Вирощення трансегенних рослин. 1 страница

Вирощення трансегенних рослин.

2.Застосування методів генної інженерії для покращення амінокислотного складу білків рослин.

3. Підвищення стійкості рослин генно-інженерними методами.

Один з етапів розвитку біотехнології пов’язаний з використанням рослинних клітин. За допомогою генної інженерії можна схрещувати різні види рослин.

Трансгенез − переніс чужорідних генів у клітини рослин і тварин. Це явище поширене у природі у рослин. Ефективними переносниками генів у рослин є бактерії та віруси. Давно помітили, що у раньових ураженнях тютюну і інших рослин під впливом бактерії Агробактеріум тумефацієнс, розвиваються пухлини, що складаються з трансформованих клітин, які після перенесення в культуральне середовище, діляться, на відміну від нормальних, без стимуляції фітогормонами. Ніяких бактерій в трансформованих клітинах уже не виявлено. Пізніше з’ясували, що така бактеріальна трансформація рослинних клітин здійснюється плазмідою (Ті-плазмідою бактерії), яка здатна до розмноження, як в бактеріальній, так і в рослинній клітині. Вона може вбудовуватися в геном рослини. В плазміді закодовані такі ж гени синтезу рослинних фітогормонів.

Ті–плазміди виявилися відмінними векторними системами для здійснення генноінженерних експериментів з рослинами, оскільки Т-ДНК цих плазмід має високу ефективну ємність, широкий спектр хазяїв, інфекційність та стабільність. Після вбудовування Т-ДНК стає частиною геному клітини.

Розглянемо схему генноінженерного процесу.

1.Так як Ті-плазміди завеликі, з них вирізають Т-сегмент, який містить Т-ДНК;

2.Т-сегмент вбудовують в ДНК кишкової палички (E.coli)(стандартний вектор для клонування);

3. Бактерії кишкової палички з Т-ДНК розмножують;

4. Потім виділяють з Е.соlі плазміду, яка містить Т-ДНК;

5. За допомогою рестриктаз і спеціальних методик в Т-сегмент вбудовують необхідний для інженерії ген;

6. Цей гібрид, що містить Т-ДНК з вбудованим потрібним геном знову у великій кількості розмножують в Е.соlі;

7. Потім вводять гібридну ДНК у клітину попередньої ґрунтової бактерії, що несе повну Ті-плазміду.

Таким чином отримують бактеріальну клітину, яка несе плазміду із вбудованим у Т-сегмент потрібним геном. Потім проводять зараження рослини. Після зараження частина Ті-плазміди зустрічається з хромосомою клітини рослини-хазяїна і вбудовує частину свого геному в ДНК рослинної клітини і заставляє її змінювати метаболізм - синтезувати речовину, яка необхідна.

Таким чином отримали фертильні сорти сої та кукурудзи, люцерну, при споживанні якої у овець краще росте шерсть,тощо.

2. Застосування методів генної інженерії для покращення амінокислотного складу білків рослин.

Генно-інженерні методи більш перспективні для створення покращених сортів, так як дозволяють вводити вибірково в геном рослин − рецепієнтів гени необхідних ознак. В наш час клоновано гени запасних білків ячменю, гени білка лютеїну пшениці, кукурудзи, бобових, картоплі тощо. Наприклад, введення в геном пшениці модифікованого гену білка дозволило підвищити якість муки.

Один зі способів підвищення фотосинтезу, і як наслідок продуктивності рослин є клонування хлоропластів у клітинах бактерій та їх перенесення в рослини.

3. Підвищення стійкості рослин генно-інженерними методами.

Гербіциди, що використовуються в сільському господарстві, впливають на обмін речовин культурних рослин. Тому є завдання створити культурні рослини, стійкі до гербіцидів. Створюють трансгенні рослини, у яких зростає активність ферментів, пригнічених дією гербіцидів.

Створення трансгенних рослин, стійких до комах стало можливим, коли виявили, що один з видів бактерій продукує білок − прототоксин, високотоксичний для комах. Потрапляючи в кишечник комах, він розщеплюється, утворюючи токсин, від якого вони гинуть.

Отримані також рослини, стійкі до фітовірусів, грибкових та бактеріальних патогенів.

Навчальні завдання.

