Костянець Л.О., Мелай
О.С.
Національний
технічний університет України «КПІ»
ОСОБЛИВОСТІ
КУЛЬТИВУВАННЯ КЛІТИННИХ КУЛЬТУР В БІОТЕХНОЛОГІЇ
Методи традиційної біотехнології засновані на
культивуванні клітинних культур знаходять все більше розповсюдження в різних
областях сучасних досліджень. На відміну
від мікроорганізмів, культури клітин вищих організмів являються порівняно
новими об'єктами, однак на даний час існує можливість культивування клітин практично всіх тканин і
органів людини, тварин і рослин.
Культивування клітинних культур стає основою сучасних
наукоємких технологій, наприклад в генній інженерії – застосування
моноклональних антитіл, отриманих методами гібридомної технології,
біотехнології – отримання біологічно активних речовин, вакцин, діагностикумів,
клітин-продуцентів; у медицині – замісна клітинна терапія.
Актуальність даної проблематики полягає в знаходженні
оптимальних умов для культивування клітин, що в значній мірі визначається здатністю
клітин розмножуватися на поверхні субстрату або в суспензійній культурі. Проблема
забезпечення оптимальних умов для культивування клітин тварин, рослин і людини
поза організмом ще далека від вирішення.
Спосіб вирощування, характер, середовище,
методи управління і контролю в значній степені залежать від типу вирощуваних
клітин [1]. Тут можна розглядати два
основні напрямки досліджень: біотехнологія культивування клітин тварин і людини
та біотехнологія культивування клітин рослин.
Розвиток біотехнології культивування клітин
тварин і людини відбувається в двох основних напрямах [2]: культивування культур
клітин та культивування культур органів
і тканин (органні культури).
Системи культивування тваринних клітин і
тканин можуть бути моношаровими, коли клітини розвиваються на поверхні скла,
пластика або поверхні спеціальних носіїв та суспензійними – клітини ростуть
вільно (подібно до мікроорганізмів) в суспензії [3].
Для крупномасштабного отримання характерним є
отримання суспензійних культур, для якого необхідна промислова апаратура, що
відповідає вимогам раціональності конструкції, забезпеченню інтенсивного
перемішування середовища та створення делікатних
умов культивування. Створення таких умов має дещо проблемний характер,
оскільки, незважаючи на те, що для культивування тваринних клітин використовують
ті ж технічні засоби, що і для культивування мікроорганізмів, необхідним постає
відсутність механічних пошкоджень клітин, які є менш міцними, ніж
мікроорганізми. Внутрішня поверхня реактора повинна бути гладкою, а механічна
мішалка не повинна створювати сильне турбулентне середовище. Крім того, більшість
клітин потребують розвиненої поверхні для свого росту.
Слід також відмітити деякі особливості культивування рослинних клітин. Культури клітин
рослин, як правило, вирощуються у вигляді суспензії в рідкому поживному
середовищі, або калусної культури на твердій поживній основі. Культивування
недиференційованих клітин і каллусу вимагає дотримання певного балансу гормонів
зростання рослин ауксинів і цитокининів. Проте
промислове виробництво більшості з цих культур, за винятком, наприклад,
продуцентів шиконіна, поки що економічно невигідне. Потрібне подальше
удосконалення технології культивування клітин і підвищення їх продуктивності [2].
Нові методичні прийоми поглиблюють знання
об'єктів і дозволяють більш ретельно контролювати їх поведінку, що і являється
основою створюваних технологій. Слід відмітити, що важливим фактором швидкого
розвитку технічних прийомів роботи з клітинами, а також тканинами, є необхідне
розуміння дослідниками біології використовуваних об'єктів на всіх рівнях –
молекулярному, субклітинному, клітинному і тканинному [3].
Отже, можна сказати, що перспективи розвитку
культивування клітин для людини важко переоцінити. Адже навіть культури клітин в
ряді випадків можуть бути рівноцінною заміною в багатьох медико-клінічних
дослідженнях, для яких необхідна участь добровольців. Завдяки культивуванню
клітин можливості дослідження і діагностики розширюються майже необмежено, так
як існує можливість оцінки не тільки морфологічних і біохімічних змін, але і
змін в поведінці клітин, їх реакції на різні агенти, в тому числі і на
лікарські засоби [4]. Безсумнівно, область клітинної біотехнології в
найближчому майбутньому, після того як реалізує свої можливості генна
інженерія, стане найважливішим джерелом цінних продуктів.
Література:
1. Сергеев В.А., Собко
Ю.А. Культуры клеток в ветеринарии и биотехнологии. - К.: Урожай, 1990.- 152 с.
2. Цыренов В.Ж. Основы
биотехнологии: культивирование клеток человека и животных. Учебно-методическое
пособие. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. - 48 с.
3. Основы
сельськохозяйственной биотехнологии/ Муромцев Г.С., Бутенко Р.Г., Тихоненко
Т.И., Прокофьев М.И. – М.: Агропромиздат, 1990.- 384 с.: ил.