Методы клеточной инженерии

Клеточная инженерия — на чем основана

Клеточная инженерия – это совокупность технологий, приемов и методов конструирования клеток нового типа.

В рамках направления выполняют реконструкцию полноценной жизнеспособной клетки из нескольких фрагментов различных клеток, объединение генетического материала двух и более клеток, принадлежащих разным царствам и видам, в одной целой клетке.

В основе конструирования могут лежать такие принципы, как:

• культивирование – выращивание клеток в контролируемых условиях;
• гибридизация – искусственное слияние цельных жизнеспособных единиц с формированием гибридного генома;
• реконструкция – встраивание активного гена вместо отсутствующего или поврежденного.

В отличие от генной инженерии, предметом исследования клеточной является не целый живой организм, а только клетки и состоящие из них ткани. Это представляется особенно важным в отношении человека и животных, когда получение отдаленных гибридов является не просто сомнительным, но и опасным, запрещенным.

Какими исследованиями занимается клеточная инженерия

Этот раздел науки является достаточно молодым и одним из наиболее перспективных, так как открывает биологам множество возможностей. В клеточной инженерии растений на данном этапе можно выделить три основных направления:

1. Применение культуры изолированных тканей для размножения.
2. Выведение устойчивых к климатическим, вирусным и бактериальным нагрузкам гибридов сельскохозяйственных растений.
3. Получение ценных для фармакологии, медицины, косметики веществ.

Задействована клеточная инженерия и в решении задач здравоохранения. Исследователи работают над регенерацией тканей, получением живых органов. Изучают возможность создания полноценно работающих участков кровеносной системы, выпуска способных бесследно исчезать хирургических нитей.

Методы и условия культивирования изолированных тканей и клеток растений

Успешное культивирование возможно при соблюдении четырех важнейших условий:

1. Правильно подобранная питательная среда, критерии выбора которой зависят от характеристик предмета исследования.
2. Высокая влажность.
3. Комфортная температура.
4. Освещенность, отвечающая основным потребностям и процессу фотосинтеза.

Всего из одной клетки можно получить клеточную массу, которая в биологии обозначается понятием «каллус», или целое растение. Для этого ученые используют такие методы, как:

• гаплоидия – выращивание гаплоидных растений путем повторяющего удвоения хромосом;
• соматическая гибридизация – развитие гибридных растений в результате изолированных из соматических клеток родительских форм протопластов;
• преодоление невозможности скрещивания видов, сортов;
• селекция на клеточном уровне.

Применяя такие методы, биологи получают возможность экспериментировать с новыми сортами, получать гибриды, недоступные в рамках традиционной селекции.

Области практического применения достижений клеточной инженерии

В области растениеводства достигнуты высокие результаты по выведению максимально продуктивных и практичных сортов. Из их описания видно, что растения устойчивы к:

• засухе;
• продолжительным минусовым температурам;
• грибковым и бактериальным инвазиям;
• болотистым, глинистым, скальным грунтам.

Благодаря достижениям ученых, занимающихся клеточной инженерией, сельскохозяйственные предприятия осваивают такой способ размножения, как клонирование культур, выращивание здорового, не подверженного негативным изменениям генома урожая.

В сфере медицины работа идет над созданием тканей, которые смогут не просто устранить механические и физические погрешности, а полностью восстановят метаболические функции. При этом выращивание функционального материала производится вне человеческого организма.