Клітинна інженерія - створення нових клітин та отримання тканин, органів й організмів з клітинного матеріалу.
«Клітинна», тому що маніпуляції здійснюються з окремими клітинами, а «інженерія» - конструюються нові клітини на основі їхньої гібридизації, реконструкції та культивування. Перевагами клітинної інженерії є те, що вона дає змогу експериментувати з клітинами, а не з цілими організмами, і навіть отримувати з клітин тканини та організми із заданими властивостями. Так, у вищезгаданому прикладі кісткову тканину й кістки вирощують зі стовбурових клітин, виділених із кісткового мозку чи жирової тканини. Початок стрімкого розвитку клітинної інженерії відносять до 1960-х років, коли було створено перші гібридні клітини (Б. Ефруссі, Г. Харріс, П. Карлсон)
основні методи:
І.Метод культури клітин (тканин) - виділення й перенесення клітин з організму на поживні середовища для отримання культури клітин.
Клітинні культури- генетично однорідні популяції клітин, що ростуть у сталих умовах середовища.
задачі:
1. Генетичні дослідження: визначення мутагенної дії чинників довкілля, діагностики захворювань, картування хромосом...
2. Отримання калюсних культур:
є джерелом лікарських речовин з женьшеню, родіоли рожевої, тощо...
клональне мікророзмноження → оздоровлення та швидке розмноження рідкісних, цінних та новостворених сортів культурних рослин
Іл. Отримання моркви методом культури тканин
Для цього групу клітин з рослини (бруньки, стебла тощо) поміщають у стерильне поживне середовище, де вони «омолоджуються» і починають посилено розмножуватися й рости. Внаслідок поділу клітин виникає своєрідна тканина, яка називається калюсною. З неї, наприклад, можна виростити на живильному середовищі велику кількість клітин женьшеню, родіоли рожевої, діоскореї, які є джерелом лікарських речовин. У селекції рослин застосовується технологія клонального мікророзмноження рослин. Цим способом із невеликих частин рослини отримують до 1 млн рослин на рік. Клональне мікророзмноження використовують для оздоровлення та швидкого розмноження рідкісних, цінних та новостворених сортів культурних рослин. Таким шляхом вже отримують картоплю, грецький горіх, виноград, садові суниці, ремонтантні сорти малини, ожини.
3. Вирощування стовбурових клітин → на їх основі вирощування органів (судин, шкіри, кісток, хрящів...)
лікування бійців АТО → кісткова тканина (методика В. Оксимець...)
Вирощення кісток із стовбурових клітин - результат дослідницької роботи лікарів і біологів Донецького інституту невідкладної і відновної хірургії ім. В. К. Гусака. На сьогодні команда спеціалістів працює в Києві, ставлячи на ноги поранених бійців. Методику, що ґрунтується на клітинний інженерії, розробив В. Оксимець спільно з Д. Зубовим та Р. Васильєвим
ІІ. Метод гібридизації соматичних клітин - поєднання соматичних клітин різних тканин або організмів для отримання нових комбінацій ознак.
1. Технології моноклональних антитіл → наприклад, гібридоми - пухлинні клітини і лімфоцити
Поєднують пухлинні клітини і лімфоцити та отримують гібридоми, що мають властивості обох батьківських клітинних ліній: подібно до ракових клітин вони здатні необмежений час ділитися, подібно до лімфоцитів - синтезувати моноклональні антитіла певної специфічності, що їх застосовують у медицині.
2. Створення химерних організмів:
Химери - організми, які мають спадково неоднакові клітини.
щеплення рослин (троянди на шипшині, груші на яблуні...)
злиття ембріонів на ранніх стадіях ( химерні миші...)
Іл. Схема створення химерних мишей методом злиття ембріонів
Поєднання клітин різних видів чи різних зародків на ранніх стадіях їхнього розвитку є основою технології отримання химерних клітин і химерних організмів. Отримання та дослідження химерних клітин (наприклад, гібридних клітин миші й курки, людини й миші) використовують для картування генів, вивчення сумісності тканин у разі трансплантації органів, розуміння причин виникнення пухлин тощо. У природі химерні організми зазвичай виникають унаслідок соматичних мутацій чи порушення мітозу (природні химери, що їх називають мозаїками). Штучні химери отримують завдяки тканинній трансплантації у тварин або щеплення у рослин.
2.Ембріональне клонування - утворенням химерних ембріонів шляхом поєднання бластомерів, взятих із зародків різних організмів.
У 1996 р. генетикам з Рослінського інституту, що біля Единбурга (Шотландія), вдалося створити першу в світі тварину шляхом клонування - легендарну вівцю Доллі. При цьому вчені використали клітину молочної залози дорослої вівці як донора ядра, з яйцеклітини вилучили власне ядро і замінили ядром клітини молочної залози однієї і тієї самої вівці. Потім виростили бластоцисту і пересадили її до матки тієї самої вівці. І ця вівця народила «доньку» на ім’я Доллі, яка була клоном материнського організму. Була також клонована трансгенна вівця Поллі з активним геном одного з чинників зсідання крові людини, при цьому продукт цього гена виділявся з молоком. Під час клонування кіз було створено ГМО, у яких активно працював ген людського тромбіну. Таким чином, клоновані трансгенні організми можуть слугувати живим «фармацевтичним заводом», який природним шляхом виробляє ті чи інші речовини, що їх використовують для лікування захворювань людини. Вчені виростили перші в світі ембріони-химери, що складаються з клітин людини й свині. Ці ембріони можуть допомогти створити технологію вирощування людських органів всередині тварин.
клітинна інженерія як наукова галузь займається конструюванням клітин і організмів із заданими властивостями
досягнення клітинної інженерії використовують для розв'язування широкого кола теоретичних й практичних проблем біології, медицини, сільського господарства, селекції
клонування організмів пов'язане з маніпуляціями на рівні клітин для отримання нащадків однієї клітини або одного організму.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Біологія + Практика
Як показує життя, в природі можливо все. Наприклад, ось таке миле й симпатичне створіння на прізвисько Венера. Забарвлення шерсті Венери створено самою природою. Однак крім забарвлення мордочки у Венери ще й різні очі! Одне око рудувате, а інше - небесно-блакитне. Як могло виникнути в природі таке створіння?
СТАВЛЕННЯ
Біологія + Наука
Доктор Мічіо Кайку в своїй праці «Фізика майбутнього» писав: «У майбутньому продовження тривалості життя не залежатиме від легендарного фонтану молодості. Імовірніше, цього досягатимуть, поєднуючи такі методи: вирощування нових органів на заміну старим, що зносилися чи захворіли, за допомогою клітинної інженерії і стовбурових клітин». Застосуйте знання та оцініть перспективи та наслідки розвитку клітинної інженерії.
РЕЗУЛЬТАТ
Оцінка
Завдання для самоконтролю
1-6
1. Що таке клітинна інженерія? 2. Назвіть методи клітинної інженерії. 3. Наведіть приклади цитотехнології. 4. Хто такі химерні організми? 5. Що таке клонування? 6. Наведіть приклади клонованих організмів.
7-9
7. Чим займається клітинна інженерія? 8. Які досягнення клітинної інженерії? 9. Чому клонування організмів є методом клітинної інженерії?
