ОҚУ-Әдістемелік кешені

Бұдан басқа, in vivo клеткасына жататын ұрпақтар қатарында ақау жүзеге асатын болса, бұл ақау тұқым қуалаушылық ақау болып саналады. Гендік инженерия мүмкіндігі арқасында клетка генотипінінөзгерісі шындыкка ие болды. Біз ағзадан ақаулы генін алмастыратын мутантты клеткаларды бөле аламыз, дені сау гендік модифицирленген клеткалар линиясын алып, ағзаға қайтадан кіргізе аламыз.

2. Фибробластар культурасын алу кеңінен жайылды.Патогенез бен тұқымқуалаушылық аурулары диагностикасын оқыту ушін фибробластардың кеңінен қолданылуы оларды культивирлеудің тек қана жеңілдігін қамтып, бірақ сонымен бірге негізгі клеткалық элементтері фибробластар болып саналатын біріктіретін тіндер дене массасын маңызды бәлігін құрайды. Бұдан басқа фибробластар көптеген мүшелердің стромдарын құрайды,, олардың морфогенездерінің маңызды қатысушылары болады және арнаулы клеткалардың дифференцировкасы мен функционирленуі үшін қажет болатын микроқоршау шартын құрады. Фибробласта моноаминоксидаза, яғни кейбір нервтік және психикалық ауруларға белсенділігін өзгертетін ферменттері болады.Фибробластар глюкокортикоид гормонына , инсулинге, кейбір нейромедиаторға рецептоады құрайды.

Тринберг1978 жылы культивирленген фибробластан алынған in vivo шартында экстраполяция жағдайы дәлелдеуге мүмкіндік алды.

1. Біріншіден, in vitro фибробластары ағзадағы клеткаларға қатысты негізгі жағдайларды сақтайды, сонымен қатар онтогенетикалық және ағзадонордың жеке генотипті қасиетін сақтайды.

2. Екіншіден, ағза клеткалары қасиеттерін толық мөлшерде насихаттайтын басқа да осындай клеткалар типі болмайды.

3. Үшіншіден, культураға фибробластар енгізу арқылы өзгерістер туындағанда жеңіл бақылауға, қалыпты жағдай құруда минимумға кіруге болады.

Жоғарыда аталғандар фибробластарды қолдану аурулар қатарының патогендерінің клеткалық, биохимиялық, молекулярлық аспектісін, оның ішінде нерв жүйесінің тұқымқуалаушылық ақаулармен байланысты аспектісін оқытуды, қолдануды қамтамасыз етеді.

Болжамдар бойынша ХІХ ғ басында көпядролы клеткалардың ашылуына байланысты соматикалық клеткалар бір-бірімен ағып келіп қосылуы мүмкін екендігі дәлелденген. Тарихи аспектіде поликариондардың ашылуы Шлейденнің қате ұсынысы ретінде жаңа клеткалар аналық клеткалардың цитоплазмалық мембраналарының ішінде көпіршік түрінде дамиды деп саналған. Рудольф Вирхов 1851ж бұл ұғымды ядро жаңа клеткаларда эндогендң тұқымдандыруды болдырады деп санап көп ядролы ісік клеткаларының суретін толық сеніммен ұсынады. Бұдан басқа поликарионның ашылуы клеткаларының теория күресіне отқа май құйғандай етті. Оның қарсыластары организмді үздіксіз цитоплазмамен біртұтастың массасын ұсынатын гипотеза ретінде алға қойды, ал поликариондардың бар болуы бұл гипотезаның бекітпесі ретінде қаралды.

Уақыт өте келе клеткалық теория салтанат құрылды. Ал поликариондарды қызық тұжырымдар разрядына жатқызды.

Соматикалық клеткалардың гибридтері біздің жүз жылдығымыздың 60-шы жылдарында ғана ашылды. 1960ж Барский әріптестерімен гибрид клеткаларының бөлінуін хабарлады. Гибридтік клеткалар тышқан саркомасының бір клеткасынан ертеде бөлінген екі линиясын араластыру арқылы алынды. Шығарылған линиялар саны бойынша хромосома морфологиясы бойынша сонымен қатар тышқандарға енгізген ісіктің пайда болу қабілеті бойынша ерекшелінеді. Гибридтік клеткалар шығарылғын клеткалар линиясына өте жақсы хромосомдар санын құрды. сонымен қатар барлық аналық линиялардың беткі антигендері құрды, одан әрі қарай гибридтік клеткаларды жануарлардың әртүрлі клеткаларын қолдана отырып, алуға болатынын жасайды. Агент ретінде НVJ инактивирленген вирусы (сондай вирусы деп аталады) көрсетіледі. Содан бері сондай вирусты клеткалар құйылуы экспериментінде кеңінен қолданыла бастады.

