Культура клітин і тканин
КУЛЬТУРА КЛІТИН І ТКАНИН, клітини, шматочки тканин або зачатків органів, вирощені поза організмом (in vitro). В основі вирощування клітин і тканин лежить суворе дотримання стерильності і використання спеціальних поживних середовищ, які забезпечують підтримку життєдіяльності культивованих клітин і максимально схожих з середовищем, з якої клітини взаємодіють в організмі. Метод отримання культури клітин і тканин є одним з найважливіших в експериментальної біології. Культури клітин і тканин можуть бути заморожені і зберігатися тривалий час при температурі рідкого азоту (-196 ° С). Основний експеримент по культивуванню клітин тварин провів американський учений Р. Гаррісон в 1907 році, помістивши шматочок зачатка нервової системи зародка жаби в згусток лімфи. Клітини зачатка залишалися живими кілька тижнів, з них виростали нервові волокна. Згодом метод був удосконалений А. Каррелем (Франція), М. Берроуз (США), А. А. Максимовим (Росія) та іншими вченими, які використовували в якості поживного середовища плазму крові і витяжку з тканин зародка. Надалі успіхи в отриманні культури клітин і тканин були пов'язані з розробкою середовищ певного хімічного складу для культивування різних типів клітин. Зазвичай вони містять солі, амінокислоти, вітаміни, глюкозу, фактори росту, антибіотики, попереджають зараження культури бактеріями і мікроскопічними грибами. Початок створенню методу культури клітин і тканин у рослин (на шматочку флоеми моркви) належить Ф. Стюардом (США) в 1958.
Для культивування клітин тварин і людини можуть бути використані клітини різного походження: епітеліальні (печінка, легені, молочна залоза, шкіра, сечовий міхур, нирка), сполучнотканинні (фібробласти), скелетні (кістка і хрящі), м'язові (скелетні, серцева і гладкі м'язи ), нервової системи (гліальні клітини і нейрони), залізисті клітини, що секретують гормони (наднирники, гіпофіз, клітини острівців Лангерганса), меланоцити і різні типи пухлинних клітин. Виділяють 2 напрямки їх культивування: культура клітин і органна культура (культура органів і тканин). Для отримання культури клітин - генетично однорідної швидко пролиферирующей популяції - шматочки тканини (зазвичай близько 1 мм 3) витягують з організму, обробляють відповідними ферментами (для руйнування міжклітинних контактів) і утворюється суспензію поміщають в живильне середовище. Культури, отримані з ембріональних тканин, характеризуються кращою виживанням і більш активним ростом (через низький рівень диференціювання і наявності стовбурових клітин-попередників в ембріонах) в порівнянні з відповідними тканинами, взятими з дорослого організму. Нормальні тканини дають початок культурам з обмеженим часом життя (так звану межу Хейфліка), тоді як культури, отримані з пухлин, здатні пролиферировать необмежено довгий час. Однак навіть в культурі нормальних клітин деякі клітини спонтанно імморталізуются, тобто стають безсмертними. Вони виживають і дають початок клітинним лініях з необмеженим терміном життя. Початково клітинна лінія може бути отримана з популяції клітин або з окремої клітини. В останньому випадку лінію називають клоновій, або клоном. При тривалому культивуванні під впливом різних факторів властивості нормальних клітин змінюються, відбувається трансформація, основними ознаками якої є порушення морфології клітин, зміна числа хромосом (анеуплоїдія). При високому ступені трансформації введення таких клітин тварині може викликати утворення пухлини. В органної культурі зберігаються структурна організація тканини, міжклітинні взаємодії, підтримується гістологічна та біохімічна диференціювання. Тканини, залежні від гормонів, зберігають чутливість до них і характерні відповіді, залізисті клітини продовжують секретувати специфічні гормони і т.д. Такі культури вирощують в культуральному посудині на плотиках (паперових, мілліпоровие) або на металевій сітці, плаваючих на поверхні живильного середовища.
У рослин культивування клітин засноване, в загальному, на тих же принципах, що і у тварин. Відмінності ж в способах культивування визначаються структурними та біологічними особливостями клітин рослин. Більшість клітин рослинних тканин мають тотипотентностью: з однієї такої клітини при певних умовах може розвинутися повноцінне рослина. Для отримання культури рослинних клітин використовується шматочок будь-якої тканини (наприклад, каллуса) або органу (кореня, стебла, листка), в якому присутні живі клітини. Його поміщають на поживне середовище, що містить мінеральні солі, вітаміни, вуглеводи і фітогормони (найчастіше цитокіни і ауксини). Рослинні культури підтримують при температурах від 22 до 27 ° С, в темряві або при освітленні.
Культури клітин і тканин знаходять широке застосування в різних областях біології і медицини. Культивування соматичних клітин (всі клітини органів і тканин за винятком статевих) поза організмом визначило можливість розвитку нових способів вивчення генетики вищих організмів з використанням, поряд з методами класичної генетики, методів молекулярної біології. Найбільший розвиток отримала молекулярна генетика соматичних клітин ссавців, що пов'язано з з'явилася можливістю постановки прямих експериментів з клітинами людини. Культуру клітин і тканин використовують при вирішенні таких общебиологических проблем, як з'ясування механізмів експресії генів, раннього ембріонального розвитку, диференціювання і проліферації, взаємодії ядра і цитоплазми, клітин із середовищем, адаптації до різних хімічних і фізичних дій, старіння, злоякісної трансформації та ін. Її застосовують для діагностики і лікування спадкових захворювань. Як тест-об'єктів клітинні культури є альтернативою використанню тварин при випробуванні нових фармакологічних засобів. Вони необхідні при отриманні трансгенних рослин, клонального розмноження. Важливу роль клітинні культури грають в біотехнології при створенні гібридів, виробництві вакцин і біологічно активних речовин.
Дивись також Клітинна інженерія.
О. П. Кісурін-Евгеньева.