ҰЛПАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ

Презентация қосу

КЛЕТКАЛЫҚ
ЖӘНЕ ҰЛПАЛЫҚ
ИНЖЕНЕРИЯ
ТУРАЛЫ ТҮСІНІК
8 ДӘРІС
• Ұлпалар мен ағзалардың регенерация
механизмдерін зерттеу, органның
немесе жүйенің жоғалған қызметін
қалпына келтіретін жаңа
технологияларды іздеу биотехнология
мен медицинаның түйіскен жерінде
пайда болған жаңа бағыттың яғни
ұлпалық инженериянің пайда болуына
әкелді - (регенеративті медицина және
органогенез). Бұл ғылымдар органдар
мен ұлпалардың de novo құрылуын
зерттейді. Олар ақаулы жерлерге
функциональды жасушаларды
трансплантациялау принципіне
негізделген.
• Медицинаның болашағы бүгінде
зақымдалған мүшені өзгертпей, оның
жасушалық құрамын «жаңартуға»
мүмкіндік беретін жасушалық
технологиялардың дамуымен тікелей
байланысты. Мүшенің құрылымдық-
функционалдық элементтерінің
мұндай «жаңаруы» органдарды
трансплантациялау сияқты
мәселелерді шешуге мүмкіндік
береді. Сонымен қатар, бұл
технология транспланттациялық
емдеудің мүмкіндіктерін едәуір
кеңейтеді, оны пациенттердің әртүрлі
санаттарына ұсынады. Жаңа
реконструктивті технологияларды
дамытудың негізі микроортаға
байланысты әр түрлі типтегі
ұлпаларды қалыптастыруға қабілетті
функциональдық жасушалар болып
табылады. Жасушалық технологияны
қолданып емдеуге болатын
аурулардың тізімі қазіргі уақытта тез
өсуде.
ЖАСУШАЛЫҚ
ТЕХНОЛОГИЯЛАРДЫҢ
ДАМУ ТАРИХЫ
• Өткен ғасырдың басында жасушаларды жануар ұлпаларынан
бөліп алып, оларды организмнен тыс жерде, яғни in vitro
жағдайында өсіру мүмкіндігі дәлелденді. Мұндай жасушаларда
вирустарды өсіру әдістерін игеру және енгізу жасушалық
технологиялардың дамуының екінші кезеңі болды. Келесі
кезеңнің басталуы жануарлар жасушаларында көп мөлшерде
вирустық материалдарды алудың нақты мүмкіндігі дәлелденген
сәттен басталады. Осы әдістерді дамыту нәтижесінде
жасушалардағы нақты гендерді клондау және олардың
экспрессиясын алу, сонымен қатар бір жасушадан культурада
жасуша популяциясын өндіруді ұйымдастыру мүмкін болды.

• Жасушалық технологиялар әр түрлі тәсілдер мен әдістерді
қамтиды, олардың ішінде микробтардың ластануынан тыс
жасушаларды алу; органдардың әр түрлі ұлпаларынан бөлініп
алынған жасушалардың өсуі мен даму мүмкіндігі; культурадағы
клеткалардың күйін олардың динамикасы, соның ішінде ағынды
дақылдау жағдайында бағалаудың әдістерін пайдаланады.
• Клод Бернар жасушаларды жануар ұлпаларынан
бөліп алып, содан кейін олардың in vitro өсуі мен
көбеюіне жағдай жасау мүмкіндігі туралы идеяны
ұсынды. Ол тірі ағзаларға ұқсас бір жасуша
қоршаған ортаның өзгеруіне қарамастан ішкі
жағдайлардың тұрақтылығын сақтай алады деп
ұсынды.
1885 жылы организмнен тыс тірі тіндерді сақтау
мүмкіндігі іс жүзінде көрсетілді. В.Ру тауық
эмбрионының қабығын өміршең күйінде жылы
физиологиялық ерітіндіде сақтай алды.