1. Ознайомитися з основними термінами, що застосовуються у фітобіотехнології.

2. Користуючись літературними джерелами, описати схему трансгенезу.

3. Схарактеризуйте основні напрямки трансгенезу у рослин.

4. Наведіть приклади створених трансгенних рослин.

Питання для самоконтролю

1. Що таке трансгенез?

2. Що таке плазміда?

3. У чому полягає суть трансгенезу?

4. Які трансгенні рослини вам відомі?

Література:[1],[2],[4],[7],[8],[12],[16],[17],[21],[23],[24],[29],[50].

Практична робота №4. Генетично модифіковані організми.

1.Генетично модифіковані організми.

2.Переваги та недоліки створення ГМО.

3.Створення генетично модифікованих організмів.

1. Генетично модифіковані організми.

Генно − модифіковані організми (ГМО) – це організми, штучно створені людиною із застосуванням найсучасніших молекулярно-біологічних методів на основі законів життєдіяльності біологічних організмів.

Генетично модифіковані сільськогосподарські культури - штучні види рослин, що не пройшли природну або звичайну сільськогосподарську селекцію, а були синтезовані шляхом біотехнологічних операцій.

Рослини, які можуть бути модифікованими або які зустрічаються в генно−модифікованому вигляді: соя, кукурудза, рис, томати, картопля, бавовник, полуниця, диня, цукровий буряк, папайя, тютюн, ріпак, кабачки; арахіс, гвоздика, цикорій, пшениця, соняшник.

Виявити, що в продуктах харчування є ГМО можна тільки в спеціальній лабораторії. На око, запах або дотик цього не зробиш.

Сучасні технології дозволяють вченим брати гени з клітин одного організму і вбудовувати їх у клітини іншого, припустимо, рослини чи тварини. Завдяки такому переміщенню, організм наділяється новою характеристикою: стійкістю до певної хвороби або шкідника, посухи, морозу, а також іншими, на перший погляд, корисними властивостями. Генна інженерія дала людині можливість творити дива. Ще кілька десятків років тому сама думка про те, щоб схрестити, скажімо, помідор і рибу, здавалася абсурдною. А сьогодні цю ідею успішно втілили в життя, створивши холодостійкий помідор: в овоч пересадили ген північноатлантичної камбали. Аналогічний експеримент був проведений з полуницею. Ще один приклад - картопля, яку не їсть колорадський жук (перенесення в рослину гена земляної бактерії наділило її здатністю продукувати у своїх листах токсичний для жука білок). Є дані, що в пшеницю «вбудували» ген скорпіона - для забезпечення стійкості до посушливого клімату. Японські генетики ввели в геном свині ген шпинату: в результаті чого м'ясо стало менш жирним.

За офіційними відомостями, сьогодні в світі ГМ-культурами (соя, кукурудза, рапс, бавовна, рис, пшениця, а також буряк, картопля і тютюн) засіяно понад 60 млн. гектарів. Найчастіше культурні рослини наділяють стійкістю до гербіцидів, комах або вірусів, також, у них вбудовують вакцини і ліки проти різних хвороб. Наприклад, виведений салат-латук, який виробляє вакцину проти гепатитую; банан, що містить анальгін; рис із вітаміном А.

2.Переваги та недоліки створення ГМО

Переваги ГМО

1. Більшість вчених зараз розглядають створення ГМО як природний розвиток робіт з селекції тварин і рослин.

Розробка методів генної інженерії і накопичення знань про обмін речовин людини і тварини дадуть можливість створювати такі продукти значно швидше і з більшою точністю отримувати бажаний результат. Загальноприйнятою стає думка, що тільки ГМО можуть позбавити світ від загрози голоду, так як за допомогою генної модифікації можна збільшувати врожайність та якість їжі.

2. Без генної інженерії людство може опинитися в глухому куті.

Люди століттями прагнули поліпшити якість вирощуваних продуктів, зробити їх стійкими до впливу шкідників, витривалими в будь-яких погодніх умовах, більш смачними і поживними. Так що все закономірно: ми отримуємо те, до чого прагнемо. Образно кажучи, з велосипеда пересіли на реактивний літак.

Недоліки ГМО

1. Виявилося, що ГМО-кукурудза, соя і картопля майже на 30% дорожче, ніж ті, що вирощені по-старому.

