Биология клеток в культуре

В последние годы немало работ в области клеточной биологии было посвящено поискам причин рака и способов его лечения. Опухолевые клетки проявляют ряд свойств, опасных для организма-хозяина, таких как способность прорастать в другие ткани, а также стимулировать рост капилляров (что обеспечивает пролиферирующим опухолевым клеткам хорошее кровоснабжение). Но одно из определяющих свойств опухолевых клеток-это аномальная реакция на сигналы, контролирующие деление нормальных клеток. Опухолевые клетки делятся сравнительно бесконтрольно до тех пор, пока не убивают хозяина. Это фатальное отсутствие сдерживающего фактора явилось стимулом для интенсивного исследования регуляции клеточного деления. Одним из результатов было появление множества широко разрекламированных успехов в этой области, многие из которых, казалось, позволяли уже понять, каким образом контролируется деление клеток и что в нем нарушено при раке. В недалеком прошлом фундаментальное отличие раковых клеток от нормальных видели в изменениях содержания циклических нуклеотидов, текучести мембраны, секреции белков, цитоскелета, ионной проводимости и многого другого... Хотя истинные молекулярные механизмы трансформации пока неясны, очевидно, что деление опухолевых клеток как в культуре in vitro, так и в тканях гораздо менее подвержено регуляции по принципу обратной связи, чем деление нормальных клеток. Например, раковые клетки в культуре обычно продолжают делиться, когда нормальные уже не делятся из-за контактного торможения. В результате они наползают друг на друга, когда не имеют больше возможности распластываться по поверхности культуральной чашки (рис. 11-12). Кроме того, опухолевым клеткам для роста требуется меньше ростовых факторов, чем нормальным клеткам (иногда это, возможно, объясняется способностью опухолевых клеток вырабатывать собственные факторы роста). [c.149]

Клеточные культуры имеют общее свойство с бактериальными культурами, а именно они представляют собой клетки одного типа. Бактериальная культура в микробиологии (штамм) соответствует клеточной линии (клону) клеточной биологии. Сегодня клеточная биология играет все возрастающую роль как определенная, удобная для работы, воспроизводимая модельная система для исследования специфических функций клеток эукариот. Такие системы имеют много достоинств, мы же упомянем только два, которые и обусловили преимущественное использование клеточной культуры, а не целого организма животного или его органа. Во-первых, как и культуры бактерий, некоторые из них способны пролиферировать таким образом, что особые и редкие типы клеток делаются вполне доступными для биохимического изучения. Во-вторых, их можно быстро получить, т. е. интересующая стадия метаболизма или развития клетки данного типа может быть выявлена и изучена более эффективно в клеточной культуре, чем при выделении клетки из целого организма или отдельного органа. [c.368]

Можно указать много случаев, особенно в биологии, когда количество исследуемого вещества настолько мало, что оно не мо--жет быть проанализировано не только с помощью обычных методов но даже с помощью микрометодов. Примером могут служить области физиологии насекомых, а также биохимии беспозвоночных. Химический анализ количеств вещества порядка нескольких микрограммов, кроме этих двух областей, находит применение при изучении культуры тканей, а также в зоологии простейших и в других смежных разделах биологии. При последовательном применении методов химического анализа весьма малых количеств вещества существенных успехов можно ожидать в цитологии, особенно при исследовании химических процессов, происходящих в клетках. [c.11]

Даже до того, как была полностью расшифрована структура нуклеиновых кислот, стало ясно, что информация должна передаваться в направлении ДНК— -белки, а не наоборот. Это положение, известное как центральная догма молекулярной биологии , соответствует представлениям Вейсмана о том, что генетическая информация передается в одном направлении — от зародышевой плазмы к соме. Однако, несмотря на то что центральная догма и концепция Вейсмана совместимы, между ними все же есть различие. Первая запрещает поток информации от цитоплазмы клетки к ее ядру, а вторая — от клеток одного типа (соматических) к клеткам другого типа (зародышевой линии). Обе отрицают ламаркизм. Но если центральная догма нерушима, вейсманизм уязвим, по крайней мере в принципе. Известны, например, вирусы, способные переносить нуклеиновые кислоты из одной бактериальной клетки, выращиваемой в культуре, в другую такую клетку, и это, в сущности, составляет один из основных методов генетической инженерии. Нет причин, в силу которых не могла бы происходить такая же передача информации от клетки к клетке в многоклеточных организмах, а раз так, то почему информация не может передаваться от соматических клеток половым Исходя из этих соображений [c.39]

