Клеточная инженерия

КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, совокупность методов клеточной биологии, позволяющих конструировать клетки с новыми свойствами. Клеточная инженерия возникла в конце 19 века, когда впервые попытались выращивать изолированные кусочки растительных тканей на питательной среде. В 1907 году американскому биологу Р. Гаррисону удалось культивировать в капле лимфы клетки зачатка нервной системы зародыша лягушки. В 1-й четверти 20 века был предложен метод выращивания клеток животных в плазме крови (смотри Культура клеток и тканей). Позднее разработаны приёмы получения различных вариантов культур клеток растений, животных и человека, методы гибридизации, переноса внутрь клеток отдельных органелл или белков, конструирования органелл, генетической инженерии.

Основополагающим методом клеточной инженерии, наряду с культурой клеток и тканей, является метод гибридизации - слияния отдельных клеток (или их фрагментов), выращенных в условиях культивирования или выделенных из организма; он позволяет объединять клетки организмов, принадлежащих различным видам и даже царствам (например, клетки моркови с клетками человека). С его помощью можно изменять как генетический аппарат клеток, так и их плоидность (число хромосомных наборов). Он даёт возможность комбинировать органеллы разного происхождения (например, ядра, центросомы, митохондрии) в цитоплазме слившейся клетки. При объединении ядерного фрагмента одной клетки (кариопласта) с цитоплазматическим фрагментом другой клетки (цитопластом) образуется реконструированная клетка. Технология переноса ядра, извлечённого из соматической клетки, внутрь яйцеклетки, из которой предварительно удалено собственное ядро, лежит в основе клонирования организмов. Введение конструкций, состоящих из фрагментов ДНК, позволяет изменять геном клетки таким образом, что в ней происходит либо гиперэкспрессия некоторых генов, либо прекращение экспрессии ряда генов, либо экспрессия чужеродных для данной клетки генов. Используя такие приёмы, можно получить как трансгенные клетки для выращивания вне организма, так и трансгенные организмы с заданными свойствами. Введение в клетки определённых фрагментов РНК (её называют интерферирующей РНК) приводит к прекращению экспрессии тех или иных генов на короткое или продолжительное время.

Клеточная инженерия используется для решения как многих теоретических проблем клеточной биологии (изучения взаимодействия ядра и цитоплазмы, механизма клеточной дифференцировки и регуляции клеточного цикла, превращения нормальной клетки в опухолевую и др.), так и практических задач медицины и сельского хозяйства. Являясь составной частью биотехнологии, клеточная инженерия применяется для получения высокопродуктивных линий клеток, образующих моноклональные антитела (смотри Гибридомы), создания новых форм растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды, болезням и вредителям, с ускоренным ростом, большей продолжительностью хранения плодов, улучшением их качества и увеличением количества. Она даёт возможность сохранять генотипы отдельных организмов и создавать банки генофондов целых видов, получать вакцины (например, против кори, полиомиелита), моделировать ткани (тканевая инженерия) и органы, которые могут служить материалом для трансплантации, позволяет преодолеть многие проблемы биоэтики, связанные с умерщвлением животных. Клеточные конструкции, выращенные вне организма, при введении в организм могут, например, усиливать рост кровеносных сосудов или нервных отростков в поражённых участках организма, заменять суставы или способствовать восстановлению кожных покровов, повреждённых в результате ожогов или других травм.

Лит.: Рингерц Н., Сэвидж Р. Гибридные клетки. М., 1979; Клеточная инженерия. М., 1987; Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. М., 1991; Волова Т. Г. Биотехнология. Новосиб., 1999.