Гибридизация клеток

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Внешне это выглядит просто. В колбах, покрытые желтовато-розовым слоем питательной жидкости, растут и размножаются разводимые в культуре клетки. Клетки мыши, клетки крысы. Клетки человека. Однажды содержимое двух колб слили. Ничего не произошло — в общей колбе клетки каждого вида продолжали жить сами по себе. Но среди многих миллионов их появилось несколько клеток небывалых: число хромосом в них было не таким, как в культуре из первой колбы, и не таким, как в культуре из второй. Оно представляло точную их сумму, доказывая, что клетки, слившись, образовали новое начало — межклеточный гибрид.

Эти слова ошеломляют и кажутся цитатой из не очень научного, но весьма фантастического романа. И, тем не менее, это правда.

Биологи давно научились выращивать клетки человека и других высших животных вне организма — в пробирках и колбах на питательной среде. Тридцать лет назад умер человек, а опухолевые клетки, бывшие причиной его смерти, разошлись по всем лабораториям мира, переносятся из колбы в колбу, и так, в принципе, может продолжаться еще долгие десятилетия.

Сначала не удавалось подобрать подходящий состав среды, где клетки могли бы жить и делиться. Первые среды были естественными — плазма крови, вытяжки из тканей. Сейчас их заменяют синтетическими. Рецепты изготовления таких сред очень сложны: в наиболее распространенную входят, например, 17 аминокислот, 11 витаминов и ростовых веществ, 7 солей и два белка: альбумин сыворотки крови и фетуин из крови теленка. Клетки высших животных капризны, и добиться их деления в пробирке очень нелегко, но цель оправдывает средства. Вирусологи выращивают на культурах клеток и тканей вирусы полиомиелита и других болезней. Радиобиологи изучают в искусственно выращенных клетках хромосомные перестройки, возникающие под действием облучения. Культуры клеток запускали в космос на спутниках: так исследовали, как влияет жесткое космическое излучение и невесомость на клеточное деление. Раковые клетки, размножаемые в культуре, дают неоценимый материал об изменении хромосом при возникновении опухолей.

Именно опухолевые клетки и принесли биологам ошеломляющий сюрприз. Началось с того, что Г. Барский, Б. Эфрусси и другие ученые выращивали совместно клетки разных клонов злокачественных опухолей белых мышей (клоном называется культура, выведенная из одной-единственной клетки). Первый клон, назовем его А, легко прививается мышам, и привитая опухоль быстро растет. Клон Б прививается труднее, опухоль нередко рассасывается. Отличаются и хромосомные наборы обоих клонов: число хромосом в раковых клетках может сильно колебаться, но в среднем для клона А характерно 55 хромосом, для клона Б — 62 хромосомы. Форма хромосом также различна.

И вот однажды в совместной культуре впервые появились диковинные клетки — с числом хромосом 115—116. Само по себе это было сенсацией: все привыкли, что сливаются между собою только половые клетки — гаметы с половинным набором хромосом, и еще никому не удавалось видеть слияния соматических клеток. Здесь же вдобавок еще образовался и гибрид. Гибридные клетки росли быстрее родительских клонов и вытесняли их из культуры.

Дальнейших открытий не пришлось долго ждать. Удалось скрестить клетки рака подкожной клетчатки мышей одной линии и рака молочной железы — другой линии. Процесс слияния клеток смогли даже заснять на микрофильм.

Оказалось, что охотнее всего гибридизация идет при пониженной температуре. Однако почему именно происходит слияние клеток, пока неизвестно. Возможно, удастся отыскать вещества, которые повысят частоту гибридизации в десятки и сотни раз.

Но самое замечательное впереди. Организм ревниво оберегает свою индивидуальность. Поэтому получить межвидовой гибрид очень непросто: при отдаленном скрещивании половые клетки часто оказываются несовместимыми. Тот же барьер несовместимости есть и на уровне тканей: именно он стоит на пути решения проблемы пересадки органов.

А у клеток, разводимых в культуре, этой несовместимости нет. Ученым удалось получить гибриды клеток мыши и крысы. А затем X. Харрис и Уоткинс получили гибриды между опухолевыми клетками человека и красными кровяными тельцами курицы (эритроциты птиц, в отличие от наших, имеют ядра).

Конечно, это не гибрид между человеком и курицей. Эти гибриды могут существовать годами, давая одно поколение за другим, но вырастить целый организм из них невозможно. Впрочем, и простые, негибридные клетки, живущие в культуре, способны лишь воспроизводить себе подобные, «обезличенные» клетки и не могут превращаться ни в мышечные, ни в костные, ни в какие-нибудь другие клетки специализированные.

Можно ли вызвать у них способность к специализации, мы еще не знаем. Но у растений дело обстоит не так плохо. Многим ученым удается выращивать целое растение из одной-единственной клетки (например, морковь из одной клетки корневища). А если такой прародительницей станет гибридная клетка? В принципе возможно получение помесей между сосной и кокосовой пальмой, между дубом и арбузом, осиной и огурцом.

Конечно, подобные успехи еще далеки от нас. Но эксперименты продолжаются и, несомненно, принесут поразительные результаты.

Автор: Б. Медников.