Клеткалық инженерия

Дәріс №6

Тақырыбы: Клеткалық инженерия

Жасушалық инженерия – жасушаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы жасушаның мүлдем жаңа типін жасау әдісі. Жасушалық инженерияда кең қолданылатын бұл сомалық будандастыру.

Сомалық будандастыру деп дене жасушаларының яғни сомалық жасушаларының қосылуын айтады.  Ең алғаш рет бұдан 1960 жылы жануар жасушаларынан алынған, әдетте, биология мен медицинаның теориялық мәселелерін шешуге сомалық жасушаларды будандастыру пайдаланылады. Сомалық будандастыруды өсімдіктің сомалық буданы және жануарлар сомалық буданы деген екі бағытта кең қолданылады. Сомалық буданның жыныстық буданға қарағанда артықшылығы көп. Жыныстық буданнан алынған ұрпақ ата-анасының қажет емес жарамсыз белгілерін ала жүру мүмкін. Онда бізге қажет бағалы бір ғана белгі болуы мүмкін емес. Осы себептен де жынысты жолмен будан ұрпақ алу генетикада шектелген. Тіпті біз көздеген қасиетімізбен қатарласып, зиянды белгінің де жарыққа шығу мүмкіншілігінде жоққа шығаруға болмайды, осындай белгілердің жарыққа шығуын жою үшін, қайта-қайта будандастыру керек. Ал бұл үшін уақытты зая кетіреді және қаражат жағынан шығынды арттырады және жыныстық будан физиологиялық жағынан ғана жақын түрлермен ғана шектеледі. Міне, сондықтан жыныстық будан биотехнологияның даму қажетінің талабынан шыға алмайды, сол себепті ғалымдар көп еңбек ету арқылы сомалық буданды ойлап тапты.

Сомалық будан нәтижесінде жыныстық процесс арқылы емес, басқа жасушалардың қосылу нәтижесінде будан алынады. Бұл будандастыру жыныстық будандастырдағы физиологиялық жақын түрлермен шектелмей, түраралық қана емес туыс аралық, тіпті, оданда ашық түрлерді будандастырады.

Жануарлар биотехнологиясында жасушалық инженерияны моноклоналды антиденелерді алу үшін пайдаланады. Моноклонды антиденелер В-лимфоциттер мен ісік жасушаларды будандастырудың нәтижесінде гибридомадан пайда болған өнім. Медицинада зиянды, уытты заттарды табу үшін, қазіргі кезде әр түрлі патогенді микроорганизмдерді анықтау үшін моноклонды антиденелерді қолданады.

Сомалық жасушаларды химиялық, яғни арнайы химиялық заттармен, әсіресе, фюзогендермен (мысалы, полиэтиленглюкольмен) өңдеп, және физикалық тәсілдер (мысалы, электро өрісімен өңдеп) арқылы будандастырады. Жасушалық инженерия әдістеріне протопластарды, сомалық жасушаларды қосып будандастырдан басқа, жасушалардың жеке бөліктерінен оларды қайта құрастыру (реконструкциялау) да жатады. Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) – жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа жасушаға көшіру негізінде мүлде жаңа (химералық) жасушаны жасау.

Жасушалық инженерия

Жасушалық инженерия арқылы өсімдіктердің жаңа формалар – сомалық будандар – алынады. Протопластар – жасуша қабықшасыз жасуша – белгілі жағдайда бірімен-бірі құйылысып қосылып будан жасушасын түзеді, сол жасушадан кейін будан өсімдік пайда болады. Протопластарды алу үшін өсімдік жасушада плазмолиз құбылысты ынталандырып, жасушаны целлюлоза-пектинді қабықшаны ыдырататын ферменттермен өңдейді (21-сурет).

Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әртүрлі атайды: сомалық будандастыру, парасексуальды будандастыру, жыныстық емес будандастыру, ал пайда болған буданды – сомалық будан деп атайды. Протопластар құйылысқанда алдымен олар бір-біріне тоғысып жабысады, оны агглютинация деп атайды. Содан кейін олардың мембраналары да қосылып, екі протопластан үлкен бір протопласт пайда болады.

[pic 1]

Протопластарды нәтижелі бөліп алу көптеген факторларға байланысты, мысалы:

1. Ұлпаның шығу тегі (жапырақ, тұқымжарнақ, тамыр, тозаң түйіршіктері, каллус ұлпасы, суспензиядағы клеткалар);
2. Өсімдіктің түрі мен сорты (оның генотипі);
3. Өсімдіктің физиологиялық күйі;
4. Ферменттердің құрамы және олардың сапасы;
5. Ортаның рН және осмостық заттың түрі.

Протопластардың тіршілікке икемділігін, яғни олардың метаболиттік белсенділігін анықтайтын арнайы әдіс бар, ол протопластардың флуоресцеиндиацетатпен (ФДА) боялуы. ФДА – бұл флуоресценциясы жоқ қосылыс, протопластардың мембранасынан жеңіл өтеді. Тірі протопластардың ішінде фермент эстеразаның әсерімен ыдырайды, соның нәтижесінде флуоресцеин босайды, оны протопластардың бүтін мембраналары ұстап қалады. Сондықтан метаболиттік белсенділігі бар (яғни  тіршілікке қабілетті) протопластар ультракүлгін сәулесінде көзге көрінеді, себебі іштерінде жинақталған флуоресцеин ультракүлгін сәулесімен қоздырылып, жасыл сәулені тарата бастайды.