Հյուսվածքների կուլտուրայի մեթոդը ժամանակակից կենսատեխնոլոգիայի հիմնական գործիքներից է, որը թույլ է տալիս լուծել բույսերի ֆիզիոլոգիայի, կենսաքիմիայի և գենետիկայի գործնական խնդիրներ։ Նյութի արհեստական մշակումն իրականացվում է որոշակի պայմանների դեպքում՝ մանրէազերծում, ջերմաստիճանի վերահսկում և հատուկ սննդարար միջավայրի ազդեցության տակ:
Էություն
Հյուսվածքների կուլտուրայի մեթոդը դրանց երկարատև պահպանումն է և/կամ արհեստական մշակումը լաբորատոր պայմաններում սննդային միջավայրի վրա: Այս տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ստեղծել կենսաբանական մոդել՝ ուսումնասիրելու տարբեր գործընթացներ բջիջներում, որոնք գոյություն ունեն բույսերի, մարդկանց և կենդանիների մարմնից դուրս:
Բուսական հյուսվածքների կուլտուրայի վերարտադրությունը հիմնված է տոտիպոտենցիայի հատկության վրա՝ բջիջների՝ ամբողջ օրգանիզմի վերածվելու կարողության վրա: Կենդանիների մոտ դա իրականացվում է միայն բեղմնավորված ձվաբջիջներում (բացառությամբ որոշ տեսակի կոելենտատների):
Զարգացման պատմություն
Բուսական հյուսվածքների մշակման առաջին փորձերը գերմանացի գիտնականներն արել են 19-20-րդ դարերի վերջին։Չնայած անհաջող լինելուն, ձևակերպվեցին մի շարք մտքեր, որոնք հետագայում հաստատվեցին։
1922 թվականին W. Robbins-ը և W. Kotte-ն, միմյանցից անկախ, կարողացան աճեցնել եգիպտացորենի և լոլիկի արմատների ծայրերը արհեստական սննդարար միջավայրի վրա: Բջիջների և հյուսվածքների մշակման տեխնիկայի մանրամասն ուսումնասիրությունը սկսվել է 1930-ական թվականներին: 20 րդ դար R. Gautre-ն և F. White-ն ապացուցեցին, որ հյուսվածքային կուլտուրաների պարբերական փոխպատվաստման դեպքում դրանք թարմ սննդարար միջավայրում կարող են աճել անորոշ ժամանակով:
Մինչև 1959 թվականը լաբորատոր պայմաններում աճեցվում էր 142 բուսատեսակ։ XX դարի երկրորդ կեսին։ սկսվել է նաև ցրված (առանձնացված) բջիջների օգտագործումը։
Թեստային նյութի տեսակները
Գոյություն ունեն բույսերի հյուսվածքների կուլտուրաների 2 հիմնական տեսակ՝
- Արտադրվում է առանց ոչնչացման և պահպանելով կենդանի օրգանիզմին բնորոշ բնորոշ հատկանիշները։
- Արդյունահանվում է առաջնային հյուսվածքից քայքայման միջոցով (քիմիական, ֆերմենտային կամ մեխանիկական): Կարող է ձևավորվել մեկ կամ մի քանի բջիջների կուլտուրաներից:
Աճեցման եղանակով առանձնանում են հետևյալ մեթոդները՝
- «սնուցող շերտի վրա», որտեղ հյուսվածքների աճը խթանող նյութ արտազատվում է նույն բույսի բջիջները բաժանելով;
- օգտագործելով բուժքույրական հյուսվածքը մշակված բջիջների կողքին;
- սնուցիչ միջավայրի օգտագործում մեկուսացված բաժանվող բջիջների խմբից;
- աճում է առանձին առանձին բջիջներ բաղադրությամբ հագեցած միկրոկաթիլում:
Մեկ բջիջներից մշակումը հղի է որոշակի դժվարություններով: Նրանց արհեստականորեն «ստիպելու» բաժանվել, նրանք պետք է ազդանշան ստանան հարևան ակտիվ գործող բջիջներից։
