Благодаря бурному развитию и значительному количеству исследований, проводимых с использованием метода клеточной инженерии, он трансформировался в отдельную отрасль биотехнологии и биологической науки в целом. Клеточная инженерия-это самостоятельная отрасль биологических и медицинских наук, в задачу входит создание новых, не существующих ранее в природе клеток с заданными свойствами. До недавнего времени клеточная инженерия считалась отраслью генетической инженерии, однако за последнее десятилетие, учитывая наличие собственных методов, конкретных целей и задач, она выделялась как самостоятельная область биологических и медицинских наук [Сассон, 1987]. Исторически клеточная инженерия прошла следующие этапы: 1) разработка методов искусственного слияния клеток, растущих в культуре; 2) Получение реконструированных клеток путем слияния – объединения ядра и цитоплазмы от различных клеток в ранее неизвестных комбинациях; 3) эффективная трансфекция соматических и половых клеток. В задачи клеточной инженерии входит создание определенными методами гибридных клеток. Различают следующие гибридные клетки:

1) типичные гибридные клетки: гетерокарион – это гибридная клетка, которая содержит в своей цитоплазме два или несколько разных или идентичных ядер. Гетерокарионы не делятся; синкарион-это гибридная клетка, в которой прошло объединение хромосом разных клеток в одно ядро. Синкарион часто дает начало пролиферирующему клеточному клону.

2) особые типы гибридных клеток:. а) гибридная клетка, включающая в себя кариопласт (ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы) + цитопласт (безъядерная цитоплазма); б) цибрид — гибридная клетка, включающая в себя целую клетку + цитопласт другой клетки; в) кариобрид — гибридная клетка, включающая в себя целую клетку + кариопласт другой клетки [Герасименко, 1989].

Основные методы слияния клеток

1. Использование инактивированного вируса Сендай, который относится к группе вирусов парагриппа, который инактивирован УФ–излучением. Этот метод уже почти не используется (лишь в тех случаях, когда клетки другими методами не сливаются — при работе с ядерными эритроцитами птиц).

2. Основной метод-использование полиэтиленгликоля (ПЭГ). Это стандартный метод, используемый при слиянии клеток животных и растений, друг с другом и друг с другом. При получении гибридом.

3. слияние клеток с использованием лазерного и нейтронного облучения.

4.Электроразлитие — клетки предварительно сближены между собой, подвергают воздействию электрического поля; сначала проходит объединение мембран, затем объединяются цитоплазмы и формируется гибридная клетка.

Новые методы слияния

1. Авдин-бионовый метод. Клетки одного типа (миелома) соединяют с авдином, клетки другого типа (иммунные лимфоциты) напрямую или через антитела соединяют с биотином (витамин Н). Такие меченые клетки в суспензии соединяются попарно и в результате действия электрического поля, в которое их помещают, образуются гибридомные клетки.

2. Метод проточной цитометрии. Этот метод применяют:

А) для выделения клеток, находящихся на определенной стадии клеточного цикла и их синхронизации. Полученные таким путем клоны жизнеспособны и дают начало клеточным клонам; б) для отбора (селекции гибридных клеток). Не все клетки, подверженные различным воздействиям слияния, сливаются. Для удаления не слившихся клеток смесь гибридных и не слившихся клеток выращивают на селективной среде, где выживают только гибридные клетки [Герасименко, 1989].

Достижения клеточной инженерии: получение долгоживущих гибридных клеток, в том числе, клонов, размножающихся; установление правила комплементации генов в гибридных соматических клетках; формулирование понятия о генах “роскоши” и генах "необходимости" и установление правила угнетения функций генов "роскоши" в гибридах; установление факта выборочной потери хромосом (сегрегации) в межвидовых гибридах и разработка подходов координирования данного процесса; реконструкция клеток, создание реконструируемых клеток( гибридов и кариогибридов); получение фактов о положительном и отрицательном контроле пролиферации гибридных клеток; получение гибридных клеток между отдаленными организмами различных видов, классов и царств (например, гибридов клеток растений и животных; гибридов животных и дрожжей).

Первым практическим применением достижений клеточной инженерии стала разработка гибридомной технологии и получение с ее помощью моноклональных антител. Вторым практическим применением достижений клеточной инженерии является доказательство возможности направленной генетической трансформации соматических и половых клеток животных и растений и получения таким путем клеток-продуцентов заданных белковых продуктов.

Гибридома

Гибридома-это результат слияния злокачественных клеток и секретирующих иммуноглобулины клеток иммуной системы. Гибридома имеет ряд селективных преимуществ: длительное размножение в культуре; способность синтезировать моноклональные антитела [Сассон, 1987]. Милетейн и его сотрудник Келер из лаборатории молекулярной биологии медицинского исследовательского совета Кембриджского университета первыми предложили способ получения гибридом. Келер предложил слить миеломную клетку с лимфоцитами из популяции, которая ранее контактировала с определенным антигеном. По его расчетам, полученная таким образом клетка должна синтезировать антитела соответствующей специфичности, и одновременно обладать способностью к неограниченному росту, как это характерно для злокачественной миеломной родительской клетки. В 1974 году Келеру удалось получить гибридому, обладающую способностью продуцировать антитела определенной специфичности — моноклональные антитела — в результате слияния клеток миеломы и лимфоцитов селезенки мыши, которая была иммунизирована эритроцитами барана в присутствии полиэтиленгликоля [Сассон, 1987].

Применение моноклональных антител

Гибридома-это один из вариантов использования культуры клеток в целях биотехнологии. С помощью гибридомной биотехнологии становится возможной регуляция иммунного ответа благодаря получению моноклональных антител заданной специфичности. Гибридомы можно хранить в замороженном состоянии. В некоторых институтах и лабораториях для научных целей созданы гибридомные банки.

Моноклональные антитела используют:

1) для идентификации определенного гормона, вирусных или бактериальных антигенов, антигенов группы крови и тканевых антигенов;

2) для определения доз лекарств;

3) для» узнавания " злокачественных опухолей толстой и прямой кишки, диагностики некоторых форм рака щитовидной железы, эпителиальной формы рака.

4) для выделения биологически активных веществ (белков, гормонов, токсинов) из сложных смесей;

5) для нейтрализации действия лимфоцитов, отвечающих за отторжение трансплантанта, а также аутоантител, которые образуются при аутоиммунных заболеваниях (некоторые формы диабета, рассеянный склероз, ревматические болезни).

6) в сочетании с лекарственными препаратами моноклональные антитела могут значительно усиливать эффективность действия последних на клетки-мишени, позволяя при этом избегать серьезных побочных явлений, которые, как правило, сопровождают химиотерапию рака.

7) для диагностики и лечения заболеваний, вызываемых патогенами, прежде всего микроорганизмами и их токсинами.

8) для диагностики беременности, выявления склонности к диабету, ревматоидному артриту, наследственным заболеваниям [Герасименко, 1989].