Метод генетики

Метод генетики соматических клеток основан на размножении соматических клеток в искусственных условиях и позволяет анализировать генетические процессы в отдельных клетках и использовать их для изучения генетических закономерностей целостного организма. Благодаря быстрому размножению на питательных средах соматические клетки могут быть получены в количествах необходимых для анализа. Они успешно клонируются, давая генетически идентичное потомство. Разные клетки могут, сливаясь, образовывать гибридные клоны. Они легко подвергаются селекции на специальных питательных средах. Все это позволяет использовать культуры соматических клеток, полученные из материала биопсий (кровь, кожа, опухолевая ткань, ткань эмбриона) для генетических исследований человека. При этом используются следующие приемы: культивирование, клонирование, селекция, гибридизация. Клонирование позволяет получить достаточное количество клеточного материала для цитогенетических, биохимических, иммунологических и других исследований. Клонирование (получение потомков одной клетки) дает возможность проводить в генетически идентичных клетках биохимический анализ наследственно обусловленных процессов. Селекция соматических клеток с помощью искусственных сред используется для отбора клеток с определенными мутантными свойствами или другими характеристиками. Гибридизация соматических клеток представляет собой слияние совместно культивируемых клеток разных типов, образующих гибридные клетки со свойствами обоих родительских видов. Для гибридизации могут использоваться клетки разных индивидов, а также клетки животных. Гибридные клетки, содержащие два полных генома, при делении могут утрачивать хромосомы одного из видов. Таким образом, можно получить клетки с желаемым набором хромосом, что дает возможность изучать сцепление генов и их локализацию в определенных хромосомах. Методы генетики соматических клеток позволяют изучать механизмы первичного действия и взаимодействия генов, регуляцию генной активности. Предоставляют возможность лучше представить патогенез на биохимическом и клеточном уровнях. Развитие этих методов определило возможность точной диагностики наследственных болезней в пренатальном периоде.

Клонирование  – перенос ядер соматических клеток— технология создания клетки, которая ведет себя наподобие эмбриональной стволовой клетки, но содержит генетический материал, полученный от взрослой клетки. Процесс начинается с оплодотворенной яйцеклетки и соматической клетки, взятой от взрослого организма. Донор оплодотворенной яйцеклетки и донор соматической клетки не должен быть одним и тем же индивидуумом. Ядро оплодотворенной яйцеклетки удаляется и заменяется ядром соматической клетки. Соматическая клетка теоретически может быть любым типом клетки: от костного мозга до кожи. Яйцеклетка развивается в зиготу, а линия эмбриональных стволовых клеток образуется из бластоцита, как и в случае развития любой линии эмбриональных стволовых клеток. Однако теоретически вы можете имплантировать новую яйцеклетку с ядром соматической клетки в матку, и она разовьется в целостный организм (клон), полностью идентичный организму, от которого была получена соматическая клетка.

Перенос ядер соматических клеток интенсивно использовался при  клонировании животных. В 1996 году родилась овечка Долли — первый успешный клон, произошедший от клетки взрослого  организма. С тех пор с использованием той же технологии ученые клонировали  тысячи особей крупного рогатого скота, мышей и других животных. Клонирование Долли возбудило дискуссию о  значении и смысле жизни, которая  не утихает и до сегодняшнего дня.

Установлено, что клетки, зараженные каким-нибудь вирусом, могут сливаться с здоровыми клетками и образовывать гигантские многоядерные клетки.

