологія.

Література:

1 Біологія (профільний рівень) Межжерін с.В., Межжеріна я.О., Коршевнюк т.В. – к.: „Планета книжок”, 2010 р

2 Біологія (рівень стандарту, академічний рівень) Балан п.Г., Вервес ю.Г., Поліщук в.П. – к.: „Генеза”, 2010 р.

3 Тагліна о.В. Біологія, 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч, для загальноосв. Навч. Закл.- х.: «Ранок», 2010. – 256 с.

Гістотехнології

Одним із напрямів біотехнології, що займається створенням біо­логічних замісників тканин і органів, є тканинна інженерія, або гістотехнології.

Сучасна тканинна інженерія почала оформлюватися в самостійну дисципліну після праць Д. Р. Волтера і Ф. Р. Мейєра. Цим ученим у 1984р. вдалося відновити ушкоджену рогівку ока за допомогою плас­тичного матеріалу, штучно вирощеного з клітин, узятих у пацієнта. Із 1987 р. тканинну інженерію почали вважати новим науковим на­прямом у медицині, що ґрунтується на використанні сучасних гістотехнологій.

Тканинна інженерія займається вирощуванням культури тканин і на цій основі створенням штучних органів. Цей процес складається з кількох етапів.

Спочатку відбирають донорський клітинний матеріал, виділяють тканинно-специфічні клітини, потім культивують їх.

До складу тканинно-інженерної конструкції, крім культури клі­тин, входить спеціальний носій — матриця. Клітини отриманої культури наносяться на матрицю, після чого починається їх куль­тивація. Матриці можуть бути виготовлені з різних біоматеріалів. Більшість біоматеріалів тканинної інженерії легко руйнуються в організмі й заміщуються його власними тканинами.

Першою за допомогою гістотехнологій була отримана штучна пе­чінкова тканина. Інший успішний напрям тканинної інженерії — реконструкція сполучної тканини, особливо кісткової. Гладенько-м'язові тканинні конструкції використовують для відтворення таких

органів, як сечовід, сечовий міхур, кишкова трубка. Останнім часом значна увага приділяється створенню штучних клапанів серця, ре­конструкції великих судин і капілярних сіток.

Одним із найбільш важливих напрямів у тканинній інженерії є виготовлення еквівалентів шкіри. Відновлення органів дихання (гортані, трахеї, бронхів), слинних залоз, підшлункової залози також можливе за допомогою тканинних конструкцій.

Одним із найважливіших завдань тканинної інженерії є віднов­лення органів і тканин нервової системи, як центральної, так і пе­риферичної.

Створення штучних органів дозволить успішно лікувати різні за­хворювання людини, дасть можливість відмовитися від донорських органів.

Але створення штучних тканин пов'язане з багатьма проблемами. Наприклад, клітини під час культивування можуть змінювати свої властивості й перетворюватися з нормальних на близькі за харак­теристиками до пухлинних. Імовірність такого переродження зрос­тає через стимулювання розмноження клітин. Крім того, сам процес культивування має реальну загрозу зараження клітин. Джерелом ін­фекції можуть бути живильні середовища, сироватки або порушення регламенту робіт, адже технологія створення тканин досить складна і копітка. Багато проблем виникає всередині організму після пере­садження штучних тканин.

Незважаючи на це, тканинна інженерія є найбільш перспективним напрямом у біотехнології, який швидко розвивається.

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.

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.

Питання для самоконтролю:

1. Створенням чого займається наука гістотехнологія?

2. Праці яких вчених сприяли розвитку сучасної тканинної інженерії?

3. Які штучні тканини були отримані та реконструйовані першими?

4. Які напрями та завдання тканинної інженерії є найважливішими для успішного лікування захворювань людства.

5. Які можливості, для медицини, дає створення штучних органів?

6. Проблеми, що виникають при створенні штучних тканин.

7. Дати визначення цитотехнології.

8. Досягнення цитотехнології. На чому ґрунтуються ці досягнення.

9. Переваги клітинної інженерії та її застосування.