§ 86. Клітинні технології в біології та медицині

Поміркуйте

Успішні випадки генної терапії відомі вже понад 20 років. Але масовою ця технологія поки не стала. Чому?

Згадайте

Генна терапія

Біотехнології

Клітинні культури

Досягнення молекулярної та клітинної біології XX століття відкрили перспективи для створення принципово нових біомедичних технологій. Одним з напрямків, що сьогодні бурхливо розвиваються, є клітинні технології, які ґрунтуються на застосуванні клітинних культур.

Клітинні культури є клітинами певної тканини, які отримано від мікроорганізмів, рослин або тварин, що вирощуються в штучних умовах на поживному середовищі (мал. 86.1). Клітинні культури набули широкого застосування в різних галузях біології і медицини.

Галузі використання клітинних культур

Наукові дослідження. Клітинні культури широко застосовуються в наукових дослідженнях як модельні об’єкти. На них досліджують механізми клітинного поділу і диференціювання, взаємодію клітин із середовищем, процеси адаптації, старіння, злоякісної трансформації та ін.

Біотехнологія. У біотехнології клітинні культури використовуються для виробництва вакцин і біологічно активних речовин. Мікробіологічна промисловість сьогодні використовує тисячі штамів мікроорганізмів, що вирощуються в культурі. Вони синтезують антибіотики, інтерферон, гормони, ферменти, вітаміни, незамінні амінокислоти, кормові білки. Так, гриби і бактерії синтезують антибіотики (пеніцилін, стрептоміцин, еритроміцин тощо); сінна паличка — фермент амілазу; кишкова паличка — амінокислоти; пивні дріжджі — вітаміни групи B. Культури рослинних клітин є джерелом токсинів, гербіцидів, регуляторів росту, алкалоїдів. Клітини тварин і людини продукують гормони (наприклад, клітини гіпофіза — ліпотропін і соматотропін). Створено культури клітин тварин, які продукують моноклональні антитіла та широко застосовуються для діагностики захворювань.

Медицина. Культури клітин використовуються у діагностиці та лікуванні спадкових захворювань, регенерації та заміщенні клітин, тканин і органів (замісна клітинна терапія).

Замісна клітинна і тканинна терапія. Стовбурові клітини людини використовують як трансплантаційний матеріал. Зокрема, клітини кісткового мозку використовують для трансплантації під час терапії лейкозів і променевої хвороби. У хірургії для лікування великих опіків або хронічних виразок для трансплантації широко використовують епідерміс, вирощений поза організмом.

Генна терапія (лікування спадкових захворювань). Клітини вилучають з організму пацієнта, генетично модифікують, а потім вводять назад в організм (мал. 86.2). Цей метод особливо корисний у лікуванні захворювань крові, оскільки клітини крові можна досить легко вилучити і ввести назад.

Фармакологія. Культури клітин і тканин людини та тварин застосовують як тест-системи для вивчення властивостей нових фармакологічних препаратів, а також для прогнозування безпеки їх застосування.

Рослинництво. На основі клітинної культури можна розмножувати рослини (клональне мікророзмноження) або проводити їх селекцію в культурі.

Мал. 86.1. Клітини вирощують зазвичай у пластикових флаконах, планшетах або чашках Петрі, у спеціальному поживному середовищі, за контрольованих температури, вологості та рівня вуглекислого газу

Мал. 86.2. Етапи генної терапії

Клітинна інженерія

Клітинна інженерія — це конструювання клітин нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції.

Під час гібридизації штучно об’єднують різні клітини з утворенням гібридного геному. Гібриди широко застосовують як у наукових дослідженнях, так і в біотехнології. За допомогою гібридних клітин, отриманих від клітин людини й миші, картували гени в хромосомах людини. Гібриди між пухлинними клітинами і лімфоцитами здатні необмежено довго ділитися і, подібно до лімфоцитів, можуть виробляти антитіла.

Клітинна реконструкція пов’язана зі створенням життєздатної клітини з окремих фрагментів різних клітин (ядра, цитоплазми, хромосом тощо). Зокрема, метод пересадки ядер соматичних клітин у яйцеклітини дозволяє зробити численні генетичні копії організму — клони.

Цей же метод був використаний для створення «ембріона від трьох батьків» (мал. 86.3). Дана технологія розроблена для лікування мітохондріальних захворювань. У результаті дитина отримує ядерні гени від обох батьків та мітохондріальну ДНК від третьої особи.

Перша у світовій практиці дитина з мітохондріальною ДНК третьої людини народилася в Мексиці у квітні 2016 року. Другий випадок народження дитини з генетичним матеріалом від трьох батьків відбувся в січні 2016 року в Україні.

Мал. 86.3. Схема створення «ембріона від трьох батьків»

Ключова ідея

Клітинні культури є клітинами певної тканини. Їх отримують від мікроорганізмів, рослин або тварин, що вирощуються в штучних умовах на поживному середовищі. Клітинні культури набули широкого застосування в різних галузях біології та медицини.

Запитання та завдання

1. Обговоріть тему клонування з точки зору його потенційних можливостей і проблем. 2. Чи хотіли б ви клонувати себе? Чи хотіли б ви клонувати свого собаку (кота)?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно