Орындаған: Дюсембаев Қазбек

Астана 2012 жылы

ХХ ғасырда жоғары сатыдағы жануарлардың жасушаларын бөліп алып, жасушалардың өсуіне жағдай жасау және in vitroда өсруге болатыны жайлы ойлар пайда болған етін. Осындай процесстерді жүзеге асыруға болатыны белгілі болған соң, екінші этап басталды. Яғни, фильтрацияға ұшырайтын инфекциялық агенттер-вирустарды осындай жасушаларды өсіру және репродукциялау. Үшінші этапта жануар клеткасында вакцина жасау үшін вирусты материалдарды алуға болатыны белгілі болды. Сонымен қатар: 1) жасушаға спецификалық экзогенді гендерді қою және оның экспрессиясы; 2) бір клеткалы культурадан популяцияны алуға болатын мүмкіндіктер пайда болды. Бұндай популяцияларды қоршаған ортаға антиденелерді бөлетін жасушалардан алынған. Және антиденелердің молекулалары supernatant (надосадочная жидкость - часть суспензии, расположенная над осадком и образуемая после центрифугирования ) бірдей болды. Осы жағдайлар қазіргі уақытта зерттелуде және төртінші этаптың бастамасы болып табылады.

Жануар клеткасының культурасының өсу және көбею қасиетін дәлелдеу үшін бірнеше әдістерді меңгеруге тура келді.

1. Экзогенді прокариоттар және саңырауқұлақтардан бос клеткаларды алу әдісі;

2.Оқшауланған жасушалардың өсуі өзгермейтін ортаны даярлау әдісі;

3. Жасушалардың өсу динамикасын бақылау әдісі;

4. Жануар жасушасының культураларын in vitroда өсіру және басқа биологиялық агенттерден дербес бөлек ұстау әдісі .

Осы әдістердің ғылыми негізі жасушаның өсімдіктер мен жануарлардың негізгі құрылымдық элементі деген түсінік негіз болды. Жануарлар жасушасын бөліп алып, in vitro жағдайында өсіру Клод Бернардың үлесіне тиді. Оның пайымдауынша, қоршаған ортаның өзгерісіне тірі организмдермен қатар ішкі тұрақтылықты барлығы сақтауға тырысады. Организмнен тыс жасушада тұрақтылықты сақтайды. Егер сыртқы және ішкі жағдайлар бір-бірінен ерекшеленбесе , жасуша өсуі және көбеюі тоқтамайды. Қорытындылай келгенде организмнен тыс жасушаларға қажет орталарды дайындай қажеттілігі туды.

(1813-1878) Париж қаласы

1885 жылы Вильгельм Ру (W. Roux) іс жүзінде организмнен тыс тірі тканьдердің сақталуын көрсетті. Ол жылы физиологиялық ерітіндіде тауық эмбрионының қабығын тіршілікке қабілетті күйінде сақтап калды. Кейіннен ол in vitro эмбриологиясының мәселелері жөнінде мақалалардың авторы болды.

1897 жылы Лёб (Loeb) қан жасушаларын тіршілікке қабілетті жағдайында сарысу және қан плазмалары бар пробиркада сақтаған болатын.

1898 жылы Льюнгрен адамның тері экспланттарын (группа клеток, отделенная от материнского организма) тіршілікке қабілетті жағдайында қышқыл ортада сақтау мүмкіндігін көрсетті. Ол клеткалар реимплантация қасиетін сақтап калды.

1903 жылы Джолли жасушаның бөлінуін құрамында саламандра лейкоциті бар аспа тамшыда (висячая капля) бақылады.

1906 году Биб и Эвинг подтвердили это при пересадке лимфосаркомной ткани собаки.