Эти наблюдения были использованы при разработке техники гибридизации соматических клеток. Для гибридизации используется вирус Сендай, обладающий способностью сливать клетки между собой. В результате обработки этого вируса ультрафиолетовыми лучами или алкилирующим мутагеном удается повредить его РНК и оставить неповрежденной белковую оболочку. Такой инактивированный вирус утрачивает свои инфекционные свойства, но сохраняет способность сливать соматические клетки. С помощью инактивированного вируса Сендай удалось повысить выход гибридных клеток в несколько тысяч раз. При внесении инактивированного вируса Сендай в смешанную культуру двух типов клеток з некотором количестве образуются многоядерные гибридные клетки — гетерокарионы, содержащие в общей цитоплазме ядра обеих родительских клеток; Большинство многоядерных гетерокарионов быстро погибает, но те из них, которые содержат по одному ядру обеих исходных клеток, часто выживают и размножаются делением. После митоза и деления цитоплазмы из двухъядерного гетерокариона образуются две одноядерные клетки (синкарионы), то есть настоящие гибридные соматические клетки.

Используя вирус Сендай, удалось осуществить слияние клеток абсолютно разных видов организмов и тканей. В качестве родительских брали самые разные клетки животных, человека и бактерий При слиянии клеток разных видов животных были получены межвидовые гибриды клеток мыши и человека, крысы и человека, человека и китайского хомячка, человека и курицы, человека и москита, крысы и мыши, мула и мыши и др. Оказалось возможным также гибридизировать клетки разных тканей или нормальные клетки с опухолевыми. Такие межвидовые гибридные клетки жизнеспособны и часто размножаются в течение длительного времени.

Факт  совместимости клеток разного происхождения  поразительный. Известно, что половые  клетки совмещаются только при гибридизации близких по происхождению видов  и то с большим трудом. Межвидовые гибриды соматических клеток используют в настоящее время для решения  ряда важнейших генетических и биологических  проблем. Так, с их помощью оказалось  возможным проводить генетический анализ и картирование хромосом у  человека. Размножаясь делением как  обычные клетки, соматические гибриды  в силу их митотической, нестабильности в каждом поколении постепенно теряют хромосомы одного из «родителей», происходит так называемая сегрегация хромосом. Например, гибриды клеток человека и мыши через сто последовательных клеточных делений, то есть примерно в течение трех месяцев, полностью  утрачивают хромосомы человека. Если с утратой гибридной клеткой  какой-нибудь хромосомы человека перестает  вырабатываться определенный фермент, это, как правило, указывает на то, что ген, контролирующий работу этого  фермента, сцеплен с ушедшей хромосомой. Недавно были получены первые гибриды  между растительными и животными  клетками. В качестве родительских клеток брали эритроциты крови курицы и дрожжевые клетки, а также  клетки человека и моркови или  табака. Открываются также возможности  пересадки ядер растительных клеток в цитоплазму клеток животных.

Гибриды соматических клеток представляют большой  интерес для изучения регуляции  работы генов, ядерно-цитоплазматических отношений, дифференцировки клеток, а также проблемы злокачественного роста.

Исключительный  интерес представляет гибридизация соматических клеток растений. Для  получения гибридных клеток растений приготавливают протопласты путем  разрушения клеточных стенок соответствующими ферментами. Слияния протопластов добиваются обработкой их полиэтиленгликолем (ПЭГ) или другими химическими препаратами. В настоящее время путем слияния протопластов получены гетерокарионы двух разных видов табака, сои и гороха, табака и моркови, а также парасексуальные гибриды некоторых других видов растений. Такие гетерокарионы восстанавливают клеточные стенки и размножаются делением. Возникающая гибридная растительная ткань (каллус) может расти на специальной среде, обогащенной растительными гормонами. После образования побегов и листьев такие соматические гибриды прививают на один из родительских видов. Иногда на этих растениях развиваются цветки и семена. Получение гибридов растительных клеток путем слияния протопластов сопряжено с большими техническими трудностями. Можно надеяться, что они будут преодолены, и тогда откроются возможности для создания межвидовых гибридов растений, которые нельзя получить путем обычной гибридизации при половом размножении

Селекция представляет собой науку о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растении. Вместе с тем под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей. Все современные домашние животные и возделываемые человеком растительные культуры произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием.