Пролиферацияға қабілетті түраралық гибридтік клеткаларды оқытуды екі өте маңызды байқаулар жасалды:

• 
  гибридте екі геном да байқалуы мүмкін
  
• 
  ұзақ өмір сүретін түраралық гибридтер біртүрлі хромосомдар элиминирленген
  

Дәл осы уақытта қалыпты клеткалар табиғи жағдайды бір-бірімен сирек құйылысады. Жоққа шығаруды тұқымдану жағадйы құрайды. Бұдан басқа жұқа шығарудың осы түрі ретінде жоғарғы саңырауқұлақтардың плазмогамии жағдайы көрсетеді, бір ядролы гаплоидты клеткалар құйылып екі ядроларды түзеді (дикариондар). Бұндай клеткалар митотокикалық жағдайда көбейеді екі ядролықта қалады, қорытындысына барлығына жақсы белгілі тұқымдық дене құралады.

Табиғи жағдайда клеткалар құрылым сүтқоректілерде болады. Мысалы: клеткалар тышқан түтікшелерінің құру арқылы құйылуы мүмкін. ХІХ ғ ала тышқандардың миофибрильдері поликарионда түзілетіні көрсетіледі. Поликарионда бір ядролы миобластардың құрылуы ісік клеткаларының құйылымы әдеттегі құбылыс. in vivo ісік клеткалары кей жағдайда жай клеткалармен де қиылысады.
Дәріс №11

Тақырып: Химер құру әдісі

Жоспар

1. 
   Агрегациялық әдіс
   
2. 
   Инфекциялық әдіс
   

1. 
   Агрегациялық әдіс. Тарковскиймен бір уақытта бір-біріне қатыссыз Варшавада және Филадельфиядағы Минцте (1961-1962ж) ұсынылды.
   

Бұндай құрамды ұрықтар in vitro бластоцистер кезеңіне дейін дамиды, содан кейін оларды қабылданған ананың жатырына енгізеді, онда сәйкес гормондарды енгізу арқылы алдын-ала жалған буаздықты шақырады. Қорытындысында аллофенді тышқанадр пайда болады. Тышқанда жүн пайда болғанда, оның түсі ата-анасыныкіндей ақ немесе қара емес аралас болады, қара мен ақ дақтар сызықтар алмасып келеді. Бұл жануарлар Химер тіні мозаикалы яғни ақ және қара клеткалардан тұрады. мұндай жануарладың тіндер мозайкалы. айырмашылық ферментативтік фукнция атақаратын блогтарға ғана қатысты: олар тышқанның ата-анасының бір және де басқа да реакцияларын катализдейді, бір және басқа кофакторда қажет етеді, бірақ бұл жағжайда идентикалық емес болу керек. Бұл белок изофермент деп ааталады және оны электрофорездің көмегімен бөлуге болады. Агрегациялы химерлерді екі эмбрион аралығында ғана емес изомирленген бластомерлер немесе эмбриондардың жекелеген бөлшектерімен алуға болады. Химерлік эмбриондар массасы әдеттегіден үлкен емес және эмбриональды регуляция механизмдері әркетткрімен бекітілген әдістің артықшылығ микрохирургиялық техниканың араласуын қажет етпейді, өйткені эмбриогенетикада кеңінен қолданылады.

2. Инфекциялық – 1968ж Р. гарднермен жасалынды. Эмбриондар бластоциттер кезеңінде қолданылады. Бластоцистерді фиксирлейді және микроманипуляторда қоддан отырып бластомақсат эмбрион- реципиентке бластоцистер доноры клеткаішілік клетка массаларын иньекция арқылы енгізеді. Бұл әдіспен тек ерте эмбриондарының ішкі клеткалық массасын иньекцирлеуге болады, бірақ көптеген дифференцирленген клеткаларда.