2. Генно-модифіковані рослини не дають ні життєздатного насіння, а ні плодів. Це вигідно в першу чергу постачальникам посадкового матеріалу.

3. Виявляється, що всупереч очікування вчених на полях з ГМО, гербіцидів і пестицидів використовують в середньому на 150 грамів на гектар більше, ніж на звичайних полях.

4. Не можна забувати про можливість ненавмисного або навмисного створення продуктів з ГМО, здатних негативно впливати на організм людини в умовах неконтрольованої генно-інженерної діяльності. Це означає, що потрібний багаторівневий контроль за харчовою продукцією, що має ГМ- аналоги. У процесі вбудовування в організм, гени здатні як самі мутувати, так і чинити негативний вплив на геном організму людини. У результаті є загроза утворення невідомих токсинів білків, що викликають токсикоз і алергію.

5. ГМО можуть бути використані в біотероризмі як біологічна чи хімічна зброя.

3.Створення генетично модифікованих організмів.

Цей процес мало чим відрізняється від природного, що розглядався вище. Але якщо природний носить суто випадковий характер, то у лабораторії біотехнологи та ґенні інженери ціленаправлено пересаджують ділянки ДНК від одного орґанізму іншому, залежно від кінцевої мети. На першому етапі визначають необхідний ген у донора і за допомогою спеціальних білків-ферментів рестриктаз “вирізають” його. На другому етапі цей фрагмент ДНК необхідно імплантувати іншому організму – акцептору. Тут існує кілька різних методик, причому для тварин і рослин вони значно різняться. «Пересадка» генетичного матеріалу рослинам є значно простішим, дешевшим і більш ефективнішим процесом, ніж тваринам. Останні, будучи організмами складними, мають і дуже складну систему захисту від вторгнення чужої ДНК, тому ґенетично модифіковані тварини, зазвичай, гинуть ще до свого народження, а якщо й народжуються, то не здатні давати потомства. Найбільш розповсюдженим є метод використання вектора – переносника ДНК. Для рослин, переважно, використовують бактерії (вони містять маленькі кільцеві ДНК – плазміди, які можуть передаватися від однієї клітини до іншої). Таким чином, вмонтувавши “вирізаний” ген донора у плазміду, він буде переданий клітині акцептору, за посередництва бактерії. Цікаво, що метод переносу генів, з використанням Agrobacterium, може бути застосованим виключно для дводольних рослин, оскільки вони разом, у природі, утворюють симбіози.

Методи “пересадки” генів без використання векторів поділяють на фізичні та хімічні. Ці методи розраховані на безпосереднє введення у клітину чужої ДНК. Наприклад, метод електропортації належить до фізичних – коли за допомогою серії електричних мікроімпульсів діють на клітинну плазмалему, щоб відкрити клітинні пори. У ці пори проникає ДНК-імплантат з геном донора. До фізичних належить також метод мікропострілу з використанням мікроскопічних вольфрамових або золотих кульок, діаметром 0,5-5 мікрометрів, на яких “намотана” ДНК донора. Хімічні методи є більш різноманітними. Найчастіше застосовують поліетиленгліколь, який дезінтегрує клітинну стінку і заставляє відкритись пори плазмолеми, а далі все відбувається як і у випадку електропортації. Популярним є спосіб використання ліпосом – жирових крапельок, в середині яких міститься ДНК-імплантат. Оскільки клітинна мембрана складається з ліпідів, то ліпосома зливається з нею і ген донора проникає у клітину акцептора.

Навчальні завдання.

1. Поясніть процес створення генетично модифікованих організмів.

2. Перелічіть недоліки створення ГМО.

Питання для самоконтролю

1. Що таке генно-модифіковані організми?

2. Які найпоширеніші фірми створюють ГМО-продукти?

3. Які причини створення ГМО та ГМП?

Література.[1],[5],[14],[15],[18],[24],[28],[29],[30],[33],[34],[41],[42],

[44],[45].

Практична робота №5.Основні ризики використання ГМО

1.Основні ризики використання ГМО.

2.Генетично модифіковані продукти харчування.

1. Основні ризики використання ГМО:

Ризик — це ймовірність певного збитку, настання певної негативної дії. Світова спільнота вже набула достатнього досвіду в питаннях, що стосуються аналізу ризиків, а також реєстрації, використання та регулювання обігу ГМО.