Теоретическая база селекции –генетика. Итогом селекционного процесса являются сорт, порода, штамм. Сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов – это совокупность организмов, созданных человеком в процессе селекции и имеющих определенные наследственные свойства. Все организмы, составляющие эту совокупность, имеют сходные наследственно закрепленные особенности, однотипную реакцию на условия среды.

Основная задача селекции – создание высокопродуктивных пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов, наилучшим образом удовлетворяющих пищевые и технические потребности человека. Породой и сортом (чистой линией) называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком, которая характеризуется специфическим генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическим признаками, определенным уровнем и характером продуктивности. Каждой породе или сорту свойственна присущая ему реакция

Культивирование клеток представляет собой процесс, посредством которого in vitro отдельные клетки (или единственная клетка) прокариот и эукариот искусственно выращиваются в контролируемых условиях. На практике термин «культура клеток» относится в основном к выращиванию клеток, относящихся к одной ткани, полученных от многоклеточных эукариот, чаще всего животных. Историческое развитие технологии и методик выращивания культур клеток неразрывно связаны с выращиванием тканевых культур и целых органов

. Выделение клеток [править]

Для культивирования вне организма  живые клетки могут быть получены несколькими способами. Клетки могут  быть выделены из крови, но к росту  в культуре способны только лейкоциты. Моноядерные клетки могут быть выделены из мягких тканей с помощью таких ферментов как коллагеназа, трипсин, проназа, разрушающихвнеклеточный матрикс. Кроме того, в питательную среду можно поместить кусочки тканей.

Культуры клеток, взятых непосредственно  от объекта (ex vivo), называются первичными Большинство первичных клеток, за исключением опухолевых, имеют ограниченный срок использования. После определенного количества делений клетки такие стареют и прекращают делиться, хотя могут при этом не утратить жизнеспособность.

Существуют иммортализованные («бессмертные») линии клеток, способные размножаться бесконечно. У большинства опухолевых клеток эта способность является результатом случайной мутации, но у некоторых лабораторных клеточных линий она приобретена искусственно, путем активации гена теломеразы

Культивирование клеток 

Клетки выращивают в специальных  питательных средах, при постоянной температуре, а для клеток млекопитающих  обычно необходима также специальная  газовая среда, поддерживаемая в  инкубаторе клеточных культур. Как  правило, регулируется концентрация в  воздухе углекислого газа и паров  воды, но иногда также и кислорода. Питательные среды для разных культур клеток различаются по составу, pH, концентрации глюкозы, составу факторов роста и др. Факторы роста, используемые в питательных средах, чаще всего добавляют вместе с сывороткой крови. Одним из факторов риска при этом является возможность заражения культуры клеток прионами или вирусами. При культивировании одной из важных задач является исключение или сведение к минимуму использование зараженных ингредиентов. Однако на практике это бывает достигнуто не всегда. Наилучшим, но и наиболее дорогостоящим способом является добавление вместо сыворотки очищенных факторов роста.

Клетки можно выращивать в суспензии, либо в адгезивном состоянии. Некоторые клетки (такие, как клетки крови) в естественных условиях существуют во взвешенном состоянии. Существуют также линии клеток, искусственно измененных таким образом, чтобы они не могли прикрепляться к поверхности; это сделано для того, чтобы увеличить плотность клеток в культуре. Для выращивания адгезивных клеток требуется поверхность, например, культура ткани, или пластик, покрытый элементами внеклеточного матрикса для улучшения адгезивных свойств, а также для стимулирования роста и дифференцировки. Большинство клеток из мягких и твердых тканей адгезивны. Из адгезивного типа культуры выделяются органотипические культуры клеток, которые представляют собой трехмерную среду, в отличие от обычной лабораторной посуды. Этот система культивирования физически и биохимически наиболее сходна с живыми тканями, но имеет некоторые технические сложности в обслуживании (например, нуждается в диффузии)

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему: Методы генетики соматических хромосом

 

 

 

                                       Выполнила: студ. 111гр, Баженова.Т

                                                                         Проверила : Кузнецова.О.Г