Вильгель Ру (1850-1924ж.ж.)-неміс

ғалымы, анатомия профессоры

Продолжая работы Ру, Росс Харрисон усовершенствовал методику «висячей капли». Он использовал небольшие кусочки ткани, отторгнутые от медуллярного сосуда лягушки к внедренные в ее лимфатический тромб, и выдерживал их в виде капли на нижней стороне покровного стекла, расположенного поверх углубления в предметном стекле. В 1907 г. ему удалось наблюдать с помощью такой «камеры» рост нервных клеток в течение нескольких недель; он установил, что скорость роста этих клеток составляет 20 мкм за 25 мин. В то время как эксперименты Харрисона были направлены на то, чтобы получить ответы на вопросы, относящиеся к физиологии нервных клеток лягушки, методика, которой он пользовался, была применена Барроузом для других клеток тканей теплокровных животных. Этот исследователь в 1910 г. вместо лимфатического тромба использовал тромб плазмы курицы.

Росс Гранвилл Харрисон

В 1913 г. Алексис Каррель применил плазму крови, обогащенную экстрактом эмбриона. Добавка такого экстракта ускоряла рост тканей. Примененная методика обеспечивала значительно большую вероятность успеха, чем та, которую использовали Левис (1911) и Рид (1908 г.). Рид готовила культуры клеток из костного мозга морской свинки и пыталась выращивать эксплантаты на среде определенного химического состава. Работа Карреля привлекла большое внимание, так как она была опубликована под интригующим названием — культивирование «бессмертных» клеток. Инкубация клеток сердца куриною эмбриона была начала 17 января 1912 г. Пересев клеток продолжил Эблинг, как он сам заявлял, работая с ними 34 года. Поскольку Каррель был хирургом и весьма сведущим в вопросах асептики, он смог внести существенный вклад в культивирование клеток животных in vitro. В то же время организация и технические условия проводимых экспериментов были очень громоздкими. Ассистенты Карреля были одеты в длиннополые резиновые халаты темного цвета с капюшонами для полного прикрытия головы. Процедуры были длительными и отягощенными многими деталями. В результате тех требований, которые выдвигались автором в отношении сложных мер предосторожности для предотвращения контаминации, вокруг данного предмета создалась атмосфера таинственности и исключительности, что скорее тормозило прогресс, чем способствовало ему. Тем не менее им было достигнуто многое. В частности, даже при отсутствии антибиотиков он добился успеха в пересадке клеток, используя хирургическую технику для отторжения отдельных колоний и переноса их в новые условия роста. Каррель также продемонстрировал своим коллегам научное значение тех наблюдений, которые могут быть сделаны в процессе пересадки клеток.

Алексис Каррель (28.06. 1873 – 5.11.1944 )-лауреат Нобелевской премии

В ходе проделанных работ был внесен ряд поправок в рецептуру среды культивирования. В частности, Тирод модифицировал раствор Рингера и в дополнение к куриной сыворотке и эмбриональному экстракту стал использовать коагулят фибрина. Для наблюдения за делящимися клетками животных Канти в 1928 г. разработал метод кинофотомикрографии. В этот же период был разработан дополнительный и очень существенный подход в технике работы с клетками. Имеется в виду применение трипсина для высвобождения клеток из тканевой матрицы, в которой они находятся. Однако эта методика не находила признания до тех пор, пока в 1937 г. Симмс и Стидлман использовали ее для пассирования клеток между культурами плазмы. Эта методика дает возможность успешно применять в культурах индивидуальные клетки, а не ткани.

Сидней Рингер - британский врач и фармаколог, известный

изобретением

раствора Рингера.

Впервые клоны клеток в культуре из одиночной клетки были получены Эрлом с сотрудниками в 1948 году. Игл (1955) систематически исследовал пищевые потребности клеток в условиях. До тех пор пока в 1961 г. Хейфлик и Мурхед не выделили линию диплоидных клеток человека (НДС) WI-38, считалось, что один раз установившаяся клеточная линия имеет неограниченное время жизни. Относительно линии WI-38 было показано, что период ее существования в культуре ограничивается приблизительно 50 удваиваниями популяции. Перед отмиранием популяции для клеток этой линии характерен феномен старения. Однако при отмирании эти клетки оставались диплоидными и не имели признаков злокачественных изменений. Клетки, выделенные из раковых опухолей или трансформированные в ходе культивирования, характеризуются «бессмертностью» и коррелируют с гетероплоидностью. Первые суспензионные культуры клеток животных, как правило, основывались на клетках злокачественных тканей. Это — клетки HeLa, выделенные из раковой опухоли шейки матки человека. Перевиваемая линия карциномы шейки матки была выделена еще в 1952 году Джеем с сотрудниками, она используется и в настоящее время во многих лабораториях мира.