Метод тканевых культур чрезвычайно широко используется в современной биологии. Культура ткани особенно удобна для работы в тех случаях, когда задачи исследования требуют синхронной, однородной популяции клеток, кратковременного (импульсного) воздействия ингибиторами различных метаболических путей и т. д. Разумеется, работа с клетками, растущими вне организма, требует определенных навыков, специального оборудования и довольно дорогих реактивов. Попытки максимально стандартизовать метод, сделать его не зависящим от различных субъективных факторов наряду с большим научным спросом на культуры клеток привели к созданию соответствующей индустрии, снабжающей исследователей не только посудой и различным специаль[1ым оборудованием, но и определенными штаммами клеток. Широкое распространение метода тканевых культур вызывает потребность в издании соответствующих руководств и справочников. В этом смысле книга Адамса может служить хорошим пособием как для начинающих исследователей, так и для опытных специалистов, работающих с культурами, тканей. [c.5]

Анализ перечисленных изданий и тех оригинальных работ,. предметом изучения которых служили клетки, культивируемые вне организма, показывает, что возможности культуры ткани в качестве объекта биохимии и молекулярной биологии далеко ие исчерпаны. Однако, на мой взгляд, основным преимуществом этого метода остается то, что только в тканевых культурах можно наблюдать жизнь клеток, их движение, характер взаимодействия с субстратом, деление и т. д. [c.5]

Главное преимущество культивируемых клеток, которое полностью используется клеточными биологами, но часто игнорируется биохимиками, — это возможность прижизненного наблюдения клеток с помощью микроскопа. Существенно то, что при работе с культурами клеток в эксперименте используются здоровые клетки и что они сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента. Убедиться в этом можно, периодически тестируя культуру клеток. Более того, легко оценивать относительное содержание жизнеспособных клеток. При опытах же на целом животном состояние почек, например, можно оценить лишь в конце эксперимента, и к тому же обычно лишь качественно. [c.8]

Биологически активные вещества полностью или частично могут теряться и в процессе высушивания клеток, однако оставшиеся жизнеспособными клетки после выведения азотобактера из анабиоза восстанавливают способность продуцировать биологи-чески активные вещества. Высушенную культуру стандартизуют путем добавок необходимого количества наполнителя и фасуют в полиэтиленовые пакеты по 0,4—2 кг. Пакеты герметизируют и хранят при температуре не выше 15°С в течение не более 3 мес. [c.84]

В монографии освещены актуальные вопросы клеточной биологии. Представлены современные концепции и достижения, касающиеся различных аспектов характеристики нормальных и опухолевых клеток. Для разработки новых подходов избирательного воздействия на злокачественно трансформированные клетки приведен сравнительный анализ данных регуляции размножения и клеточного метаболизма в условиях организма и культуры ткани. [c.2]

Метод тканевых культур широко вошел в лабораторную практику и получил применение во многих областях экспериментальной биологии и медицины. Для проведения вирусологических исследований были получены клеточные штаммы, на клетках которых выращивают вирусы. [c.11]

Клетки в культурах тканей являются незаменимым объектом во многих областях биологии [c.17]

Культуры тканей используются в научных исследованиях для выяснения многих вопросов теоретической и практической биологии и медицины. Так, с помощью культуры тканей были детально изучены все стадии митоза. Этот метод был использован также для изучения дифференцировки клеток во время эмбрионального развития органов млекопитающих и птиц. Культуры тканей используются для решения многих вопросов цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, онкологии, в тех случаях, когда у человека подозревается болезнь, связанная с нарушением числа хромосом, с диагностической целью культивируют клетки крови и в них подсчитывают число хромосом. Для решения проблем мутагенеза соматических клеток также используются тканевые культуры. [c.216]

