Гібридизація клітин
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Зовні це виглядає просто. В колбах, вкритих жовтувато-рожевим шаром живильної рідини, ростуть і розмножуються розведені в культурі клітини. Клітини миші, клітини щура. Клітини людини. Одного разу вміст двох колб злили. Нічого не сталося, в загальній колбі клітини кожного виду продовжували жити самі по собі. Але серед багатьох мільйонів їх з’явилося кілька клітин небувалих: число хромосом в них було не таким, як в культурі з першої колби, і не таким, як в культурі з другої. Воно представляло точну їх суму, доводячи, що клітини, злившись, утворили новий початок — міжклітинний гібрид.
Ці слова приголомшують і здаються цитатою з не дуже наукового, але вельми фантастичного роману. І, тим не менш, це правда.
Біологи давно навчилися вирощувати клітини людини та інших вищих тварин поза організму — в пробірках і колбах на живильному середовищі. Тридцять років тому помер чоловік, а пухлинні клітини, що були причиною його смерті, розійшлися по всіх лабораторіях світу, вони переносяться з колби в колбу, і так, в принципі, може тривати ще довгі десятиліття.
Спочатку не вдавалося підібрати відповідний склад середовища, де клітини могли б жити і ділитися. Перші середовища були природними – плазма крові, витяжки з тканин. Зараз їх замінюють синтетичними. Рецепти виготовлення таких середовищ дуже складні: в найбільш поширену входять, наприклад, 17 амінокислот, 11 вітамінів і ростових речовин, 7 солей і два білка: альбумін сироватки крові і фетуїн з крові теляти. Клітини вищих тварин примхливі, і домогтися їх поділу в пробірці дуже нелегко, але мета виправдовує засоби. Вірусологи вирощують на культурах клітин і тканин віруси поліомієліту та інших хвороб. Радіобіологи вивчають в штучно вирощених клітинах хромосомні перебудови, що виникають під дією опромінення. Культури клітин запускали в космос на супутниках: так дослідили, як впливає жорстке космічне випромінювання і невагомість на клітинний поділ. Ракові клітини, що розмножуються в культурі, дають неоціненний матеріал про зміну хромосом, при виникнення пухлин.
Саме пухлинні клітини і принесли біологам приголомшливий сюрприз. Почалося з того, що Р. Барський, Б. Эфрусси та інші вчені вирощували спільно клітини різних клонів злоякісних пухлин білих мишей (клоном називається культура, виведена з однієї-єдиної клітини). Перший клон, назвемо його А, легко прищеплюється мишам, і прищеплена пухлина швидко росте. Клон Б прищеплюється важче, пухлина нерідко розсмоктується. Відрізняються і хромосомні набори обох клонів: число хромосом у ракових клітинах може сильно коливатися, але в середньому для клону А характерно 55 хромосом, для клону Б — 62 хромосоми. Форма хромосом також різна.
І ось одного разу в спільній культурі вперше з’явилися дивовижні клітини — з числом хромосом 115-116. Саме по собі це було сенсацією: всі звикли, що зливаються між собою лише статеві клітини — гамети з половинним набором хромосом, і ще нікому не вдавалося бачити злиття соматичних клітин. Тут же до того ж ще утворився і гібрид. Гібридні клітини росли швидше батьківських клонів і витісняли їх з культури.
Подальших відкриттів не довелося довго чекати. Вдалося схрестити клітини раку підшкірної клітковини мишей однієї лінії і раку молочної залози іншої лінії. Процес злиття клітин змогли навіть зняти на мікрофільм.
Виявилося, що найохочіше гібридизація йде при зниженій температурі. Однак чому саме відбувається злиття клітин, поки невідомо. Можливо, вдасться відшукати речовини, які підвищать частоту гібридизації в десятки і сотні разів.
Але саме чудове попереду. Організм ревниво оберігає свою індивідуальність. Тому отримати міжвидовий гібрид дуже непросто: при віддаленому схрещуванні статеві клітини часто виявляються несумісними. Той же бар’єр несумісності є і на рівні тканин: саме він стоїть на шляху вирішення проблеми пересадки органів.
А у клітин, що розводяться в культурі, цієї несумісності немає. Вченим вдалося отримати гібриди клітин миші та щура. А потім X. Харріс та Уоткінс отримали гібриди між пухлинними клітинами людини і червоними кров’яними тільцями курки (еритроцити птахів, на відміну від наших, мають ядра).
Звичайно, це не гібрид між людиною і куркою. Ці гібриди можуть існувати роками, даючи одне покоління за іншим, але виростити цілий організм з них неможливо. Втім, і прості, негібридні клітини, що живуть в культурі, здатні лише відтворювати собі подібні, «знеособлені» клітини і не можуть перетворюватися ні в м’язові, ні в кісткові, ні в які-небудь інші спеціалізовані клітини.
Чи можна викликати у них здатність до спеціалізації, ми ще не знаємо. Але у рослин справа йде не так погано. Багатьом вченим вдається вирощувати цілу рослину з однієї-єдиної клітини (наприклад, морква з однієї клітини кореневища). А якщо такою прародителькою стане гібридна клітина? В принципі можливе отримання помісей між сосною і кокосовою пальмою, між дубом і кавуном, осикою і огірком.
Звичайно, подібні успіхи ще далекі від нас. Але експерименти тривають і, безсумнівно, принесуть вражаючі результати.
Автор: Б. Медников.