Використання культури клітин людини

Практично будь-які клітини людини можуть бути введені в культуру й служити засобом й об’єктом у багатьох медико-біологічних дослідженнях. Одна з найважливіших переваг клітин у культурі – можливість прижиттєвого спостереження за ними за допомогою мікроскопа. Немало важно й те, що культури клітин у ряді випадків можуть бути рівноцінною заміною клінічних експериментів, для яких потрібна була б участь добровольців. Експерименти, що вимагають для з’ясування того або іншого питання використання 1000 чоловік, можуть бути з рівною статистичною вірогідністю поставлені на 100 культурах на покривних скельцях.

Завдяки культивуванню клітин можливості дослідження й діагностики розширюються майже безмежно, тому що є можливість оцінки не тільки морфологічних і біохімічних змін, але й змін у поводженні клітин, їхньої реакції на різні агенти, у тому числі й на вплив ліків. Оскільки клітини в культурі легко доступні для різних біохімічних маніпуляцій, то при роботі з ними радіоактивні попередники, отрути, гормони й інші агенти можуть бути введені в заданій концентрації й протягом заданого періоду. Зникає небезпека того, що досліджувана сполука метаболізується печінкою, запасається м’язами або екскретується нирками. При використанні клітинних культур, як правило, легко встановити час контакту досліджуваної речовини із клітинами, зміну його концентрації протягом даного періоду часу. Це забезпечує одержання реальних значень швидкості включення або метаболізму досліджуваних сполук.

Рис. 1. Основні напрямки способів культивування: 1. Культивування в пласких флаконах (матрацах). Чашка Колле з клітинами на дні. 2. Культивування в суліях, які постійно обертаються, коли в кожен момент часу 15 – 20% поверхні сулії вкрито поживним середовищем, а клітини перебувають поперемінно те в середовищі, то в повітрі. 3. Культивування в колонках на мікроносіях, у якості яких виступають щільно упаковані скляні намистини діаметром 35 мм, що не зміщуються, стопка пластин й ін., а поживне середовище омиває їх, протікаючи зверху вниз.

Клітинні лінії застосовують для тестування й вивчення механізму дії різних речовин, які можуть бути використані як лікарські препарати, детергентів, косметичні засоби, інсектициди, консерванти. Результати, отримані на клітинних культурах, не можна екстраполювати на цілий організм, але якщо досліджувана речовина має пошкоджуючу дію у декількох лініях культивованих клітин, то варто очікувати й несприятливого ефекту на організм людини.

Крім того, якщо в ряді поколінь відтворюється дефект, властивий клітинам in vivo, значить це дефект спадковий. Завдяки можливостям генної інженерії зміна генотипу клітин стала реальністю. Ми можемо виділити з організму мутантні клітини, замінити in vitro дефектні гени, одержати лінію здорових генно-модифікованих клітин й ввести їх знову в організм.

Найбільше поширення одержали культури фібробластів. Широке використання фібробластів для вивчення патогенезу й діагностики спадкових хвороб зумовлено не тільки легкістю їхнього культивування, але й тим, що сполучна тканина, головним клітинним елементом якої є фібробласти, становить значну частину маси тіла. Крім того, фібробласти становлять строму багатьох органів, є важливими учасниками їхнього морфогенезу й створюють умови мікрооточення, необхідного для диференціації й функціонування спеціалізованих клітин. У фібробластах є фермент моноаміноксидаза, зміни активності якої характерні для деяких нервових і психічних захворювань. Фібробласти містять рецептори до глюкокортикоїдних гормонів, інсуліну, деяких нейромедіаторів.

Грінбергом у 1978 році була доведена можливість екстраполяції даних, отриманих на культивованих фібробластах, на умови in vivo.

По-перше, фібробласти in vitro зберігають найважливіші риси, властиві клітинам в організмі, а також онтогенетичні й індивідуально-генотипові властивості організму-донора.

По-друге, не існує іншого такого типу клітин, що повною мірою міг би представляти властивості клітин організму.

По-третє, зміни, які виникають при введенні фібробластів у культуру, можна легко контролювати й звести до мінімуму при створенні відповідних умов.

Все перераховане вище також сприяє використанню фібробластів для вивчення клітинних, біохімічних, молекулярних аспектів патогенезу ряду хвороб, у тому числі й пов’язаних зі спадковими дефектами нервової системи.