Лойб (K. Loeb) 1887 жылы ағзадан тыс қоянның
бауырының, бүйрегінің, қалқанша безінің ұсақ
фрагменттерін ұйыған қанда өсірді. Сонымен қатар,
бұл тіндер 3 күн ішінде морфологиясын некроз
белгілерінсіз сақтады.

Дж.Арнольд сол жылы бақа лейкоциттерінің тұзды
ортадағы әрекетін зерттеді.

Негізгі мәселе - жасуша өсіруге арналған қоректік
ортаның технологиясының болмауы.
ХАРРИСОН (R. HARRISON) –
ҰЛПАЛАРДЫ ДАҚЫЛДАУ ӘДІСІНІҢ
НЕГІЗІН ҚАЛАУШЫ

• 1907 жылы ол бақа эмбриондарының жасушаларын (бірнеше
апта бойы) лимфа тромбында сәтті өсірген.
• Алғаш рет in vitro жүйесінде нейрондардың медулярлық
түтіктің фрагментінен пайда болғандығын көрсетті, яғни
ұлпаның жетілуі және дифференциациясы жүрді.
Харрисонның сіңірген еңбегі -ұлпаларды өсірудің әдісін
тәжірибеге енгізді, оның дамуының негізгі жолдарын атап өтті
және осы білім саласында зерттеушілерді тәрбиеледі
• Бірінші рет тауық фибробласттарының
дақылын алды, оның өсуі 24 жыл бойы
қолдау тапты
АЛЕКС • 1906 жылы ол ағзаны трансплантациялау
әдістемесін жасады,бір жануардан қан
КАРРЕЛЬ (A. тамырларын, бүйректерін, тұтас
CARREL) мүшелерді трансплантациялаудың
жетілдірілген әдістерін жасады
• 1912 жылы - физиология немесе
медицина саласындағы Нобель сыйлығын
қан тамырларын тігу және мүшелерді
трансплантациялаудағы еңбегі үшін алды
• Алғаш рет культурадағы клеткалық
клондарды бір клеткадан Эрл және
оның әріптестері 1948 жылы бөліп
алды. Игл өткен ғасырдың ортасында
дақылдардағы жасушалардың
қоректік қажеттіліктерін белсенді
зерттеді. Қатерлі ісіктерден
оқшауланған немесе өсіру кезінде
өзгерген жасушалар «өлмейтін»
сипатымен ерекшеленеді және
гетероплоидиямен
корреляцияланады.
• Хела жасушалары
• Жануарлар жасушаларының алғашқы суспензия дақылдары, әдетте,
қатерлі ұлпалардың жасушаларына негізделген. Бұл адамның жатыр
мойны обырынан оқшауланған HeLa жасушалары. Трансплантацияланған
жатыр мойны обыры жасушаларын 1952 жылы Джей және оның
әріптестерімен бөліп алған, ол әлі күнге дейін әлемнің көптеген
зертханаларында қолданылады.
• 1961 - Хейфлик пен Мурхед (L. Hayflick,
• P. Moorhead) адамның фибробласттарын
өсіруде жасушалардың бөліну санын
шектейтін (50-60 аспайтын) қартаю
механизмі бар екенін көрсетті.
• Кейінірек бұл құбылыс жасушалардың
теломеразды белсенділігіне негізделгені
көрсетілді.
• Хейфлик Шектеуі - соматикалық
жасушалардың бөліну санының шегі. Бұл шек
адамның және жануарлардың басқа да
толық дифференциацияланатын
жасушаларының дақылдарында табылған.
Бөлудің максималды саны жасушалардың
түріне байланысты, ал одан да көп
организмге байланысты ерекшеленеді. Адам
жасушаларының көпшілігі үшін Хейфликтің
шегі 52 бөлінуді құрайды.
• Адамның диплоидты жасушаларын өсіру тарихындағы
келесі кезең олардың генетикалық тұрғыдан тұрақты және
барлық белгілі жасырын және онкогенді вирустардан бос
екендігін анықтаумен байланысты. Сондықтан адамның
диплоидты жасушалық линияларды адамдарға арналған
өнімдер алу үшін пайдалануға рұқсат етіледі. Бұл догма
қазіргі уақытта өз күшін сақтайды, дегенмен одан әрі
жүргізілген зерттеулерде Рус саркомасы және молоней
саркомасы вирусы сияқты онкогенді вирустарда кездесетін
потенциалды онкогендердің қалыпты тіндерінен
оқшауланған клеткаларда болатындығы анық көрсетілген.
• Қазіргі уақытта кез-келген адам
мен жануарлардың жасушаларын
дақылдау мүмкін және осылайша
көптеген зерттеулерде құрал
және объект ретінде қызмет
етеді. Жасушаларды өсірудің
арқасында зерттеу мен
диагностиканың мүмкіндіктері
шексіз кеңейеді, өйткені
морфологиялық және
биохимиялық өзгерістерді ғана
емес, сонымен қатар
жасушалардың мінез-құлқындағы
өзгерістерді, олардың әртүрлі
агенттерге реакциясын, соның
ішінде дәрі-дәрмектің әсерін
бағалауға болады.
КЕЛЕСІ ЭЛЕМЕНТТЕР КӨБІНЕСЕ
ДАҚЫЛДАНАДЫ:
бұлшықет - қаңқа,
дәнекер ұлпасы - қаңқа - сүйек және
жүрек және біріңғай
фибробласттар; шеміршек;
бұлшықеттер;

