Культивирование клеток теория

1. Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства.

Ответ. Культивирование клеток, органов и тканей любого происхождения является главным инструментом современной биотехнологии. Использование культур клеток для решения целого ряда актуальных задач, стоящих перед медициной и биологией, основано на сохранении жизнеспособности клеток, выделенных из живого организма, возможности выращивать клетки, ткани, небольшие органы (или их части) животного, включая человека, или растения вне организма. Клеточные культуры используют для получения новых знаний организации жизни (общебиологические задачи выяснения механизмов дифференцировки и пролиферации, взаимодействия клеток со средой, адаптации, старения, биологической подвижности, злокачественной трансформации и многих других) и решения практических задач (производство вакцин и биологически активных веществ самого разного направления – от медицинских препаратов, продуктов питания до очистки сточных вод). Они являются исходным материалом для создания клеток-продуцентов, используются в целях повышения продуктивности сельскохозяйственных животных и для выведения новых сортов растений. Культуры клеток применяются для диагностики и лечения наследственных заболеваний, в качестве тест-объектов при испытании новых фармакологических веществ, а также для сохранения генофонда исчезающих видов животных и растений. Представляет интерес работа с культивируемыми клетками с целью получения методами гибридомной технологии моноклональных антител, широко используемых в современных иммунологических методах. Тканевые и клеточные культуры давно нашли применение для решения различных вопросов биологии и медицины. Использование культур клеток для решения целого ряда актуальных задач, стоящих перед медициной и биологией, основано на сохранении жизнеспособности клеток, выделенных из живого организма, возможности выращивать клетки, ткани, небольшие органы (или их части) животного, включая человека, или растения вне организма. Одним из преимуществ клеточной культуры перед другими объектами исследования является возможность продолжительного наблюдения за жизнедеятельностью клеток, за состоянием отдельных клеточных органелл, за процессами, идущими в клетках, фиксировать состояние культуры с учетом количественных и качественных параметров.

2. Роль клеточных культур в биотехнологии при производстве биологически активных веществ, белков, ферментов, аминокислот, гормонов, вакцин и др.;

Ответ. Под культурой клеток понимается удаление клеток у животного или растения и их последующий рост в благоприятной искусственной среде. Клетки могут быть удалены из ткани непосредственно и дезагрегированы ферментативными или механическими средствами до культивирования, или же они могут быть получены из линии клеток или штамма клетки, который уже был создан. Массовое культивирование клеток является основой для промышленного производства вирусных вакцин и разнообразных продуктов биотехнологии. Промышленным методом из культур клеток получают такие продукты, как ферменты, синтетические гормоны, моноклональные антитела, интерлейкины, лимфокины, противоопухолевые препараты. Хотя многие простые белки относительно просто могут быть получены с использованием рДНК в бактериальных культурах, более сложные белки, такие как гликопротеины, в настоящее время могут быть получены только из животных клеток. Одним из таких важнейших белков является гормон эритропоэтин. Стоимость выращивания культур клеток млекопитающих является довольно высокой, поэтому в настоящее время проводятся исследования по возможности производства сложных белков в культурах клеток насекомых или высших растений. С применением методики культивирования клеток в настоящее время выпускаются вакцины против полиомиелита, кори, эпидемического паротита, краснухи, ветрянки. Вследствие угрозы пандемии гриппа, вызываемого штаммом вируса H5N1, в настоящий момент правительство Соединённых Штатов финансирует исследования по получению вакцины против птичьего гриппа с использованием клеточных культур. Культуры клеток растений, как правило, выращиваются либо в виде суспензии в жидкой питательной среде, либо в виде каллусной культуры на твердой питательной основе. Культивирование недифференцированных клеток и каллуса требует соблюдения определённого баланса гормонов роста растений ауксинов и цитокининов.