Методы культивирования тканей за время своего существования значительно развивались и совершенствовались.. Широкое внедрение этих методов в практику исследовательской работы способствовало разрешению многих вопросов биологии н, в частности, вирусологии. В одних случаях объектом исследовании являлась сама культура тканей, в других—тканевые культуры имели подсобное значение и их использовали для культивирования вирусов и для изучения взаимодействий между клеткой и вирусом. [c.2]

Разделы сборника, посвященные методам элютриации и проточной цитометрии, заинтересуют в первую очередь исследователей, работающих в области молекулярной биологии клетки. Эти два новых метода хотя и требуют дорогостоящего оборудования, но зато позволяют получать принципиально новые результаты. При чтении главы о проточной цитометрии особое внимание следует обратить на возможные сферы применения этого метода сравнительный анализ ответов индивидуальных клеток на те или иные воздействия и отбор индивидуальных клеточных популяций, идентичных по тому или иному параметру. В настоящее время, когда появляется все больше данных о гетерогенности клеток в тканях и даже в клеточных культурах, использование проточной цитометрии в сочетании с современными методами клонирования клеток сулит весьма увлекательные перспективы. [c.5]

ГРЧ в клетках Е. соИ и в культуре клеток животных был получен в 1982 г. одновременно в Институте Пастера (Париж) и в Институте молекулярной биологии (Москва). Оказалось, что в бактериальных клетках возможен синтез аналогов ГРЧ, с помощью которых изучались участки молекулы, важные для стимулирования роста и процесса неоглюкогенеза на молекулярном уровне. [c.139]

При клоиироваиш ДНК фрагмент, содержащий изучаемый ген, выявляют обычно с помощью радиоактивного ДНК-зонда или, после экспрессии гена в клетке-хозяине, - с помощью антител, обнаруживающих кодируемый этим геном белок. Затем клеткам, несущим данный фрагмент ДНК, предоставляют возможность размножаться и нарабатывать большое количество копий как самого гена, так и молекул его продукта. Для генноинженерных задач нуклеотидную последовательность такого клонированного фрагмента ДНК изменяют, присоединяют к другой последовательности ДНК, а затем снова вводят в клетки. Сочетание клонирования ДНК с генной инженерией вооружает клеточного биолога очень мощным инструментом исследования. В принципе возможно сконструировать ген, кодирующий белок с любой желательной аминокислотной последовательностью, и присоединить его к такой промоторной последовательности ДНК, которая позволит контролировать время и тип экспрессии гена Этот новый ген можно ввести либо в клетки, выращиваемые в культуре, либо в клетки зародышевого пути мыши или плодовой мушки. У трансгенных животных эффект экспрессии включенного гена можно наблюдать на многих различных клетках и тканях. [c.343]

Обычно в одно время с удлинением клеток, а иногда после его завершения происходит и дифференциация. Дифференциацией называют процесс, в результате которого клетки, казавшиеся до того сходными, приобретают морфологические различия и начинают выполнять разные физиологические функции (см. рис. 3.6). Процесс этот — одна из труднейших загадок биологии. Коль скоро каждая клетка многоклеточного организма возникает в конечном счете, как это принято считать, в результате деления одной и той же исходной клетки — зиготы, имеюш,ей двойной набор хромосом, то, очевидно, все эти клетки должны иметь совершенно одинаковые наборы генов. Мы уже знаем, что это не совсем так из-за нарушений, которые иногда случаются в процессе митоза, число хромосом в разных клетках одного и того же растения может и не совпадать. Однако между наборами генов в тех клетках, которые приобретают в конце концов совершенно разную форму, нет, видимо, все же никаких качественных различий в культуре можно осуществить регенерацию целого растения из отдельных клеток, откуда бы они ни были взяты — из листа, стебля или корня. Итак, дифференциация, по-видимому, не изменяет основной генетической информации, содержащейся в клетке. Вновь возникшая клетка обладает широкими потенциями и может развиваться (в морфологическом и физиологическом смысла) по любому из нескольких возможных путей, в зависимости от физических и химических воздействий, а также от пространственных соотношений. Пройдя однажды дифференциацию в том или ином направлении, клетка обычно более уже не возвращается в недифференцированное состояние и не переходит в иную форму однако в условиях культуры тканей может происходить как дедифференциация, так и редифференциация. В настоящее время принято считать, что в любой клетке выражена только какая-то часть общего генетического потенциала, т. е. что одни гены в ней включены , а другие выключены . Природа клетки зависит, таким образом, от того, какой комплекс генов оказывается в ней активным. Проблема, следовательно, переходит в иную плоскость и может быть сформулирована так какой стимул включает и выключает гены [c.89]

