КУЛЬТУ́РА КЛЕ́ТОК И ТКА́НЕЙ

КУЛЬТУ́РА КЛЕ́ТОК И ТКА́НЕЙ, клет­ки, ку­соч­ки тка­ней или за­чат­ков ор­га­нов, вы­ра­щен­ные вне ор­га­низ­ма (in vitro). В ос­но­ве вы­ра­щи­ва­ния кле­ток и тка­ней ле­жит стро­гое со­блю­де­ние сте­риль­но­сти и ис­поль­зо­ва­ние спец. пи­тат. сред, обес­пе­чи­ваю­щих под­дер­жа­ние жиз­не­дея­тель­но­сти куль­ти­ви­руе­мых кле­ток и мак­сималь­но сход­ных со сре­дой, с ко­то­рой клет­ки взаи­мо­дей­ст­ву­ют в ор­га­низ­ме. Ме­тод по­лу­че­ния К. к. и т. яв­ля­ет­ся од­ним из важ­ней­ших в экс­пе­рим. био­ло­гии. К. к. и т. мо­гут быть за­мо­ро­же­ны и со­хра­нять­ся дли­тель­ное вре­мя при темп-ре жид­ко­го азо­та (–196 °C). Ос­но­во­по­ла­гаю­щий экс­пе­ри­мент по куль­ти­ви­ро­ва­нию кле­ток жи­вот­ных про­вёл амер. учё­ный Р. Гар­ри­сон в 1907, по­мес­тив ку­со­чек за­чат­ка нерв­ной сис­те­мы за­ро­ды­ша ля­гуш­ки в сгу­сток лим­фы. Клет­ки за­чат­ка ос­та­ва­лись жи­вы­ми неск. не­дель, из них вы­рас­та­ли нерв­ные во­лок­на. Со вре­ме­нем ме­тод был усо­вер­шен­ст­во­ван А. Кар­ре­лем (Фран­ция), М. Бер­ро­узом (США), А. А. Мак­си­мо­вым (Рос­сия) и др. учё­ны­ми, ис­поль­зо­вав­ши­ми в ка­че­ст­ве пи­тат. сре­ды плаз­му кро­ви и вы­тяж­ку из тка­ней за­ро­ды­ша. В даль­ней­шем ус­пе­хи в по­лу­че­нии К. к. и т. бы­ли свя­за­ны с раз­ра­бот­кой сред оп­ре­де­лён­но­го хи­мич. со­ста­ва для куль­ти­ви­ро­ва­ния разл. ти­пов кле­ток. Обыч­но они со­дер­жат со­ли, ами­но­кис­ло­ты, ви­та­ми­ны, глю­ко­зу, фак­то­ры рос­та, ан­ти­био­ти­ки, пре­ду­пре­ж­даю­щие за­ра­же­ние куль­ту­ры бак­те­рия­ми и мик­ро­ско­пич. гри­ба­ми. На­ча­ло соз­да­нию ме­то­да К. к. и т. у рас­те­ний (на ку­соч­ке фло­эмы мор­ко­ви) по­ло­же­но Ф. Стю­ар­дом (США) в 1958.