Тышқан мен көртышқан арасындағы түраралық химерлік ұрықтар агрегация жолымен тек 70-ші жылдары ғана алынды. Алғашқы химерлік жануарлар Р. Гарднер мен М. джонсонмен тек 1976ж ғана алынды. Бұл эксперименттер жетістігі80-ші жылдары химерлік ауылшаруашылық жануарларын құруға кірісуге қол жеткізді. 1984 ж қой мен ешкінің түраралық химерлі – қойешкі алынды. Бұлар Англия мен ФРГ-де бірге тәжірибеленді.

Химерлік өсімдіктер де жиі кездеседі, олар фенотипикалықпен көрінбей, жабық түрде болады. Дегенмен пластидтік мутациялар оны өсімдікте көруге мүмкіндік береді.

Дәріс №12

Тақырып: Моноклональды антидене

Жоспар

1. 
   Антидененің функциональды құрылымы
   
2. 
   Антидене алу
   

1. 
   Клеткалар қосылысы антиденені продуцирлейтін гибридтер клеткасын алу негізінде жатады. Антидене – организмге бөгде заттар түскенде қорғану реакциясын жасайтын ағзада синтезделетін, қан сарысуының ақуызы. Иммундық жүйе көптеген ауқымды антигендерге спецификалық антиденелер өндіреді. Иммуноглобулинмен антидене қанның маңызды белоктық компоненті – салмақ бойынша 20%плазма белогын құрйды.
   

Егер антиген молекуласы 3 немесе антиген детерминантының көптеген санын иеленсе, антидене олармен кеңейтілген торап түзуі мүмкін. Белгілі мөлшерде игеріле отырып, бұл торап ерітіндіден тұнбаға түседі.

Үлкен иммундық кешен тенденциясы антидене мен антиген шығару үшін тұндыруға бейім. Мұндай кешендердің пайда болуы молекулалардың аглютинациясына әкелуі мүмкін. Бұл құбылыста қан тобына анықтак негізінде эритроциттер антиденемен жабысады, сөйтіп гемоглютинация реакциясы жүреді.

Антидене молекуласы 4 полипептидті шынжырдан құрылған. Оның екеуі идентикалық жеңіл. Ал екеуі ауыр. Барлық 4 шынжыр ковалентсіз және ковалентті байланысады. Антиген – байланыс реакциясының тиімділігі икемді шарнирлі антидене аймағының арқасында екі антиген-байланыс аймағыныңарақашықтыығ өзгерісін жасайды. Шарнирлі аймақ Н сызығында жатады. Н олигосахриттік шынжырының функциясы түсініксіз «құйрықты» молекулалар аумағын құрайды. L сияқты сияқты Н шынжыр қайталанған сигменттерден домендерден құралған. Бұлардың әрқайсысы функциональды компактілі бірліктер құрап тәуелсіз айналады.

2. Антидененің құрылымы. Иммунды жауап – арнаулы гормондардың қатысымен лимфоидтық клеткаларының әрбір типінің клеткааралық өзара әрекеттесуінің күрделі прцесі, осының нәтижесінде В- лимфоциттері белсенді синтезделе бастайды және қанға берілген антигенге қарсы арнайы антидене бөледі. В- лимфоциттер бетінде рецепторлар анологиялық антиденеге күрделі клеткааралық комплексте биосинтез антиденесінің басталуының стимулы ретінде қызмет атқарады. Антиденені адам қажеті жануарлардың иммунизациясынан алады. Бірнеше антинген иньекциясынан соң иммунды жауап стимуляторы көмегімен қан сарысуында спецификалық антидене шоғырланады. Антидене сарысудан глобулинді фракция түрінде аммоний сульфатымен, спиртпен т.б. заттармен тұндыра отырып бөледі. Алынған антидене көп белоктар қоспасын құрайды. Жоғары тазаланған антидене ион алмасу хромоьтография көмегімен бөлінеді.

Стандартты құралдарды өте күрделі жағдайда алады, себебі оның құрамы жануардың түріне, жеке ерекшеліктеріне, иммунизация цикліне т.б. факторларға байланысты. Бұл жағдай антидене пайдаланатын «антиген-антидене» принципімен арнайы өзара әрекеттесіп, имуннохимиялық әдісті қодану арқылы жүргізіледі.

