КЛЕ́ТОЧНАЯ ИНЖЕНЕ́РИЯ

КЛЕ́ТОЧНАЯ ИНЖЕНЕ́РИЯ, со­во­куп­ность ме­то­дов кле­точ­ной био­ло­гии, по­зво­ляю­щих кон­ст­руи­ро­вать клет­ки с но­вы­ми свой­ст­ва­ми. К. и. воз­ник­ла в кон. 19 в., ко­гда впер­вые попы­та­лись вы­ра­щи­вать изо­ли­ро­ван­ные ку­соч­ки рас­тит. тка­ней на пи­та­тель­ной сре­де. В 1907 амер. био­ло­гу Р. Гар­ри­со­ну уда­лось куль­ти­ви­ро­вать в ка­п­ле лим­фы клет­ки за­чат­ка нерв­ной сис­те­мы за­ро­ды­ша ля­гуш­ки. В 1-й четв. 20 в. был пред­ло­жен ме­тод вы­ра­щи­ва­ния кле­ток жи­вот­ных в плаз­ме кро­ви (см. Куль­ту­ра кле­ток и тка­ней). Позд­нее раз­ра­бо­та­ны приё­мы по­лу­че­ния разл. ва­ри­ан­тов куль­тур кле­ток рас­те­ний, жи­вот­ных и че­ло­ве­ка, ме­то­ды гиб­ри­ди­за­ции, пе­ре­но­са внутрь кле­ток отд. ор­га­нелл или бел­ков, кон­ст­руи­ро­ва­ния ор­га­нелл, ге­не­ти­че­ской ин­же­не­рии.

Ос­но­во­по­ла­гаю­щим ме­то­дом К. и., на­ря­ду с куль­ту­рой кле­ток и тка­ней, яв­ля­ет­ся ме­тод гиб­ри­ди­за­ции – слия­ния отд. кле­ток (или их фраг­мен­тов), вы­ра­щен­ных в ус­ло­ви­ях куль­ти­ви­ро­ва­ния или вы­де­лен­ных из ор­га­низ­ма; он по­зво­ля­ет объ­е­ди­нять клет­ки ор­га­низ­мов, при­над­ле­жа­щих разл. ви­дам и да­же цар­ст­вам (напр., клет­ки мор­ко­ви с клет­ка­ми че­ло­ве­ка). С его по­мо­щью мож­но из­ме­нять как ге­не­тич. ап­па­рат кле­ток, так и их пло­ид­ность (чис­ло хро­мо­сом­ных на­бо­ров). Он да­ёт воз­мож­ность ком­би­ни­ро­вать ор­га­нел­лы раз­но­го про­ис­хо­ж­де­ния (напр., яд­ра, цен­тро­со­мы, ми­то­хон­д­рии) в ци­то­плаз­ме слив­шей­ся клет­ки. При объ­е­ди­не­нии ядер­но­го фраг­мен­та од­ной клет­ки (ка­рио­пла­ста) с ци­то­плаз­ма­тич. фраг­мен­том др. 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.

К. и. ис­поль­зу­ет­ся для ре­ше­ния как мн. тео­ре­тич. про­блем кле­точ­ной био­ло­гии (изу­че­ния взаи­мо­дей­ст­вия яд­ра и ци­то­плаз­мы, ме­ха­низ­ма кле­точ­ной диф­фе­рен­ци­ров­ки и ре­гу­ля­ции кле­точ­но­го цик­ла, пре­вра­ще­ния нор­маль­ной клет­ки в опу­хо­ле­вую и др.), так и прак­тич. за­дач ме­ди­ци­ны и с. х-ва. Яв­ля­ясь со­став­ной ча­стью био­тех­но­ло­гии, К. и. при­ме­ня­ет­ся для по­лу­че­ния вы­со­ко­про­дук­тив­ных ли­ний кле­ток, об­ра­зую­щих мо­но­кло­наль­ные ан­ти­те­ла (см. 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 отд. ор­га­низ­мов и соз­да­вать бан­ки ге­но­фон­дов це­лых ви­дов, по­лу­чать вак­ци­ны (напр., про­тив ко­ри, по­лио­мие­ли­та), мо­де­ли­ро­вать тка­ни (тка­не­вая ин­же­не­рия) и ор­га­ны, ко­то­рые мо­гут слу­жить ма­те­риа­лом для транс­план­та­ции, по­зво­ля­ет пре­одо­леть мн. про­бле­мы био­эти­ки, свя­зан­ные с умер­щв­ле­ни­ем жи­вот­ных. Кле­точ­ные кон­ст­рук­ции, вы­ра­щен­ные вне ор­га­низ­ма, при вве­де­нии в ор­га­низм мо­гут, напр., уси­ли­вать рост кро­ве­нос­ных со­су­дов или нерв­ных от­ро­ст­ков в по­ра­жён­ных уча­ст­ках ор­га­низ­ма, за­ме­нять сус­та­вы или спо­соб­ст­во­вать вос­ста­нов­ле­нию кож­ных по­кро­вов, по­вре­ж­дён­ных в ре­зуль­та­те ожо­гов или др. травм.