Новітні методи селекції

Людина з незапам’ятних часів використовує біологічні процеси при виготовленні хліба і вина, кисломолочних продуктів і пива, а з середини XX століття – для отримання антибіотиків, ферментів і інших речовин. Зараз ми вміємо вирощувати на поживних середовищах клітини, взяті з організмів рослин і тварин. Їх також можна використовувати як фабрики для виробництва необхідних людині продуктів.

З рослинних клітин, вирощуваних в штучних умовах, можна виростити цілі рослини. Ця технологія дозволяє прискорити процес створення нових форм рослин.

Крім того, в останні десятиліття з’явилися методи, які дозволяють створювати нові форми клітин або організмів не шляхом відбору випадково виникли мутацій або комбінацій генів, а цілеспрямовано впроваджуючи в клітини генетичний матеріал, що забезпечує розвиток потрібних для людини ознак, в тому числі незвичайних для даної клітини або цілої особини. Ці методи отримали назву генної інженерії.

Навчившись культивувати клітини тварин і рослин в штучних умовах, людина дуже швидко став маніпулювати ними, створюючи клітини з певними властивостями. Цей напрямок одержав назву клітинної інженерії. Наприклад, можна з’єднувати клітини різного походження, отримуючи клітинні гібриди, в яких об’єднані властивості двох типів клітин. Так, створені гібриди пухлинних клітин і клітин, що продукують антитіла. Ці гібридні клітини (гібридоми, від hybrida і грец. Oma пухлина) з’єднали в собі здатність до необмеженого розмноження з властивістю синтезувати і виділяти антитіла.

Антитіла можна виділяти і з крові тварин, попередньо імунізованих будь-яким антигеном. Отримані саме таким шляхом антитіла з давніх пір використовують для створення пасивного імунітету. Як правило, використовується сироватка крові містить суміш антитіл, специфічних до одного антигену, але взаємодіє з різними його ділянками. Кожен сорт антитіл виробляється своїм клоном лімфоцитів до ділянки білка розміром в декілька амінокислотних залишків. Білок-антиген з декількох сотень мономерів може мати на своїй поверхні близько десятка ділянок, відомих різними антитілами. Ці антитіла називають поліклональними.

За допомогою гібридом можна отримувати антитіла одного сорту, так звані моноклональні. Моноклональні антитіла використовують для діагностики і виявлення невеликої кількості клітин. Вони знаходять застосування не тільки в науково-дослідних лабораторіях, але і в практичній медицині. Наприклад, їх можна використовувати як переносників токсичних речовин, вибірково вбивають ракові клітини. Для цього потрібно отримати антитіла до клітин пухлини. Вибрати серед них ті, які реагують тільки з пухлинними клітинами, але не взаємодіють з нормальними. І потім приєднати до них токсини. Таке “ліки” буде доставлено точно за адресою: до клітинами пухлини.

Рослинні клітини, вирощувані на поживних середовищах, мають важливу властивість: вони зберігають тотіпотентность і з них можна вирощувати повноцінні цілі організми. Це явище широко використовують для отримання незараженої вірусами і мікроорганізмами посадкового матеріалу. Клітинні культури отримують з здорових клітин меристеми рослин. Потім їх розмножують в стерильних умовах і регенерують з них рослини.
Клітинні технології дозволяють значно прискорити селекційний процес.

Наприклад, нам потрібно отримати солестійких рослини. Для цього на живильному середовищі з підвищеною концентрацією солей ми висівають десятки тисяч клітин. Більшість з них цю концентрацію солей не витримує і гине, але окремі клітини виявляються солестійкого, з них ми регенеруючи рослини, які теж будуть солестійкого. За цією схемою і ведуться в даний час багато селекційні процедури з відбору стійких до різних факторів клітин, а потім регенерація з них рослин.

Культивувати на поживних середовищах можна не тільки не соматичні, а й генеративні клітини (наприклад, з пилкових зерен рослин). З них також можна регенерувати рослини. Такі рослини будуть гаплоїдними. Однак якщо викликати подвоєння числа хромосом в культивованих генеративних клітинах, то вирощені з них рослини будуть диплоїдними, причому повністю гомозиготними. Згадайте, що для отримання високого рівня гомозиготності необхідно не менше восьми поколінь самозапилення або близькоспоріднених схрещувань. У випадку з культурами генеративних клітин цю проблему ми вирішуємо за два покоління, тобто в 4 рази швидше.

Посилання на основну публікацію