Последующий этап в истории культивирования диплоидных клеток человека связан с установлением факта, что они являются генетически стабильными и свободными от всех известных латентных и онкогенных вирусов. Поэтому линии диплоидных клеток человека разрешено применять для получения продуктов, предназначаемых для людей. Эта догма остается действующей и в настоящее время, хотя новейшие открытия отчетливо показали присутствие в клетках, выделенных из нормальных тканей, потенциальных онкогенов, идентичных тем, которые найдены в таких известных онкогенных вирусах, как вирус саркомы Рауса и вирус саркомы Молони. Раус еще в 1910 году индуцировал опухоль, использовав профильтрованный экстракт куриной опухоли. Эта опухоль была индуцирована РНК-вирусом (вирус саркомы Рауса). Позднее было установлено, что ряд вирусов способен индуцировать возникновение опухолей, такие вирусы были названы онкогенными.

 

Сенсация! Мясо из пробирки! Сегодня автор научного раздела

журнала “The New Yorker” Майкл Спектер  опубликовал статью о достижениях в сфере выращивания  мяса из клеток животных .  По его словам, культивированное мясо гораздо дешевле и энергетически экологичнее . Мясо из пробирки - дополнительный, принципиально новый источник белка, призванный обеспечить как безопасность животных, так и  предотвратить всевозможные риски заражения здоровых людей.

Так вот, Майкл Спектер посетил специальные лаборатории в Нидерландах и Северной Каролине с тем, чтобы исследовать как прогрессивные ученые произвели  развитие мяса в пробирке. Он пишет о своей поездке и аргументах в пользу сделанных лабораторией стейков.

Мотивация создания принципиально нового продукта

Изначальной мотивацией для того, чтобы выращивать мясо в специальных лабораториях, послужила защита животных.

"Есть что-то неотъемлемо жуткое  (о растущем мясе в лабораториях),"- признается Спектер. «Но есть что-то более неотъемлемо жуткое в том первобытно диком (хищном)  способе, которым мы по сей день взаимодействуем с животными, изначально предназначенными на убой.... Они живут ужасной жизнью и, зачастую, умирают вполне безжалостно. Таким образом, эта идея захватила умы большого количества людей».

Другая мотивация, по словам Спектера, мясо из пробирки оказывает положительное, природоохранное  воздействие на окружающую среду. Согласно Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, глобальный домашний скот ответственен почти за 20 процентов всех выбросов парникового газа. А поскольку население земного шара неуклонно растет, возникает необходимость в большем количестве ресурсов, необходимых для  содержания  сельского хозяйства.

"Сегодня  нас  на планете 7 миллиардов человек, а к 2050 будет 9 миллиардов," - говорит он. "Все люди нуждаются в еде. А более всего человек нуждается в белке. Тенденция питаться лучше свидетельствует об увеличении материального достатка и повышении социального статуса. Лучшим же показателем достатка, к сожалению, является мясное меню. А много мяса означает много воды, много зерна, много травы. Но у нас нет такого большого количества сырья для выращивания большого количества животных.

Как это работает? В настоящее время ученые берут  ткани стволовых клеток от

свиней и помещают их в питательное вещество (специальный бульон), которым  заполнены чашки Петри, где клетки быстро растут. Самая большая плита мяса, выращенная до сих пор,  размером с контактную линзу , содержит миллионы клеток. Следующий шаг: попытка взять эти клетки и превратить их в мускульную ткань, используя разлагаемые микроорганизмами платформы лесов.

«Идея – вырастить  эти клетки в мускульную ткань,  чтобы в итоге получился тот же самый вид мяса, который бы Вы взяли от плоти животного», -  говорит Спектер.

Но мышечные клетки или ткань не могут просто быть помещены в платформу и оставлены в покое. Мускулы требуют систематического стимулирования, иначе они атрофируются и умрут. В настоящее время учёные используют электрические импульсы для стимулирования мышечной клетки, выросшей в лаборатории, но, к сожалению, пока еще не выяснили, как претворить это в массово-производственный масштаб.

На сегодняшний день, в масштабах такого массового производства мяса, электрическое стимулирование роста мышечной ткани является очень дорогостоящим, поэтому ученые озадачены поиском других методов эффективного стимулирования .

В дополнение к техническим сложностям создания мяса из пробирки есть также проблема вкуса. Спектер говорит, что ученые уверили его, что не будет никакого дифференциала вкуса между мясом животных и мясом из пробирки.

«Беседуя с одним ученым, я упоминал это как 'синтетическое мясо,' и она раздражалась," -говорит он. «Она сказала: «Это мясо не является синтетическим. Оно является органическим. Это - мясо. Это - две клетки мяса, растущие, чтобы стать большим количеством клеток мяса».

Кожаные куртки будут выращивать в лаборатории Изделия из кожи, выращенной в лаборатории, могут поступить в

продажу уже в ближайшие пять лет, все зависит от фирмы, которая намерена выпускать такие вещи, и от финансовой поддержки со стороны миллиардера PayPal.

Помимо этого, фирма уже занимается выращиванием в стенах своих лабораторий мяса. Тем не менее, акцент владельцы делают в первую очередь не на мясе, а на коже. Первая в истории кожаная куртка, выращенная в лаборатории, станет настоящим прорывом в области швейной промышленности и однозначно затмит все остальные изделия, пишет Raut.ru.

Причина, по которой ученые не спешат создавать мясо, заключается в том, что кожа имеет более простую структуру. А значит, и выращивать ее будет проще. Изначально фирма ориентирует всю свою продукцию на вегетарианцев, которые не могут есть настоящее мясо и носить кожаные вещи из-за убеждений. Однако, согласно опросам, проводимым экспертами, около 40 % из них готовы попробовать выращенное искусственным путем мясо. Что касается одежды из кожи, выращенной в лаборатории, то вегетарианцы также смогут себе это позволить, поскольку здесь не подразумевается убийство животных.

Единственная проблема, с которой пока что столкнулась фирма, это массовое выращивание множества клеток мяса и кожи. Однако если бюджет фирмы будет достаточным, то подобное производство поможет восстановить экологию планеты. Несмотря на подобные оптимистичные взгляды, создатели выращенного мяса и кожи все же понимают, что их путь будет нелегким. Это касается также и потребительского признания, которое может стать проблемой. Как работает эта  технология? Очень просто. Клетки получают от коровы путем биопсии, а затем помещают в биореактор, где и происходит все самое интересное.

Учеными планируется массовое выращивание человеческих органов

Насколько известно, метод, позволяющий выращивать сложные ткани человеческого тела, уже давно стал применяться в мире. Для этого учеными используются сами стволовые клетки обратившегося к ним пациента и специальные каркасы. Однако специалисты из Швейцарии заявляют, что на сегодняшний день современная наука достигла такого уровня, что они с легкостью смогут выращивать готовые органы для человеческого организма. 

Ученые из Каролинского института (Стокгольм) отмечают, что для полного и скорого развития этой методики осталось лишь определить две составляющие: источники клеток, наиболее пригодных для выращивания будущих органов и материал, который можно будет использовать в качестве каркаса. Также перед учеными сейчас стоит задача подобрать необходимое количество добровольцев для проведения клинических испытаний. 

Как отмечает статистика, в последнее время необходимость людей в донорских органах достигла критических размеров. Именно поэтому важность открытия этой методики бесспорна.