Оцінку ризиків від вивільнення й використання ГМ-рослин слід здійснювати для кожної конкретної генетичної трансформації з урахуванням біологічних властивостей виду-господаря, методу й способу трансформації, характеристик привнесених фрагментів геному, цільового призначення тощо.

Основні ризики використання ГМО:

а) для людини: токсичність, алергенність, здатність чужої ДНК інтегруватися в геном господаря;

б) для довкілля: вплив ГМ-культур на цільові та нецільові організми, вплив ГМ культур на ризосферу та на грунтові екосистеми; можливість перенесення генів від ГМ-культур до дикоростучих родичів та інших організмів; інвазивність ГМ-культур у природні екосистеми; вплив ГМ-культур на традиційні підходи до боротьби зі шкідниками та їхні екологічні наслідки.

Аналіз різноманітних ризиків, який провели міжнародні організації (Угода про біорізноманіття, ФАО, Міжнародний центр генної інженерії та біотехнології, Організація з економічної співпраці та розвитку, Всесвітня організація з охорони здоров’я), свідчить про те, що на сьогодні достовірно не встановлені будь-які негативні ефекти для довкілля та для здоров’я людини від використання ГМ-рослин та вироблених із них продуктів харчування і кормів для тварин. Але є можливість виникнення певних негативних ефектів.

В Україні діє Закон «Про державну систему біобезпеки при створенні, випробуванні, транспортуванні та використанні генетично модифікованих організмів (зі змінами Відомості Верховної Ради України (ВВР), 2012, № 42, ст.529).

«Суб’єкти господарювання, які вперше вводять в обіг продукцію, що містить ГМО або отримана з їх використанням, складають у довільній формі письмову декларацію, в якій в обов’язковому порядку зазначаються відомості про суб’єкта господарювання, зазначається інформація, що така продукція містить ГМО або отримана з їх використанням, а також наводиться номер такої продукції у Державному реєстрі ГМО, яка зберігається протягом 5 років».

З метою здійснення державного контролю за обігом ГМО та продукції, що отримана з використанням ГМО, центральні органи виконавчої влади, відповідальні за виконання цього Закону, створюють за відповідними напрямами мережу випробувальних лабораторій з визначення вмісту ГМО у продукції.

Державна реєстрація ГМО- занесення ГМО до реєстру з урахуванням оцінки їх ризику щодо впливу на здоров'я людини та стан навколишнього природного середовища, з метою подальшого отримання дозволу на практичне використання ГМО в Україні відповідно до їх господарського призначення.

Державний реєстр ГМО джерел харчових продуктів та кормів - спеціалізований перелік ГМО, відносно яких на підставі міжнародних правил і критеріїв оцінки безпечності для здоров'я людини і тварин зроблено висновок про можливість їх використання в якості харчових продуктів або кормів, та їх джерел.

В Україні діє Державна інспекція сільського господарства, якою проводиться постійна перевірка насіння при експертно-імпортних операціях та перевезення по території України, а також тих, що зберігаються на складах і які є в Переліку харчових продуктів, відносно яких здійснюється такий контроль.

Усі ризики можна класифікувати на екологічні, медичні та соціально-екологічні.

Екологічні ризики.

— Потрапляючи до навколишнього середовища, ГМ-рослини можуть стати джерелом так званого генетичного забруднення, витіснити види, ендемічні та автохтонні для своєї області. Рослини, які були модифіковані як стійкі до гербіцидів і пестицидів, можуть передавати свої нові властивості диким родичам. Це може призвести до появи супербур’янів. Пилок рослин вітром, птахами і комахами може переноситися на великі відстані, запилюючи рослини близьких видів і переносячи в них свій генетичний матеріал (горизонтальне перення генів).

— Відомо, що деякі ГМ - культури небезпечні не лише для своїх шкідників, але і для інших комах, що є корисними в природі.

— За даними незалежних експертів, ГМ - культури виділяють значно більше токсинів, ніж звичайні організми. До того ж, комахи-шкідники, скоріш за все, будуть адаптуватися до них перед загрозою вимирання.

— Можливо, ГМ - рослини поступово впливатимуть на видовий склад і чисельність грунтових бактерій, вірусів та тварин у регіоні.

— ГМО становлять ризик для біорізноманіття (у тому числі генетичного), оскільки вони взаємодіють у природі із усім живим, що їх оточує. Вчені визначили декілька проблемних сфер – появу нових шкідників, бур’янів, генетичного забруднення, перехресного запилення генетично модифікованих культур і звичайних, появу нових вірусів та ін. Із появою генетично модифікованих культур часто згадують про “монокультуризацію”, тобто цілком свідому відмову від вирощування всієї різноманітності сільськогосподарських рослин.

Медичні ризики.

— Споживання їжі з ГМО може викликати у людей зміни обміну речовин, складу крові, десенсибілізацію до певних препаратів.

— У продуктах харчової промисловості часто використовуються ферменти, які виробляють геннно−модифіковані організми. Нещодавно швейцарський Федеральний інститут технології довів, що саме ці ферменти є головними винуватцями алергій і астми.

— Можливі негативні наслідки виникнення стійкості до антибіотиків, які застосовує людина для боротьби з інфекціями. Річ у тім, що в процесі перенесення ГМ – матеріалу, біологам необхідно виділити клітини, в які цей матеріал потрапив. Для цього разом з геном, що переноситься, часто переміщується так званий “ген-маркер”, який легко ідентифікувати. У більшості випадків цим геном стає ген стійкості до антибіотика.

— В Йоркській лабораторії харчування було зроблено відкриття про те, ГМ-соя може мати явний негативний вплив на людину, а саме: викликати хвороби шкіри, шлунку та алергію.

— Ще одна проблема таких продуктів - це токсичність, яка полягає в сповільненій дії. Відомо, що термін вияву дії токсичного білка може займати близько 30 років. Його перетворення з корисного на хвороботворний може бути спричинене навіть найменшими змінами амінокислотного складу.

Соціально-економічні ризики.

— Агротехнічно зручніше вирощування ГМ – рослин та складніше оцінити затрати праці, оскільки фермерам потрібні нові навички для їхнього вирощування.

— Використання ГМ - рослин не посприяло очікуваному зменшенню використання пестицидів.

— Середня врожайність ГМ - рослин може бути не вищою, а іноді й нижчою, ніж традиційних культур.

Шкода від генетично-модифікованих організмів для людини науково не доведена, занадто мало часу пройшло для того, щоб робити якісь висновки, та і добровольців для дослідів негусто. Як заявляють учені, ГМО-компоненти вважаються потенційно небезпечними, поки не буде доведено зворотне.

Перша причина застереження до застосування ГМП – це слабка обізнаність з природою цих продуктів. А по-друге, це є результат конкурентної боротьби фірм, які отримують продукти сільського господарства традиційними підходами.

2. Генетично-модифіковані продукти харчування.

Найбільше ГМО виявлене в ковбасних виробах (до 85%), а знайти сосиски або ковбаску без трансгенів – це практично чудо. Особливо щільно насичені генномодифікованою соєю варені ковбаси й сардельки-сосиски. До речі, кишать трансгенами й різні напівфабрикати – пельмені, чебуреки, млинці. Популярних виробників пельменів «Левада» і «Три ведмеді», та й більшість виробників ковбасних виробів викрито у використанні ГМО.

На другому місці по вмісту ГМО розташувалося дитяче харчування. 70% усього дитячого харчування на Україні містить ГМО компоненти. Причому довідатися, що в баночці зі смачним пюре втримується трансген практично нереально, адже на етикетці зазначено «Без ГМО». Серед виробників, які не гидують використанням ГМ компонентів Nestle й Danone, Similac.

Третя позиція в кондитерській і хлібобулочної продукції відводиться сої. ГМ сою додають у печиво й шоколад, борошно, цукерки й морозиво, газування. Ідентифікувати такі добавки для звичайної людини неможливо. Правда, хліб, який довго не черствіє – стовідсотково містить трансгени. Серед компаній, викритих Грінпісом у використанні ГМО, знамениті Маrs і Snickers, Сoca-Cola, Pepsi, Danone, Heinz, Hipp, MacDonalds, Nestle, Stimorol, Wrigleys.

Компанії по вирощуванню ГМО рослин - ASTRA ZENECA (масштабна компанія посівних культур), DuPont (фармацевтична та агрохімічна компанія), MONSANTO (на долю якої припадає 88% всіх ГМ-культур, вирощених в США в 1998 році). Між іншим в 2000 році остання компанія змінила назву на Farmation.

Навчальні завдання

1. Схарактеризуйте, як створюють генетично-модифіковані організми.

2. Користуючись літературними джерелами, опишіть історію розвитку та причини створення генетично-модифікованих організмів.

3. Схарактеризуйте основні напрямки генних модифікацій.

Питання для самоконтролю.

1. Які ви знаєте генетично модифіковані організми?

2. Для чого використовують ГМО?

3. Які переваги створення ГМО?

Література.[1],[5],[14],[15],[18],[24],[28],[29],[30],[33],[34],[41],[42],

[44],[45].

Практична робота № 6. Тканинна інженерія.

1. Отримання антитіл та вакцин на основі тваринних клітин.

2. Використання вирощених штучно тканин у лікуванні опіків та інших травм.

Тканинна інженерія – це галузь біотехнології, в якій застосовуються методи видалення клітин з організму, пересадка їх у штучне поживне середовище, де вони розмножуються до утворення певних тканин.

1. Отримання антитіл та вакцин на основі тваринних клітин.

Кожен живий організм має здатність чинити опір інфекції і долати її. Це здатність називається імунітетом.

При різних хворобах, що викликаються вірусами, спрацьовує захисна реакція людини і допомагає їх побороти. Після віспи, кору, вітрянки в організмі виробляється імунітет до цих захворювань, так що вони більше ніколи не повторюються.

А ось після грипу немає ніякої впевненості, що ви не захворієте знову. Щоб штучно виробити імунітет, необхідно ввести в організм ослаблений вірус. У цьому випадку хвороба протікає в легкій формі. Після одужання людина, на якийсь час, стає до неї несприйнятливою. Ця ін'єкція ослабленого вірусу називається вакцинацією. Вакцина складається із знешкоджених організмів, що викликають цю хворобу. Вони виробляють захисні антитіла, які нейтралізують хвороботворні мікроби. Антитіла – це особливі білки, які виробляються клітинами нашої імунної системи. Вони потрібні для того, щоб боротися з антигенами.

Вакцину можна отримати шляхом інфікування деяких тварин вірусом тієї чи іншої хвороби. Коли вірус зовсім ослабне, він не буде шкодити людині, а тільки викличе підвищення імунітету. Ще один спосіб одержання вакцини – це зробити її з «убитих» або неактивних вірусів. Коли вони вводяться у великій кількості, то стимулюють утворення в організмі антитіл по боротьбі з хворобою. Вакцина при сонній хворобі і грипі виробляється саме цим методом. Іноді імунітет підвищується при ін'єкції активних вірусів в шкіру.

Для одержання вірусних вакцин використовують ембріональні тканини курчати, миші й людини. Найчастіше – курячі ембріони 10–12-добового віку. Вони рекомендовані також для виявлення, ідентифікації та визначення інфікуючої дози вірусів, для отримання антигенних препаратів, що застосовуються в серологічних реакціях. Це протигрипозна вакцина, вакцина проти поліомієліту, кору, кліщового енцефаліту, краснухи тощо.

Курячі яйця інкубують, вибраковують, потім заражають, вводячи вірусний матеріал в ембріон. Отвір закривають розплавленим парафіном і яйця поміщають у термостат з оптимальною температурою для репродукції вірусу. Коли ембріони гинуть - їх дезінфікують, алантоїсну рідину з вірусом відсмоктують і переносять у стерильні ємності. Потім проводять інактивацію вірусу. Зібраний вірусний матеріал піддають сушці. У всьому процесі необхідний жорсткий контроль, стерильність, нешкідливість вірусу. Стерильність передбачає відсутність живого вірусу в убитій вакцині, бактерій та грибів. Нешкідливість та специфічну активність перевіряють спочатку на тваринах, потім на добровольцях.

На курячих ембріонах виготовляють живу протигрипозну, протипаратитну вакцини, вакцину проти жовтої лихоманки.

2. Використання вирощених штучно тканин у лікуванні опіків та інших травм.

