Вирощування клітин в культуральному середовищі

Приклади клітинних культур — високоефективних продуцентів цінних сполук

(за О. Sahai, М. Knuth, К. Hahlbrock)

Вид рослини	Цільовий продукт	Передбачуване застосування
Lithospermum erithrorhizon (горобейник)	Шиконін та його похідні	Червоний пігмент, використовуваний у косметиці як «біологічна губна помада», антибактеріальний агент, використовуваний при лікуванні ран, опіків, геморою
Nicotiana tabacum (тютюн)	Убіхінон-10	Важливий компонент дихального і фотосинтетичного ланцюгів переносу електронів, застосовуваний як вітамін і в аналітичних цілях
Глутатіон	Учасник багатьох окисно-відновних реакцій у клітині, прирівнюється до вітаміну
Morinda citrifolia	Антрахінони	Сировина для лакофарбової промисловості
CoIeus blumei	Розмаринова кислота	Жарознижувальний засіб
Berberis stolonifera (барбарис)	Ятроризин	Спазмолітичний лікарський засіб

Клітинні культури — це генетично однорідні популяції клітин, що ростуть у постійних умовах оточуючого середовища. Це можуть бути штами нормальних клітин людини, тварин, рослин або тканин злоякісних пухлин.

Клітини звичайно поміщають у скляні посудини, звідси і дослідження отримали назву вивчення in vitro (від лат. in — в, vitro — скло), хоча тепер частіше культури вирощують у пластмасових посудинах. Виділені з тканин клітини інкубують при температурі +38 °C +39 °C (для клітин тваринного і людського організмів) та при +22 °C +28 °C (для рослинних клітин) у живильному середовищі відповідного складу. Клітини тоді ростуть у вигляді суспензії або моношару. Суспензійна культура — це вирощування окремих клітин або невеликих їх груп у завислому стані у рідкому живильному середовищі з використанням апаратури, що забезпечує їх аерацію і перемішування. Характерною особливістю суспензійних культур є їх морфологічна та біохімічна гетерогенність. Клітинна популяція містить клітини, які відрізняються за розміром і формою.

Застосування у цитології

У цитології даний метод зручний тим, що клітини в культурі легко доступні для різних біохімічних маніпуляцій. При роботі з ними радіоактивні речовини, отрути, гормони та ін. можуть бути введені у потрібній концентрації протягом необхідного періоду часу. Кількість цих речовин може бути на порядок менше, ніж при експерименті на тварині. Зникає загроза того, що речовина буде метаболізована печінкою, екскретована нирками або відкладеться у м'язах. Це забезпечує отримання реальних значень швидкості дії речовини на клітину або її засвоєння клітиною.

Для дослідження живих рослинних клітин використовують культуру ізольованих протопластів. Ізольовані протопласти можна визначити як «голі» клітини рослин, оскільки клітинна стінка видаляється механічним або ферментативним способом. Система ізольованих протопластів дає можливість вести селекцію на клітинному рівні, працювати у малому об'ємі з великою кількістю індивідуальних клітин, отримувати нові форми рослин шляхом прямого перенесення генів, отримувати соматичні гібриди між віддаленими у систематичному відношенні видами. Оскільки в ізольованих протопластах одразу починається регенерація клітинної оболонки, то вони є зручним об'єктом для вивчення формування целюлозних мікрофібрил.

Застосування у вірусології

У вірусології культури клітин використовуються дуже широко, оскільки з ними порівняно легко працювати у лабораторії, на відміну від інших методів — вирощування вірусів на курячих ембріонах або у організмі живих тварин. Крім того на моношарі клітинної культури можна добре вивчити цитопатичну дію вірусів, за утворенням внутрішньо-клітинних включень, бляшок, у реакціях гемадсорбції й гемаглютинації та за кольоровою пробою. При роботі з культурами клітин суттєві результати можуть бути отримані при роботі з невеликою кількістю культур. Експерименти, які потребують для підтвердження того чи іншого факту сотні або тисячі лабораторних тварин можуть бути з рівною статистичною достовірністю поставлені на такій же кількості культур клітин. Таким чином при лабораторії не треба тримати віварій і відсутні етичні аспекти поводження з хворими тваринами.

Також вивчається трансформація клітин вірусами, механізм якої подібний до механізму виникнення злоякісних пухлин.

Застосування у фармакології

Культури клітин широко застосовуються для тестування дії речовин, які можуть бути використані в якості лікарських препаратів. Попри те, що результати, отримані на культурах клітин не можна екстраполювати на весь організм, не викликає сумніву, що якщо та чи інша речовина порушує діяльність клітин з кількох різних лініях культур, то необхідно очікувати негативного ефекту і при введенні цієї речовини у організм.

Застосування у біотехнології

Специфічні культури клітин є цінним джерелом гормонів та інших біологічно активних речовин. Вже зараз вони застосовуються для виробництва противірусного білку інтерферону.

Застосування у генетиці

У генетиці здатність клітин до росту у культурі використовується у наступних напрямках:

Клонування

Зберігання клітин

Отримання мутантних клітин та робота з ними

Типи культур клітин

1. Первинно-трипсинізовані — отримують із подрібнених тканин людини та тварин шляхом їх обробки трипсином чи іншими ферментами. Витримують лише 5-10 поділів (пасажів).

2. Перещеплювані — клітини, які набули здатності до безмежного розмноження, оскільки є похідними пухлин людини та тварин.

3. Напівперещеплювані (диплоїдні) — можуть витримувати до 100 пасажів, зберігаючи при цьому вихідний диплоїдний набір хромосом.

Дата добавления: 2014-11-20