Антидененің анықталған түрлерін синтездейтін гибридомдар селективті өсу ортасында теріліп алынады. Сосын оларды көбейетін және көптуыстық клеткалар түзетін культуральды сұйықпен араластырады (клон). Ьұндай клондар көп клонды деген атпен МКА антиденесін синтездейді.
Дәріс№13

Тақырып: Жануарларды клонирлеу

Жоспар

1. 
   Клонирлеу тарихы
   

1. 
   Барлық жануарлардың тірі ағзалары бірдей генетикалық ақпарат береді. алайда морфогенез үрдісінде соматикалық жасушалар дифференцияланады, нәтижесінде геномдардың бөлігі репрессияға ұшырайды. Клеткалардың специялизациясының деңгейі неғұрлым жоғары болса, олардың тотипотенттігі төмендей береді, бұл заңдылық ядроны ауыстыру экспериментінде қолданылды. 1952ж Американдық ізденушілер Р. Бригспен Т. Кинг бірінші болып соматикалық ұрық клеткасын бақаның энуклерлік клеткасына трансплантация жасау арқылы ойлап атпты. Ғалымдар микропипетканы қолдана отырып бақаның жұмыртқа клеткасынан ядроны жойып, оның орнына эмбриондардың ядро клеткасын қайта отырғызды. Алғашқы ұрық ядросы кеш даму сатысының бластулалары мен алғашқы гаструлдарының тотипотенттілігін иеленеді және ұрықтардың қалыпты дамуын қамтиды. Бластула ядрода 80% болады да, ұрық ары қарай сәтті жетіледі. Ұрықтың келесі даму сатысы гаструла деп аталады. Көптеген дифференциалданған жасушалардың ядросын ауыстырып салғанда жай немесе кеш гаструлдар ұрықтарында жетілмеушіліктер немесе жүйке жүйесінің болмау анықталады. 1962ж ағылшын биологы Дж. Гордон бірінші тәжірибесімен оңтүстік африкалық базада бақаның ядро доноры ретінде ұрықтанбаған клеткаларын қолданып, одан жүзіп жүрген итбалықтардың маманданған ішек эпителий клеткаларын қолданған. Ядроның жұмырқа клеткасының реципиентін хирургиялық жолмен алмай, ультракүлгін сәулемен жойды. Көптеген жағдайда, қайта құрылған жұмыртқа клеткалары дамымай қалды, ал қалған 10-нан бір бөлігі эмбриондар ұрығын құрды. Осындағы 6,5% эмбриондар бластула сатысына жетті, 2,5%-і итбалық сатысында және тек 1%-ті жыныстың дму барысында жетілді. Алайда, бірнеше ересек особьтардың пайда болуы, жасушаның арасындағы эпителий ішектерінің дамуыитбалыққа ұзақ уақыт барысында қатысқан бірінші жыныстық клеткалармен, ядролар ауыстыру кезінде қолданылуы мүмкін.
   

Өз кезегінде Берардино және Хофнер трансплантация үшін бөлінбейтін ядро және басқа эритроциттері дифференцияланған қан клеткалары толықтай қоладнылды. М. Бернардино мен Н. Хоффнер жұмыстары амфибияның ооциттері цитоплазмасы дифференцирленген соматикалық клеткалардың жаңартылған тотипотенциялдығы факторларын құрайтынын көрсетті. Бұл факторлар геномының репрессирленген ауданын реактивирленеді.

1985ж балық сүйегін клонирлеу технологиясысипатталды, оны совет ғалымдары Л.А. Слепцова, Н.В. Дабагян және К.Б. Газарян жасады.

Сүт қоректілердің ядросын қайталап отырғызу 80-ші жылдары кеш басталды. Бұл техниканың себептерімен болды.

Эмбриондарды клонирлеуде алғашқы маңызды жетістіктер тышқанда емес сүт қоректілердің басқа түрлерінде жүзеге асырылды.