Генетикам было давно известно, что длительный инбридинг понижает мощность и продуктивность большинства сельскохозяйственных культур и домащних животных. Скрещивание же некоторых высокоинбредных линий нередко вызывает явление, называемое гетерозисом, или гибридной силой. Потомки от таких скрещиваний гораздо крупнее и отличаются от родительских сортов большей мощностью и продуктивностью, очевидно, вследствие наличия в их клетках особых сочетаний генов. Несмотря на новейшие сведения, полученные в области молекулярной биологии, мы не можем дать точного биохимического объяснения этому усиленному росту гибридов. [c.504]

В 1960 г. французский биолог Ж- Барский с сотрудниками, выращивая вне организма в культуре ткани клетки двух линий мы-щей, обнаружил в небольшом количестве третий тип клеток. Эти клетки оказались гибридными и могли размножаться in vitro. По морфологическим и биологическим признакам гибридные клетки были промежуточными между исходными родительскими клетками. Однако спонтанное слияние клеток в культуре ткани происходит очень редко, поэтому использование таких гибридных клеток для проведения биохимических и генетических экспериментов затруднено. [c.168]

Для секвенирования ДНК по методу Сэнгера ее клонируют в однонитевых фагах. Основа метода Сэнгера — синтез радиоактивных копий однонитевой ДНК от фиксированного олигонуклеотида-затравки в присутствии нуклеотидспецифичных терминаторов синтеза ДНК. Чтобы облегчить выделение однонитевых матриц, Дж. Мессингом сконструирована серия векторов на основе фага М13, содержащего в капсидах однонитевую ДНК. Биология размножения М13 чрезвычайно удобна для создания таких векторов. М13 реплицируется в клетке в виде двунитевой репликативной формы, которую можно легко выделить и использовать для клонирования чужеродной ДНК как обычную плазмидную ДНК. В то же время такие рекомбинантные клоны выделяют и из суспензии зрелых частиц фага в однонитевой форме. Сконструированные Мессингом векторы содержат полилинкер, т. е. последовательность, являющуюся мишенью для нескольких рестриктаз, для клонирования ДНК в области фагового генома несущественной для его размножения кроме того, при вставках чужеродной ДНК изменяется цвет фаговых негативных колоний (пятен лизиса на газоне бактериальной культуры) на среде с индикаторным красителем. Для секвенирования олигонуклеотид- [c.285]

Соматическая гибридизация животных кл ток Основные успехи в молекулярной биологии клеток животных д эг гмгнуты благодаря использованию клеточных культур. Ио. ров ь ные клетки можно получить из любой ткани путем разрущения межклеточных контактов протеолитическими ферментами. Клетки большинства видов животных способны размножаться в подходящих условиях, причем, как правило, на твердых поверхностях. Часто эти клетки сохраняют признаки дифференцировки тех тканей, из которых они были получены. Однако после 50—100 циклов деления культивируемые клетки погибают. Изредка в этих культурах выживают мутантные клетки, которые дают начало бессмертным клеточным линиям. На твердых поверхностях они образуют монослой, после чего их рост превращается. В отличие от них, бессмертные линии раковых клеток размножаются в жидких [c.142]