жүйке - глиальді эндокриндік жүйе -
эпителий - бауыр, жасушалар мен гипофиз, бүйрек үсті
өкпе, тері, қуық, нейрондар (олардың бездері, Лангерганс
бүйрек, сүт безі; көбею мүмкіндігі аралшықтарының
болмаса да); жасушалары;

ісік жасушаларының
әр түрлі типтері.
Адам эндотелиоциті Адамның сүт безі қатерлі ісігі жасушасы

Адамның эпителиоциты
Тышқан фибробласты
ЖАСУШАЛАР КӨЗДЕРІ

• Жасушалық технологиялар мен ұлпалық инженерия жетістіктерінің маңызды элементі - бұл
фенотипті саралауға, сақтауға және нақты биологиялық функцияларды орындауға қабілетті
функционалды белсенді жасушалардың қажетті санының болуы. Дифференциалдау кезінде
жасушалар тиісті ұйым мен құрылымның жасушадан тыс матрицасын (ақуыздардың, атап
айтқанда, коллагеннің негізінде) түзіп, цитокиндер мен басқа сигнал беретін молекулаларды
бөліп шығарып, сонымен қатар көрші жасушалармен немесе тіндермен өзара әрекеттесуі
керек. Осыған байланысты ұлпа инженериясының бірінші міндеті - функционалды белсенді
жасушалардың тұрақты және қол жетімді көзін іздеу
• Реконструктивті терапияға мұқтаж
пациенттен немесе жақын
туысқандарынан тиісті
жасушаларды қолдануға болады,
яғни аутогенді жасушаларды
қолдану. Мысалы, белгілі бір
адамның буынын қалпына келтіру
үшін оған өзінің хондроциттерінің
қолданылуы мүмкін.
Жасушалардың спецификалық
емес түрлерін, мысалы, ұлпалық
инженерияда жүрек
қақпақшаларын салу үшін тері
фибробласттарын қолдануға
болады.
• Реконструктивті медицинаның
жасушалық технологиялары әр түрлі
шығу тегі бар жасушалардың
түрлерін, соның ішінде бастапқы
жасушалар мен бағаналы
жасушаларды қолдана алады.
• Бастапқы жасушалар - белгілі бір ұлпаның жетілген жасушалары.
Мұндай жасушаларды хирургиялық араласу кезінде донор
организмінен бөліп алуға болады. Имплантациялау үшін
донордан алынып, реципиентке берілетін бастапқы жасушалар
ең қажет клеткалар болып табылады, өйткені олар
иммунологиялық үйлесімділіктің ең жоғары мүмкіндігіне ие.
Алайда, бастапқы жасушалар, әдетте, бөлінбейтін жасушалар
болып табылады, яғни бөлінуге қабілетсіз немесе олардың көбеюі
мен өсу қабілеті төмен. Мұндай клеткалардыin vitro арқылы
өсіргенде, оларды өсіру кезінде жасушалардың кейбір түрлерінің
дифференциалдануға бейімділігі мүмкін, нәтижесінде клеткалар
сәйкес фенотипін жоғалтады. Сонымен, хондроциттер ағзадан тыс
дақылдау кезінде мөлдір шеміршекті емес, көбінесе талшықты
түзеді. Бастапқы жасушаларға тән бұл жағымсыз тенденциялар
мен көріністер жасушалық инженерия технологияларын дамыту
үшін жасушалардың баламалы көздерін іздеу қажеттілігін көрсетті.
Бағаналы жасушалары осындай балама болды.
БАҒАНАЛЫ
ЖАСУШАЛАР