Для куль­ти­ви­ро­ва­ния кле­ток жи­вот­ных и че­ло­ве­ка мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны клет­ки раз­но­го про­ис­хо­ж­де­ния: эпи­те­ли­аль­ные (пе­чень, лёг­кие, мо­лоч­ная же­ле­за, ко­жа, мо­че­вой пу­зырь, поч­ка), со­еди­ни­тель­нот­кан­ные (фиб­роб­ла­сты), ске­лет­ные (кость и хря­щи), мы­шеч­ные (ске­лет­ные, сер­деч­ная и глад­кие мыш­цы), нерв­ной сис­те­мы (гли­аль­ные клет­ки и ней­ро­ны), же­ле­зи­стые клет­ки, сек­ре­ти­рую­щие гор­мо­ны (над­по­чеч­ни­ки, ги­по­физ, клет­ки ост­ров­ков Лан­гер­ган­са), ме­ла­но­ци­ты и разл. ти­пы опу­хо­левых кле­ток. Вы­де­ля­ют 2 на­прав­ле­ния их куль­ти­ви­ро­ва­ния: куль­ту­ра кле­ток и ор­ган­ная куль­ту­ра (куль­ту­ра ор­га­нов и тка­ней). Для по­лу­че­ния куль­ту­ры кле­ток – ге­не­ти­че­ски од­но­род­ной бы­ст­ро про­ли­фе­ри­рую­щей по­пу­ля­ции – ку­соч­ки тка­ни (обыч­но ок. 1 мм³) из­вле­ка­ют из ор­га­низ­ма, об­ра­ба­ты­ва­ют со­от­вет­ст­вую­щи­ми фер­мен­та­ми (для раз­ру­ше­ния меж­кле­точ­ных кон­так­тов) и об­ра­зую­щую­ся сус­пен­зию по­ме­ща­ют в пи­тат. сре­ду. Куль­ту­ры, по­лу­чен­ные из эм­брио­наль­ных тка­ней, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся луч­шей вы­жи­вае­мо­стью и бо­лее ак­тив­ным рос­том (из-за низ­ко­го уров­ня диф­фе­рен­ци­ров­ки и на­ли­чия ство­ло­вых кле­ток-пред­ше­ст­вен­ни­ков в эм­брио­нах) по срав­не­нию с со­от­вет­ст­вую­щи­ми тка­ня­ми, взя­ты­ми из взрос­ло­го ор­га­низ­ма. Нор­маль­ные тка­ни да­ют на­ча­ло куль­ту­рам с ог­ра­ни­чен­ным вре­ме­нем жиз­ни (т. н. пре­дел Хейф­ли­ка), то­гда как куль­ту­ры, по­лу­чен­ные из опу­хо­лей, спо­соб­ны про­ли­фе­ри­ро­вать не­ог­ра­ни­чен­но дол­гое вре­мя. Од­на­ко да­же в куль­ту­ре нор­маль­ных кле­ток не­ко­то­рые клет­ки спон­тан­но им­мор­та­ли­зу­ют­ся, т. е. ста­но­вят­ся бес­смерт­ны­ми. Они вы­жи­ва­ют и да­ют на­ча­ло кле­точ­ным ли­ни­ям с не­ог­ра­ни­чен­ным сро­ком жиз­ни. Ис­ход­но кле­точ­ная ли­ния мо­жет быть по­лу­че­на из по­пу­ля­ции кле­ток или из отд. клет­ки. В по­след­нем слу­чае ли­нию на­зы­ва­ют кло­но­вой, или кло­ном. При дли­тель­ном куль­ти­ви­ро­ва­нии под воз­дей­ст­ви­ем разл. фак­то­ров свой­ст­ва нор­маль­ных кле­ток из­ме­ня­ют­ся, про­ис­хо­дит транс­фор­ма­ция, осн. при­зна­ка­ми ко­то­рой яв­ля­ют­ся на­ру­ше­ния мор­фо­ло­гии кле­ток, из­ме­не­ние чис­ла хро­мо­сом (ане­у­п­лои­дия). При вы­со­кой сте­пе­ни транс­фор­ма­ции вве­де­ние та­ких кле­ток жи­вот­но­му мо­жет вы­зы­вать об­ра­зо­ва­ние опу­хо­ли. В ор­ган­ной куль­ту­ре со­хра­ня­ют­ся струк­тур­ная ор­га­низа­ция тка­ни, меж­кле­точ­ные взаи­мо­дей­ст­вия, под­дер­жи­ва­ет­ся гис­то­ло­гич. и био­хи­мич. диф­фе­рен­ци­ров­ка. Тка­ни, за­ви­си­мые от гор­мо­нов, со­хра­ня­ют чув­ст­ви­тель­ность к ним и ха­рак­тер­ные от­ве­ты, же­ле­зи­стые клет­ки про­дол­жа­ют сек­ре­ти­ро­вать спе­ци­фич. гор­мо­ны и т. д. Та­кие куль­ту­ры вы­ра­щи­ва­ют в куль­ту­раль­ном со­су­де на пло­ти­ках (бу­маж­ных, мил­ли­по­ро­вых) или на ме­тал­лич. сет­ке, пла­ваю­щих на по­верх­но­сти пи­тат. сре­ды.

У рас­те­ний куль­ти­ви­ро­ва­ние кле­ток ос­но­ва­но в об­щем на тех же прин­ци­пах, что и у жи­вот­ных. Раз­ли­чия же в спо­собах куль­ти­ви­ро­ва­ния оп­ре­де­ля­ют­ся струк­тур­ны­ми и био­ло­гич. осо­бен­но­стя­ми кле­ток рас­те­ний. Боль­шин­ст­во кле­ток рас­тит. тка­ней об­ла­да­ют то­ти­по­тент­но­стью: из од­ной та­кой клет­ки при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях мо­жет раз­вить­ся пол­но­цен­ное рас­те­ние. Для по­лу­че­ния куль­ту­ры рас­тит. кле­ток ис­поль­зу­ет­ся ку­со­чек лю­бой тка­ни (напр., кал­лу­са) или ор­га­на (кор­ня, стеб­ля, лис­та), в ко­то­ром при­сут­ст­ву­ют жи­вые клет­ки. Его по­ме­ща­ют на пи­тат. сре­ду, со­дер­жа­щую ми­нер. со­ли, ви­та­ми­ны, уг­ле­во­ды и фи­то­гор­мо­ны (ча­ще все­го ци­то­ки­ны и аук­си­ны). Рас­тит. куль­ту­ры под­дер­жи­ва­ют при темп-рах от 22 до 27 °C, в тем­но­те или при ос­ве­ще­нии.

К. к. и т. на­хо­дят ши­ро­кое при­ме­не­ние в раз­ных об­лас­тях био­ло­гии и ме­ди­ци­ны. Куль­ти­ви­ро­ва­ние со­ма­тич. кле­ток (все клет­ки ор­га­нов и тка­ней за ис­клю­че­ни­ем по­ло­вых) вне ор­га­низ­ма оп­ре­де­ли­ло воз­мож­ность раз­ви­тия но­вых спо­со­бов изу­че­ния ге­не­ти­ки выс­ших ор­га­низ­мов с ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­ря­ду с ме­то­да­ми клас­сич. ге­не­ти­ки, ме­то­дов мо­ле­ку­ляр­ной био­логии. Наи­боль­шее раз­ви­тие по­лу­чи­ла мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка со­ма­тич. кле­ток мле­ко­пи­таю­щих, что свя­за­но с по­явив­шей­ся воз­мож­но­стью по­ста­нов­ки пря­мых экс­пе­ри­мен­тов с клет­ка­ми че­ло­ве­ка. К. к. и т. ис­поль­зу­ют при ре­ше­нии та­ких об­ще­био­ло­гич. про­блем, как вы­яс­не­ние ме­ха­низ­мов экс­прес­сии ге­нов, ран­не­го эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия, диф­фе­рен­ци­ров­ки и про­ли­фе­ра­ции, взаи­мо­дей­ст­вия яд­ра и ци­то­плаз­мы, кле­ток со сре­дой, адап­та­ции к разл. хи­мич. и фи­зич. воз­дей­ст­ви­ям, ста­ре­ния, зло­ка­чест­вен­ной транс­фор­ма­ции и др., её при­ме­ня­ют для ди­аг­но­сти­ки и ле­че­ния на­следств. за­бо­ле­ва­ний. В ка­че­ст­ве тест-объ­ек­тов кле­точ­ные куль­ту­ры яв­ля­ют­ся аль­тер­на­ти­вой ис­поль­зо­ва­нию жи­вот­ных при ис­пы­та­нии но­вых фар­ма­ко­ло­гич. средств. Они не­об­хо­ди­мы при по­лу­че­нии транс­ген­ных рас­те­ний, кло­наль­но­го раз­мно­же­ния. Важ­ную роль кле­точ­ные куль­ту­ры иг­ра­ют в био­тех­но­ло­гии при соз­да­нии гиб­ри­дов, про­из-ве вак­цин и био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ. См. так­же Кле­точ­ная ин­же­не­рия.