Завдяки бурхливому розвитку та значній кількості досліджень, які проводяться з використанням методу клітинної інженерії, він трансформувався в окрему галузь біотехнології і біологічної науки в цілому. Клітинна інженерія — це самостійна галузь біологічних та медичних наук, в завдання входить створення нових, не існуючих раніше в природі клітин із заданими властивостями. До недавнього часу клітинну інженерію вважали галуззю генетичної інженерії, однак, за останнє десятиліття, враховуючи наявність власних методів, конкретних цілей та завдань, вона виділилассь як самостійна область біологічних та медичних наук [Cассон, 1987]. Історично клітинна інженерія пройшла наступні етапи: 1) розробка методів штучного злиття клітин, що ростуть в культурі; 2) отримання реконструйованих клітин шляхом злиття – об’єднання ядра та цитоплазми від різних клітин у раніше невідомих комбінаціях; 3) ефективна трансфекція соматичних та статевих клітин. У завдання клітинної інженерії входить створення визначеними методами гібридних клітин. Розрізняють наступні гібридні клітини:

1) Типові гібридні клітини: гетерокаріон – це гібридна клітина, яка містить у своїй цитоплазмі два або декілька різних чи однакових ядер. Гетерокаріони не діляться; синкаріон – це гібридна клітина, в якій пройшло об’єднання хромосом різних клітин в одне ядро. Синкаріон часто дає початок проліферуючому клітинному клону.

2) Особливі типи гібридних клітин:. а) гібридна клітина, що включає в себе каріопласт (ядро, оточене тонким шаром цитоплазми) + цитопласт (без’ядерна цитоплазма); б) цибрид — гібридна клітина, що включає в себе цілу клітину + цитопласт іншої клітини; в) каріобрид — гібридна клітина, що включає в себе цілу клітину + каріопласт іншої клітини [Герасименко, 1989].

Основні методи злиття клітин

1. Використання інактивного вірусу Сендай, який відноситься до групи вірусів парагрипу, який інактивований УФ–випромінюванням. Цей метод вже майже не використовується (лише у тих випадках, коли клітини іншими методами не зливаються — при роботі з ядерними еритроцитами птахів).

2. Основний метод — використання поліетиленгліколю (ПЕГ). Це стандартний спосіб, який використовується при злитті клітин тварин та рослин, між собою та один з одним. При отриманні гібридом.

3. Злиття клітин з використанням лазерного та нейтронного опромінення.

4. Електрозлиття — клітини попередньо зближені між собою, піддають впливу електричного поля; спочатку проходить об'єднання мембран, потім об’єднуються цитоплазми і формується гібридна клітина.

Нові методи злиття

1. Авдин – біоновий метод. Клітини одного типу (мієлома) з'єднують з авдином, клітини іншого типу (імунні лімфоцити) безпосередньо або через антитіла з'єднують з біотином (вітамін Н). Такі мічені клітини у суспензії з'єднуються попарно і в результаті дії електричного поля, в яке їх поміщають, утворюються гібридомні клітини.

2. Метод проточної цитометрії. Цей метод застосовують:

А) для виділення клітин, що знаходяться на певній стадії клітинного циклу та їх синхронізації. Отримані таким шляхом клони життєздатні і дають початок клітинним клонам; б) для відбору (селекції гібридних клітин). Не всі клітини, що піддаються різним впливам для злиття, зливаються. Для видалення клітин, що не злилися, суміш гібридних і клітин, що не злилися, вирощують на селективному середовищі, де виживають лише гібридні клітини [Герасименко, 1989].

Досягнення клітинної інженерії: отримання довгоживучих гібридних клітин, у тому числі, клонів, що розмножуються; встановлення правила комплементації генів у гібридних соматичних клітинах; формулювання поняття про гени “розкоші” і гени “необхідності” та встановлення правила пригнічення функцій генів “розкоші” у гібридах; встановлення факту вибіркової втрати хромосом (сегрегації) у міжвидових гібридах та розробка підходів координування даного процесу; реконструкція клітин, створення реконструюваних клітин (гібридів та каріогібридів); отримання фактів про позитивний та негативний контроль проліферації гібридних клітин; отримання гібридних клітин між віддаленими організмами різних видів, класів та царств (наприклад, гібридів клітин рослин і тварин; гібридів тварин та дріжджів).

Першим практичним застосування досягнень клітинної інженерії стала розробка гібридомної технології та отримання з її допомогою моноклональних антитіл. Другим практичним застосуванням досягнень клітинної інженерії є доказ можливості направленої генетичної трансформації соматичних та статевих клітин тварин і рослин та отримання таким шляхом клітин-продуцентів заданих білкових продуктів.

Гібридома

Гібридома — це результат злиття злоякісних клітин та секретуючих імуноглобуліни клітин імуної системи. Гібридома має ряд селективних переваг: тривале розмноження в культурі; здатність синтезувати моноклональні антитіла [Cассон, 1987]. Мілетейн та його працівник Келер лабораторії молекулярної біології Медичної науково–дослідної ради Кембріджського університету першими запропонували спосіб отримання гібридом. Келер запропонував злити мієломну клітину з лімфоцитами із популяції, яка б мала попередній контакт з певним антигеном. За його розрахунками, отримана таким чином клітина повинна синтезувати антитіла відповідної специфічності, і одночасно володіти здатністю до необмеженого росту, як це характерно для злоякісної мієломної батьківської клітини. У 1974 р. Келеру вдалось отримати гібридому, що мала здатність продукувати антитіла певної специфічності — моноклональні антитіла — внаслідок злиття клітин мієломи та лімфоцитів селезінки миші, яка була імунізована еритроцитами барана у присутності поліетиленгліколю [Cассон, 1987].

Застосування моноклональних антитіл

Гібридома – це один із варіантів використання культури клітин в цілях біотехнології. З допомогою гібридомної біотехнології стає можливою регуляція імунної відповіді завдяки отриманню моноклональних антитіл заданої специфічності. Гібридоми можна зберігати у замороженому стані. У деяких інститутах та лабораторіях для наукових цілей створені гібридомні банки.

Моноклональні антитіла використовують:

1) для ідентифікації певного гормону, вірусних або бактеріальних антигенів, антигенів групи крові та тканниних антигенів;

2) для визначення доз ліків;

3) для «впізнавання» злоякісних пухлин товстої та прямої кишки, діагностики деяких форм раку щитовидної залози, епітеліальної форми раку.

4) для виділення біологічно активних речовин (білків, гормонів, токсинів) із складних сумішей;

5) для нейтралізації дії лімфоцитів, що відповідають за відторгнення трансплантанту, а також аутоантитіл, які утворюються при аутоімунних захворюваннях (деякі форми діабету, розсіяний склероз, ревматичні хвороби).

6) у поєднанні з лікарськими препаратами моноклональні антитіла можуть значно посилювати ефективність дії останніх на клітини-мішені, дозволяючи при цьому уникати серйозних побічних явищ, які, як правило, супроводжують хіміотерапію раку.

7) для діагностики та лікування захворювань, які викликаються патогенами, перш за все мікроорганізмами та їх токсинами.

8) для діагностики вагітності, виявлення схильності до діабету, ревматоїдного артриту, спадкових захворювань [Герасименко, 1989].