• Бағаналы жасушалар дегеніміз -
мамандандырылған жасушалардың бір
немесе бірнеше түріне бөлінуге, өздігінен
жаңаруға және дифференциалдануға
қабілетті жасушалар. Олар «ересек»
бағаналы жасушалар мен «эмбриондық»
бағаналы жасушалар деп бөлінеді. Қазіргі
бағаналы жасушаларды зерттеудің негізгі
бағыты – бағаналы жасушаларды қажетті
жасуша түрлеріне дифференциалдау үшін
өсу жағдайларын және ынталандыру
факторларын табу. Ұлпалардың белгілі бір
түрін алу үшін, ең алдымен, қажетті тіннің
пайда болуына ең қолайлы бағаналы
жасушасын таңдау керек.
ЖАСУШАЛАРДЫ ӨСІРУ
ТЕХНИКАСЫ
• Көптеген жасушалар мен ұлпалардың қалыпты қызметі
цитоплазмада еритін факторлардан басқа, көрші жасушалармен
және субстратпен немесе жасушадан тыс матрицамен (ЖМ)
кеңістіктегі өзара әрекеттесуге байланысты. Жасушадан жасушаға
және ЖМ-ден өзара әрекеттесу адгезия молекулалары деп
аталатын мембраналық ақуыздардың бірнеше түрлерімен
үйлестіріледі. Олар жасушалардың адгезиясы үшін маңызды
болып табылады, олар үш өлшемді жасушалық құрылымды
анықтауға көмектеседі, сонымен қатар сигналдарды жасушаларға
жіберуге, жасуша селекциясын реттеуге, олардың өсуі мен
дифференциациясына, сондай-ақ иммунитетті тануға және
қабыну процестеріне қатысады.
• Жасуша өсірудің екі негізгі типі
бар: бастапқы дақыл және
тұрақты жасуша линияларының
дақылдары.

• Бастапқы дақылдар жануарлар
мен адамның ұлпаларынан
тікелей алынады; ұлпаларды
ферменттермен өңдеуден кейін
алынған тіндердің немесе жеке
жасушалардың кішкене бөліктерін
(мысалы, трипсин және
коллагеназа) өсіреді. Бастапқы
дақылдардың кемшілігі олардың
физиологиялық қартаюында, ал
жасушалар бөліну қабілетін және
кейбір фенотиптік белгілерді
жоғалтады. Алғашқы
дақылдардың артықшылығы
шектеулі өмір сүру кезеңінде
көптеген бастапқы
сипаттамаларын сақтай алады.
ТҰРАҚТЫ ЖАСУША
ЛИНИЯЛАРЫНЫҢ
ДАҚЫЛДАРЫ