Дәріс№14

Жоспар

1. 
   Медицинада трансгенді жануарларды қолдану -биологиялық белменді қосылыстарды алу
   
2. 
   Инсулин алу
   
3. 
   Соматотропин синтез
   
4. 
   Интерферондар алу
   

2. Инсулин – көміртегі алмасуын реттейтін және қандағы қант деңгейінің қалыптылығын қолдайтын ұйқы безі гормоны. Ағзада бұл гормонның жетіспешілігі аса ауыр дерттердің бірі- қан тамыры ауруларымен қатерлі ісіктерден кейін үшінші орында тұрған қант диабетіне алып келеді. инсулин – кішігірім глобулярлы ақуыз, бір-бірімен екі дисульфидті көпір арқылы байланысатын, екі полипептидтік шынжырдан тұратын, 51 аминқышқылды қалдықтарды құрады. 100гр кристалдық инсулинді алу үшін 800-1000кг шикізат қажет.

3. Соматотропин (адам өсуінің ГРЧ гормоны) гипофиздің алдыңғы бөлігімен синтезделеді. Алғаш рет 1963ж гипофизден бөлініп, тазаланды. Оның жетіспеушілігі гипофизарлы карликтік дертіне алып келеді. Өдетте оны мәйіттің гипофизінен алады. Мәйіттен алынған материалдар бірнеше формалар қоспасынан тұрады.

4. Интерферондар 1957ж Лондонда Ұлттық зерттеулері институтында вирус инфекциясына төзімділік факторы ретінде ашылды. Вирустың әрекетіне қозғалаған жануарлар клеткалары ортаға, жаңа клеткаға, вирус инфекциясына төзімділік беруге қабілетті. Интерферон клеткада вирустың көбеюінің алдын алады. Итерферонның 3 тобы белгілі: α- интерферондары, лейкоциттерге вирус әрекетінен түзіледі; β- интерфероны, фибробластқа вирус әрекетінен пайда болды; γ- интерфероны, Т- лимфоциттеріменбактериалды және вирустық антигендермен немесе сарысуға қарсы лимфоциттердің үстіңгі детерминациясына жауап ретінде; Интерферондар – 146-166 амиқышқылдадар қалдығынан шыққан төмен молекулярлы ақуыздар. Емдеуге жататын интерферонның арнайы түрін ескере отырып адам клеткаларынан алынған осындай препараттар қажет. Дағды бойынша оларды адам қанынан (1литр қаннан 1доза) 1мкг интерферон алуға болады. Әлемде өндіріс Финляндияда кейіннен Францияда жүзеге асты.

Тақырып: Эукариоттық жүйелерде клеткалық биотехнологияны қолдану

Жоспар

1. 
   Иммобильдеу
   
2. 
   Иммобильдеу әдістері
   
3. 
   Иммобильденген клеткалардың артықшылығы
   

Заттарды иммобилизациялау әдістерінің пайда болуы және жетілдірілуі арқасында жасалуы мүмкін болған «контейнер» типті ферменттік препараттар медицинадағы жаңа бағыт болып табылады. .

Иммобилденген протеиназалар операцияға дайындық кезінде және пластикалық операцияда ерекше тиімді. Иммобилденген протеолиттік ферменттер өкпе мен плевраның іріңді ауруларын емдеуде үлкен табыспен қолданылады.

2. Иммобилдеу әдістері. Иммобилдеу дегеніміз – молекуланың қозғалысын тұрақтап бекіту. Сол кезде болаын конфораиялық қайта құру физикалық, химиялық принциптерге негізделе отырып, молекулалардың белсенді ортасын сақтай отыра бекітіледі.

Иммобилдеу процессінде биологиялық системаларды 2 принципке негізделе отыра синтезделеді:

1. 
   Биологилық обьектімен тасымалдаушының арасында ковалентті байланыстардың болмауы керек, бұл физикалық әдіс.
   
2. 
   Биологиялық оьектімен тасымалдаушының арасында ковалентті байланыстың байқалуы бұл химиялық байланыс.
   

Иммобилдеудің физикалық әдісі: биологиялық системаны ерімейтін таымалдаушының үстіне адсорбтау (қандыру) және жартылай енгізгіш заттардың ішіне енгізу арқылы жүзеге асады.

Ерімейтін тасымалдаушыларға адсорбтау (қандыру). Бұл әдісте молекула электростатикалық әсерге, гидрофобтық қасиетке, дисперсиялық қарым – қатынасқа және сулы байланыстарға негізделіп, тасымалдаушының бетіне абсорбтанады.

Гельдің ішіне енгізу арқылы иммобилдеу. Бұл әдіс бойынша иммобилдеу келесі әдістермен жүзеге асады.

