СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ГЕНЕТИКА
раздел
генетики,
использующий
в качестве объекта исследования культивируемые соматич. клетки (CK) млекопитающих
(включая человека), земноводных, рыб и насекомых, а также высших растений.
Как самостоятельное направление С. к. г. сформировалась в сер. 60-х гг.
20 в. Большую роль в её развитии сыграло освоение ряда методов, применяемых
в генетике микроорганизмов:
получение потомства от одной клетки
в условиях культуры, отбор клеток определённой наследственной структуры
с помощью селективных питательных сред, гибридизация клеток с последующим
анализом гибридов и др. Быстрое размножение CK в культуре (время удвоения
числа культивируемых клеток млекопитающих может составлять всего 12-14
ч) и возможность регистрировать редкие (с частотой до 10-7-10-8)
генетич. события (мутации,
появление гибридов) определяют высокую
разрешающую способность генетич. экспериментов с использованием CK (какой
невозможно достигнуть, проводя исследования на уровне целых организмов).
Наиболее интенсивно в С. к. г. изучаются закономерности мутационного процесса,
картирование генов в хромосомах и в первую очередь картирование
хромосом у человека, закономерности действия генов и регуляции их активности.
Естеств. и искусств, мутагенез
на
культурах CK стали изучать в нач. 60-х гг., а в 1968 была показана возможность
получения в клетках индуцированных мутаций под влиянием различных внешних
факторов. Это позволило подойти к выяснению молекулярных основ мутагенеза,
а также исследовать связь между мутагенностью и канцерогенностью различных
веществ и вирусов и оценивать степень опасности химических и физич. агентов
для наследственности человека. Достижения генетики CK млекопитающих определились
и возможностью получать гибридные CK, образующиеся при слиянии двух или
более разнородных клеток. В такой гибридной клетке могут быть соединены
геномы
видов,
далёких в систематич. отношении (напр., человека и различных видов грызунов,
мыши и курицы и даже человека и комара). Для получения гибридных клеток
разработаны спец. методики (обработка клеток инактивированным вирусом Сендай,
увеличивающая вероятность их слияния; использование селективных сред, на
к-рых погибают родительские клетки, а выживают и образуют колонии только
гибридные, и др.). С помощью двух видов соматич. гибридов, полученных от
клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, проводится локализация
генов человека по хромосомам. Механизм, лежащий в основе картирования,
сводится к тому, что у гибридных клеток в процессе их размножения теряются
хромосомы человека. Эта утеря осуществляется случайно, а поэтому в каждом
из гибридных клонов остаются разные хромосомы человека. Сопоставление в
гибридах особенностей клеток человека с сохранившимися от него хромосомами
позволяет заключить, в какой из хромосом находится ген, определяющий тот
или иной признак. Используя этот метод, в 60-70-е гг. 20 в. удалось провести
локализацию такого количества генов, к-рое оказалось достаточным, чтобы
маркировать почти все хромосомы человека. Гибридизация клеток млекопитающих
используется и для изучения действия генов. Показано, в частности, наличие
в геноме млекопитающих регуляторных генов, функция к-рых сводится к контролю
действия структурных генов (см.
Оперон).
T. о., изучение генетики
CK
Хромосомные комплексы китайского хомячка
(Л), мыши (S) и их соматического гибрида (В). Справа - вид хромосом
под микроскопом; слева - хромосомы из той же клетки, расположенные согласно
их величине и форме.
Метод изоляции соматических гибридов с
помощью селективной среды, на которой могут культивироваться только клетки,
способные вырабатывать ферменты тимидинкиназу (TK) и гипоксантин -гуанин-
фосфорибозилтрансферазу (ГГФРТ). Если в результате мутации у клеток одного
из родителей не вырабатывается один фермент, а у клеток другого - другой,
то оба вида родительских клеток погибнут, а сохраняться и размножаться
будут лишь гибридные клетки, у которых выраба тываются оба фермента.
млекопитающих оказалось плодотворным направлением
как при разработке теоретич. вопросов, так и для решения мн. практич. задач
(диагностика наследственных заболеваний, оценка генетич. опасности определённых
факторов внеш. среды, выяснение причин злокачественного перерождения клеток).
Для генетич. исследований клетки растений
- весьма удобный объект, т. к. позволяют вести работу с огромным количеством
клеток, полученных от одного растения и в силу этого обладающих одним и
тем же генотипом. Разработка метода получения изолированных протопластов,
т. е. освобождение растит, клетки от плотных оболочек, создала условия
для проведения гибридизации CK, генетич. трансформации и исследования
др. генетич. процессов; с ними начаты работы по селекции растений. В ряде
случаев используется их способность к регенерации: из одной клетки выращивают
целые растения. T. о., генетика CK растений наряду с генетикой CK млекопитающих
- перспективная область совр. генетики, важная как в теоретич., так и в
практич. отношении.
Лит.: Э фр у с с и Б., В е и с M.,
Гибридные соматические клетки, в кн.: Молекулы и клетки, пер. с англ.,
в. 5, M., 1970; Шапиро H. И., Новое направление генетики, "Природа", 1973,
№ 12; его же, Актуальные проблемы генетики соматических клеток, "Генетика",
1975, № 6; E p h г u ss i В., Hybridization of somatic cells, Princeton,
1972; Tissue culture methods and applications, ed. P.P. Kruse and M. K.
Patterson, 1973.
H. И. Шапиро.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я