2 В конце XIX - начале XX в. немецкие ученые X. Фехтинг (1892), С. Рехингер (1893), Г. Хаберландт (1902) сделали первую неудачную попытку стимуляции роста растительных тканей и органов, помещенных на фильтровальную бумагу, пропитанную сахарозой. Несмотря на отсутствие положительного результата, их работы представляют большой интерес. В них были высказаны идеи, которые намного опередили развитие науки того времени и которые нашли свое подтверждение несколько десятилетий спустя. Например, Хаберланд впервые четко сформулировал идеи о возможности культивирования in vitro изолированных клеток растений и о тотипотентности клеток, т. е. способности любой соматической клетки полностью реализовывать свой потенциал развития. Иначе говоря, о способности каждой растительной клетки давать начало целому организму. 3 Первые успехи были получены в 1922 г. американским ученым В.Роббинсом и немецким ученым В. Котте. Независимо друг от друга они показали возможность выращивания меристем кончиков корней томатов и кукурузы на синтетической питательной среде. Считается, что их работы легли в основу метода культуры изолированных корней растения. 4 В 1907г. Р.Гаррисон открыл новый путь изучения живой клетки многоклеточных организмов, показав, что клетки зачатка нервной системы зародыша лягушки в капле лимфы остаются живыми, дифференцируются, из них вырастают нервные волокна. Этим было положено начало созданию метода культуры животных клеток, который, главным образом благодаря работам Карреля, послужил мощным толчком к дальнейшему развитию цитологии и биотехнологии. Дальнейшие успехи в разработке метода культур клеток были обусловлены, главным образом, созданием и усовершенствованием питательных сред, содержащих необходимые для жизни клеток вещества. Настоящее развитие метода культуры тканей и клеток высших растений началось в 1932 г. с работ французского ученого Р. Готре и американского исследователя Ф.Уайта. Они показали, что при периодической пересадке на свежую питательную среду кончики корней могут расти неограниченно долго. С этого момента начинаются массовые исследования по разработке новых питательных сред. 5 Основы использования клеток человека и животных в биотехнологии были заложены в 1949 г, когда группе американских ученых удалось вырастить вирус полиомиелита в культивируемых клетках кожи и мышц человеческого зародыша. Теперь уже не представляет проблемы производство в ферментерах клеточных культур, содержащих вирус. Существуют клетки, которые используют для выращивания вирусов во всем мире. Это клетки HeLa (карцинома шайки матки человека), BHK-2I (почка эмбрионов хомяка) и Vero (почка зеленой мартышки). Благодаря применению метода клеточных культур вирусы стали выделять в чистом виде, что позволило усовершенствовать методы диагностики вирусных заболеваний и самое главное - получить вакцины, например оспы, кори, полиомиелита. 6 Культуры клеток, тканей или органов широко использовались и используются сейчас в научных исследованиях. Они являются методом сохранения жизнеспособности или выращивания вне организма отдельных клеток, а также организованных структур (ткани, органы, эмбрионы) сохраняющих свою дифференцировку. С того времени, как ученые нашли способ выделения чистых клеточных линий, метод культуры клеток стал идеальным способом изучения строения и свойств живых клеток. Культуры клеток, получаемые современными методами, представляют собой гомогенные популяции генетически однородных клеток, растущих в постоянных условиях. Культивируемые клетки дают возможность изучать прижизненное (витальное) состояние клеток методом микроскопии. На животном или растении можно определить состояние клеток организма только в конце эксперимента, удалив клетки из организма животного. С помощью культур клеток изучают межтканевые и межклеточные взаимодействия, дифференцировку, рост, деление клеток, их вирусную трансформацию, особенности обмена веществ в живых клетках, потребности их в питании, методы клонирования и хранения, чувствительность к различным веществам, в том числе лекарствам, ядам. Культуры клеток обеспечивают реальные значения скорости включения и метаболизма исследуемых соединений в клетках, поскольку отсутствует метаболизм этих веществ печенью, запасание их в мышцах, экскретирование почками. На клетках культур делают различные операции: удаляют части клетки, вводят в нее вирусы, проводят генетические эксперименты. Органные культуры используются при изучении закономерностей развития зачатков органов в норме и в эксперименте, при совместном культивировании органов от разных особей одного или нескольких видов, а также для изучения способов сохранения жизнеспособности изолированных органов и тканей, предназначенных для пересадки (трансплантации). Культуры клеток животных и человека могут служить и уже служат идеальным источником различных биологически активных веществ: ферментов, антигенов, онкогенных и моноклональных антител, гормонов, инсулина, интерферона. В настоящее время основным направлением исследований в настоящее время является разработка методов культивирования, позволяющих клеткам сохранять и усиливать ценные специфические функции, в течение длительного времени выращивания. 7 Одними из самых эффективных методов получения стабильных, долго живущих и относительно неприхотливых к условиям культивирования клеточных культур является их трансформация (обработка некоторыми химическими реактивами или инфицирование их онковирусами) или получение гибридных клеток (гибридом) путем слияния их с некоторыми опухолевыми клетками. 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. 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. С помощью гибридом можно обнаружить антигены, характерные для опухолей определенных тканей, получить к ним антитела и использовать их для диагностики и типирования опухолей. (+терапия и активность ферментов)