1. 
   Молекуланың мономері судың ерітіндісіне салады, содан кейін полимерлейді.
   
2. 
   Екінші тәсілде молекуланы дайын полимер ерітіндісіне салынады содан екйін ол гельді қатырады.
   

1. 
   Тұтас клетканы қолданған, олардың құрамындағы ферменттерді бөліп және тазалап керек жоқ.
   
2. 
   Клеткалар 1, 2 тағы да көп стылы процесстерді жүргізуге мүмкіндік береді.
   

Өлген клеткалар, тек бір сатылы процестерге жарамдв, мұндай клеткалар инкапсуланған ферменттерге өте ұқсас болып келеді.

Тірі клеткалар жоғарыда қөрсетілген клеткаларға қарағанда перспективті болып саналады. Бірақ тірі клеткалар өте көп жағдайды талап етеді. Сонымен қатар популяциядан популяция аралығындағы клетканың қасиеті көп емес. Көптеген өнімдер өсіп жатқан клеткалардан түзілмейді. Олардың синтезі тек, клетка стационары фазада болғанда байқалады. Сондықтан осы фазада иммобилдейді.

Иммобилденген клеткалардың органеллалары. Бөлініп алынған клеткалық органеллалар:

1. 
   Хлоропластар
   
2. 
   Митохондриялар
   
3. 
   Микросомалар
   
4. 
   Лизосомалар
   

Қатарлас иммобилдеу ол әртүрлі биокатализдерді біріктіріп 2 немесе бірнеше ферменттер (әртүрлі клеткалар, ферменттермен клеткалардың комбинациясы) иммобилдеу. Әсіресе ферменттер мен клеткаларды қатар иммобилдеуге қатар көңіл аударады.

1. 
   Клеткада ферментке тән катализік қасиет бар, екеуін қатар иммобилдеу арқылы реакцияны шапщаңдатады және катализдік белсенділікті тұрақтатады (стабилизация).
   
2. 
   Клетка мен фермент әртүрлі реакцияларды катализдейтіндіктен, субстрат бірнеше сатылы тұтас өнімге айналады.
   

• 
  Saccharomyces cerevisiae, Zimomonas mobilis - клетканы целлюбиозды этанолға дейін ыдырату үшін;
  
• 
  Saccharomyces cerevisiae, Zimomonas mobilis - клеткасы лактозаны этанолға дейін ыдыратуға;
  
• 
  Saccharomyces cerevisiae – құрамында аз мөлшерде белоктар бар шараптар алу үшін;
  
• 
  Saccharomyces cerevisiae – глюкозаның глюкон қышқылына айналуы және тағы басқалар.
  

• 
  фруктоза немесе глюкоза қышқылын алады;
  
• 
  L – және D – изомерлерден L – амин қышқылдарын алады;
  
• 
  L – аспарагин қышқылынан аммония фумаратын алу;
  
• 
  Жартылай синтетикалық пенициллинің негізі, табиғи бензилпенициллинмен 6 – аминді пеницилинді қышқылды алу;
  
• 
  Лактозасыз сүтті алу үшін;
  
• 
  Алма қышқылының биосинтезін өткізу үшін;
  
• 
  Преднизолонға гидрокортизонды тасымалдау (трансорбтау) үшін.
  

Клеткалар төрт жағдаймен иммобилденеді:

1. 
   Инерттік субстратты иммобилденуі яғни әртүрлі цементтелген орталардан бірінші клеткалық шылануы (аргинат, агар, полиакриламид, коллаген және гльдердің комбинациясы);
   
2. 
   Инертті субстратта клетканың абсорбциясы;
   
3. 
   Инертті субстратта биологиялық макромолекуланың көмегімен клетканың абсорбциясы;
   
4. 
   Карбоксилметилцеллюлоза тәрізді кейбір инертті субстратты клеткалармен коваленттік байланысы;
   

1. 
   ортадан өнімді алу және биореакторда клетканы сақтау арқылы биомассаны көп рет қолдану;
   
2. 
   Ортадан клеткаларды физикалық алу;
   
3. 
   Кішкене көлемді тамырларда биомассаның көп мөлшерін культивирлеу;
   
4. 
   Культивирлеу ұзақтығы;
   
5. 
   Заттарды эффективті биотрансформациялау.