• Тұрақты жасуша линияларының дақылдарын
өсіру кезінде клеткалардың бөлінуінің
шектеулі саны кезінде немесе ұзақ уақыт
сақталуы мүмкін. Бұл линиялардың көп бөлігі
науқастардың ісік тіндерінен алынады, ал
жасуша желілерінің бір бөлігі онкогендік
вирустар жасушаға енген кезде өлмейді
(иммортализованный). Бұл жасуша
линиялары шексіз көп жасуша шығара
алады, бірақ клеткалар ұлпаларға тән
сипаттамаларын өте аз сақтайды.
• Ұлпалардан алынған жасушалар өсу үшін субстратқа жабысуды қажет етеді, ал қаннан алынған
жасушалар суспензияда өседі. Суспензиядағы жасушалар (суспензия дақылында) дөңгелек
пішінді болады, ал субстратқа (матрицаға) бекітілген жасушалар шығу тегіне байланысты
морфологиялық жағынан гетерогенді. Жасушалар матрицаға жабысқаннан кейін (адгезия)
бөлініп көбейе бастайды, матрицаны жабатын тығыз үздіксіз қабат түзіледі. Көптеген
жасушалар, әсіресе бастапқы жасушалар көршілес жасушалармен байланыста өсуін тоқтатады,
бірақ ісік жасушалары, әдетте, көптеген қабаттардың пайда болуымен үш өлшемде өсуге
бейім. Матрицаның 70-80% -ын алатын культурадағы жасушаларды трипсинмен өңдеуге
болады, содан кейін жасушалардың бір бөлігін жаңа қоректік ортасы бар жаңа колбаға егуге
болады, яғни субдақылдар алуға болады.
ҰЛПАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ
Ұлпалық инженерияның негізгі
объектілері - жасушалар мен
матрицалар. Ұлпалык
инженерияның мақсаты
зақымдалған ұлпаларды және
мүшелерді қалпына келтіру үшін
пайдаланылатын денеден тыс тірі
Ұлпалық инженерия - тірек
функционалды компоненттерді
құрылымдарды, жасушаларды,
жобалау болып табылады. Бұл
молекулалық және механикалық
аймақ салыстырмалы түрде жаңа
сигналдарды қажетті аймаққа
деп саналғанымен, тіндердің
жеткізу арқылы зақымдалған
инженериясы туралы алғашқы
мүшені терапиялық қалпына келтіру
құжатталған есеп 1933 жылы пайда
үшін жаңа ұлпалар мен мүшелер
болды, ісік жасушалары полимерлі
құру
қабықшаға салынып, шошқаға
отырғызылды. Ұлпалық
инженерия зақымдалған тіндік
органдардың қызметін қалпына
келтіруді, нығайтуды және
жақсартуды қамтамасыз ететін
құрылымдарды құруға бағытталған.
• Ұлпалық инженерияның мақсаты - биологиялық (метаболизмдік)
функцияларды қалпына келтіру, яғни оны синтетикалық материалмен
ауыстырудың орнына ұлпаларды қалпына келтіру.
• Ұлпалық инженерияның негізгі әдістері;
• ■3D-биопринтинг
• ■Табиғи органогенезді имитациялау
ӨКПЕНІҢ ҰЛПАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯСЫ

Ұқсас жұмыстар

Жануарлар клеткасының және ұлпаның культурасы

Тағам өндірісінде қолданылатын биологиялық активті қоспалар

Гендік инженерияның мәні жеке гендерді бір организмнен алып басқа организмге көшіріп орналастыру

Гендік инженерия

Молекулалық биотехнология

Микроорганизмдер селекциясы

Микроорганизмдер селекциясы. Биотехнология

ӨСІМДІКТЕРДІҢ ГЕНДІК ИНЖЕНЕРИЯСЫ

Металдар биотехнологиясы

Жасушалық селекция

Пәндер