З метою заміни або стимуляції регенерації пошкоджених органів чи тканин у тваринних організмів та людини проводять трансплантацію тканин або органів, які були штучно вирощені. Адже імплантати з інертних матеріалів можуть усунути лише фізичні та механічні недоліки пошкоджених тканин, на відміну від тканин, отриманих методами інженерії, які відновлюють і фізіологічні функції.

Усі способи вирощування клітин можуть бути віднесені або до інтактних (не трансформовані за допомогою вірусів), або до вірусотрансформованих клітин.

Перші культивують на щільній адгезивній основі, яка має ефект заякорювання на поверхні стекла, металу чи пластику. Інші добре ростуть у вигляді суспензійних культур.

При доступності до донорських тканин використовують клітини нирок кролів, мавп, собак, 10-14 денні курячі ембріони, легені ембріону людини 12-16 тижнів, клітини епідермісу дорослої людини, мишачі фібробласти, диплоїдні фібробласти людини та ін. Вибрані клітини вирощують в асептичних умовах у спеціальному обладнанні – біореакторах при повільному обертанні системи або повільному хитанні для омивання більшої площі культурального середовища. Клітини занурюють по черзі у рідку фазу та в газоподібну (кисень).

До середовищ для вирощування додають сироватки, що містять гормони, ростові фактори, фактори адгезії, білки, мікроелементи та ін. Зазвичай використовують фетальну бичачу сироватку, сироватку крові новонароджених телят. Зараз створено багато штучних сироваток.

Контроль за ростом клітин проводять за допомогою як прямих підрахунків, так і непрямих (мутність, ядра, загальний білок).

Моношар являє собою адгезивні білки – фібронектини, що забезпечують міжклітинну адгезію, прикріплення клітин до підніжки. Вони направляють переміщення клітин і зв’язування їх з базальними мембранами. Базальні мембрани містять на своїх поверхнях високомолекулярні глікопротеїнові молекули фібронектину. Фіброненктин полімеризується і утворює довгі нитки навколо клітин. Зараз використовують пронектин, який можна застосовувати без додавання сироваток.

Багатомасштабне культивування тваринних клітин у моношарах направлене на отримання найбільшої концентрації клітин у найменшому об’ємі газової фази.

Штучна шкіра для кожного пацієнта вирощується з його власних клітин шкіри. Технологія є дуже перспективною, хоча і дорогою. В даний час на світовому ринку представлені два типи шкіри: одна допомагає відновити верхній епідермальний шар, а інша використовується для реконструкції нижнього шару – дерми. Однією з проблем, яка виникає при використанні штучних тканин − розвиток на пересадженій шкірі різних інфекційних процесів.

Навчальні завдання.

1. Поясніть, як відбувається процес отримання вакцин на основі тваринних клітин.

2. Опишіть процес вирощення тваринних тканин у моношарі.

Питання для самоконтролю

1. Що є вихідним матеріалом для отримання вакцин на основі тваринних клітин?

2. Які вакцини синтезують на основі тваринних клітин?

3. Які є методи вирощення тваринних клітин?

4. Які проблеми виникають при застосуванні штучно вирощеної шкіри?

Література:[1],[7],[13],[22],[25],[26],[29],[32],[40],[44],[53].

Практична робота №7. Виробництво генно-інженерного інтерферону та інсуліну.

1. Генноінженерний інтерферон.

2. Виробництво інсуліну.

1. Генноінженерний інтерферон.

Інтерферон відноситься до важливих захисних білків імунної системи. Відкрито його при вивченні інтерференції вірусів, тобто явища, коли тварини або культури клітин, інфіковані одним вірусом, ставали нечутливими до зараження іншим вірусом. Виявилося, що інтерференція обумовлена білком, який утворюється, і володіє захисними противірусними властивостями.

Інтерферон належить до білків-глікопротеїдів, які синтезуються клітинами імунної системи та сполучної тканини. В залежності від того, якими клітинами синтезується інтерферон, виділяють три його типи: α, β і γ-інтерферони.

Альфа-інтерферон виробляється лейкоцитами, і він отримав назву лейкоцитарного; бета-інтерферон називають фібробластний, оскільки він синтезується фібробластами - клітинами сполучної тканини, а гамма-інтерферон - імунними, так як він виробляється активованими Т-лімфоцитами, макрофагами, тобто імунними клітинами.

Дата добавления: 2014-11-06