Соматические клетки - это клетки всех органов и тканей организма за исключением половых клеток. Усовершенствование методов культивирования соматических клеток вне организма определило возможность новых путей изучения генетики высших организмов, применяя наряду с методами классической генетики методы молекулярной биологии. Это послужило предпосылкой для возникновения нового раздела генетики - сначала генетики соматических клеток, а затем, с развитием методов генной инженерии, и молекулярной генетики соматических клеток. Специфические особенности соматических клеток позволяют успешно эксплантировать из организма различные типы клеток и поддерживать их в культуре в течение длительного времени в специально разработанных питательных средах, включающих наборы аминокислот, витаминов, сахаров, а также сыворотки крови, содержащей различные ростовые факторы. Наибольшее развитие получила молекулярная генетика соматических клеток млекопитающих, что, безусловно, связано с появившейся возможностью постановки прямых экспериментов с клетками человека. В настоящее время разработаны специальные методы культивирования различных клеток человека (фибробластов, глиальных и эндотелиальных клеток, клеток крови и др.) при сохранении нормального кариотипа и других признаков нормальных клеток в течение длительных сроков культивирования. Такие диплоидные штаммы используются для различных экспериментов, в частности, при приготовлении противовирусных вакцин. [c.249]

Культурой тканей называется метод, дающий возможность выращивать вне организма кусочки тканей и даже отдельные клетки. На теоретическую возможность такого метода указал А. Е. Голубев еще в 1874 г., а применил его впервые И. П. Скворцов в 1885 г. Методы культуры тканей в дальнейшем были усовершенствованы американскими биологами Г, Гаррисоном в 1907 г. и Д. Каррелем в 1910 г. и нашли широкое распространение во всем мире. [c.215]

Исследование проблемы старения нормальных клеток многоклеточных организмов имеет весьма интересную историю. Впервые мысль о том, что нормальные соматические клетки животных и человека детермениро-ванно должны терять способность к делению и гибнуть, была высказана великим немецким биологом Августом Вейсманом в 1881 г. Эта мысль не казалась очевидной. Приблизительно в это же время исследователи научились переводить клетки животных и человека в культуру, т.е. культивировать их in vitro при подборе соответствующих сред. В начале века известный хирург, один из основателей техники культивирования клеток in vitro, лауреат Нобелевской премии Алексис Каррель поставил эксперимент, который продолжался 34 года. В течение этого срока он культивировал клетки фибробластов, полученных из сердца цыпленка. Опыт был остановлен, потому что автор был уверен, что клетки можно культивировать вечно. Эти результаты убедительно демонстрировали, что старение не является отражением процессов, проходящих на клеточном уровне. [c.599]

Фибробласты - по-видимому, наименее специализированные клетки в семействе соединительнотканных клеток В составе соединительной ткани они разбросаны по всему организму и секретируют мягкий внеклеточный матрикс, богатый коллагеном типа I и/или типа Ш, как это описано в гл 14 фазд, 14,6,2), В случае повреждения жани ближние фибробласты мигрируют в рану, размнсекаются там и образуют большие количества коллагенового матрикса, который помогает изолировать и восстановить поврежденную ткань Способность этих клеток существовать и действовать в необычных условиях раны наряду с их одиночным образом жизни позволяет очень легко выращивать их в культуре, что делает их излюбленным обьектом исследований клеточных биологов (рис 17-41), [c.194]

Биотехнология представляет собой область знаний, которая возникла и оформилась на стыке микробиологии, молекулярной биологии, генетической инженерии, химической технологии и ряда других наук. Рождение биотехнологии обусловлено потребностями общества в новых, более дешевых продуктах для народного хозяйства, в том числе медицины и ветеринарии, а также в принципиально новых технологиях. Биотехнология (от греч. bios — жизнь, teken — искусство, мастерство, logos — наука, умение, мастерство) — это получение продуктов из биологических объектов или с применением биологических объектов. В качестве биологических объектов могут быть использованы организмы животных и человека (например, получение иммуноглобулинов из сывороток вакцинированных лошадей или людей получение препаратов крови доноров), отдельные органы (получение гормона инсулина из поджелудочных желез крупного рогатого скота и свиней) или культуры тканей (получение лекарственных препаратов). Однако в качестве биологических объектов чаще всего используют одноклеточные микроорганизмы, а также животные и растительные клетки. Выбор этих объектов обусловлен следующими причинами [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология