В настоящее время методы клеточной биологии находят широкое применение в различных областях биологии и медицины. Их используют при решении таких проблем, как выяснение механизмов дифференцировки и пролиферации, взаимодействия клеток со средой, адаптации, старения, биологической подвижности, злокачественной трансформации и др. Культуры клеток применяют для диагностики и лечения наследственных заболеваний, в качестве тест-объектов при испытании новых фармакологических веществ. Культуры клеток и тканей растений являются источником синтеза веществ, необходимых для жизнедеятельности человека и позволяют решить проблему сохранения генофонда. Применение стволовых клеток в различных областях медицины многообещающе и позволяет рассчитывать на прорыв в лечении различных заболеваний человека в будущем.

Биотехнологическое получение лекарственных средств на основе растительных клеточных культур.

Культура клеток, органов и тканей растений.

Термин «культура клеток, органов, тканей» применяется к выращиваемым в асептических условиях на искусственных питательных средах различным частям растений. К ним относят:

1. Каллусные ткани на агарированной среде;

2. Суспензионные культуры клеток в жидкой среде;

3. Культуры протопластов;

4. Изолированные органы растений, позволяющие получать от одной меристемы сотни тысяч побегов.

История метода клеточных культур растений. Методики и подходы.

Работы по изолированию культур, когда зародыши вычленялись из семени и выращивались в искусственных условиях, принадлежат Блоцишевскому (1876), Брауну и Моррису (1892), Боннэ и Саксу (1893). В 1902 г. Г. Габерланд научился культивировать отдельные клетки в течение некоторого времени и выдвинул гипотезу о тотипотентности (свойство клетки реализовать генетическую информацию, обеспечивающую её дифференцировку и развитие до целого организма), которая впоследствии была подтверждена экспериментально.

В монографии «Культура растительных тканей» (1949) Филипп Уайт выделяет несколько периодов в истории развития метода культуры клеток, тканей и органов растений:

1. 1834 -1900 гг. - создание и разработка клеточной теории.

2. 1900 –1922 гг. - сформулирована идея культуры тканей.

3. 1922 – 34 гг. - безуспешные поиски методов, обеспечивающих длительное культивирование тканей.

4. 1934 - 39 гг. - детальная разработка техники культуры растительных тканей.

Период 1940 - 1960 гг. значительно расширил список видов растений, выращиваемых in vitro. В 1960 - 1975 гг. положено начало методу получения изолированных протопластов и разработаны методы получения безвирусных растений из меристематических тканей (Р.Г. Бутенко, Ю.Ю. Глеба). Начались эксперименты по созданию установок для глубинного культивирования клеток. Начиная с 1976 г., разрабатывались методы электрослияния протопластов и селекции гибридных клеток, культивирования гаплоидных клеток и получения новых форм и сортов сельскохозяйственных растений, создание системы иммобилизованных клеток для получения различных химических соединений и их биотрансформации. Ведутся работы по переносу генов в растительные клетки и получению трансгенных растений.

Первичные и вторичные метаболиты, их характеристика.

Проблемы синтеза вторичных метаболитов.

Растения с давних времен использовали не только в качестве источника питания, но и как поставщиков широкого набора химических соединений, включая лекарственные препараты, инсектициды, пищевые добавки, отдушки и красители. Даже в настоящее время при успешном развитии микробиологических и химических способов производства растения еще остаются источником тех соединений, производство которых еще слишком сложно, или дорого. Чаще всего основной интерес представляют продукты вторичного метаболизма растений. К веществам вторичного синтеза относят: алколоиды, стероиды, гликозиды, гормоны, эфирные масла и др.

На выход вторичных продуктов в культурах растений клеток влияют многие факторы, однако все способы регуляции вторичного метаболизма в культуре in vitro можно разделить на две группы: физиологические и генетические регуляции синтеза вторичных метаболитов. Знание этих закономерностей позволяет регулировать процессы получения ценных веществ.