Հյուսվածքի հիմնական տեսակներից մեկը ֆիզիոլոգիական հետազոտության համար կոալուսն է, որն առաջանում է անբարենպաստ արտաքին գործոնների (սովորաբար մեխանիկական վնասվածքների) ազդեցության տակ: Նրանք կարող են կորցնել բնօրինակ հյուսվածքին բնորոշ սպեցիֆիկ բնութագրերը: Արդյունքում կոլուսի բջիջները սկսում են ակտիվորեն բաժանվել և ձևավորվում են բույսի մասեր։
Անհրաժեշտ պայմաններ
Հյուսվածքների և բջիջների կուլտուրայի մեթոդի հաջողությունը կախված է հետևյալ գործոններից՝
- Համապատասխանություն ստերիլությանը. Փոխպատվաստման համար օգտագործվում են ուլտրամանուշակագույն լամպերով հագեցած մաքրված օդով հատուկ տուփեր: Գործիքներն ու նյութերը, հագուստը և անձնակազմի ձեռքերը պետք է ենթարկվեն ասեպտիկ մշակման։
- Ածխածնի և էներգիայի աղբյուրներ (սովորաբար սախարոզա և գլյուկոզա), միկրո և մակրոէլեմենտներ, աճի կարգավորիչներ (օքսիններ, ցիտոկինիններ), վիտամիններ (թիամին, ռիբոֆլավին, ասկորբին և պանտոտենաթթու և այլն) պարունակող հատուկ ընտրված սննդանյութերի օգտագործումը:
- Համապատասխանություն ջերմաստիճանին (18-30 °C), լույսի պայմաններին և խոնավությանը (60-70%): Կալուսային հյուսվածքների կուլտուրաների մեծ մասը աճեցվում է շրջակա միջավայրի լույսի ներքո, քանի որ դրանք չեն պարունակում քլորոպլաստներ, սակայն որոշ բույսեր պահանջում են հետին լուսավորություն:
Ներկայումս պատրաստ էկոմերցիոն կազմեր (Murasige և Skoog, Gamborg and Eveleg, White, Kao և Mikhailyuk և ուրիշներ):
Կողմ և դեմ
Բջիջների և հյուսվածքների կուլտուրայի մեթոդի առավելություններն են՝
- ստացված արդյունքների լավ վերարտադրելիություն;
- միջբջջային փոխազդեցությունների կարգավորում;
- ռեակտիվների ցածր սպառում;
- բջջային գծերի գենետիկական միատարրություն;
- աճեցման գործընթացի մեքենայացման հնարավորություն;
- հսկողություն վանդակի պայմանների նկատմամբ;
- Կենդանի կուլտուրաների ցածր ջերմաստիճանի պահպանում:
Այս կենսատեխնոլոգիայի թերությունն է.
- անհրաժեշտ է պահպանել խիստ ասեպտիկ պայմաններ;
- բջջի հատկությունների անկայունությունը և դրանց անցանկալի խառնման հնարավորությունը;
- քիմիկատների բարձր արժեքը;
- կուլտիվացված հյուսվածքների և բջիջների ոչ լրիվ համարժեքությունը կենդանի օրգանիզմում:
Դիմում
Հյուսվածքային կուլտուրայի մեթոդ, որն օգտագործվում է հետազոտության համար.
- գործընթացներ բջիջների ներսում (ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի և սպիտակուցների սինթեզ, նյութափոխանակություն և դրա վրա ազդեցություն դեղերի օգնությամբ);
- միջբջջային ռեակցիաներ (նյութերի անցում բջջային թաղանթներով, հորմոն-ընկալիչ համալիրի աշխատանք, բջիջների միմյանց կպչելու ունակություն, հյուսվածքաբանական կառուցվածքների ձևավորում);
- փոխազդեցություն շրջակա միջավայրի հետ (սնուցիչների կլանում, վարակների փոխանցում, ծագման և զարգացման գործընթացներուռուցքներ և այլք);
- բջիջների հետ գենետիկական մանիպուլյացիաների արդյունքները.
Կենսաբանության և դեղաբանության խոստումնալից ոլորտները, որոնց մշակման համար օգտագործվում է այս տեխնոլոգիան, հետևյալն են՝
- արդյունավետ թունաքիմիկատների, ագրոնոմիական մշակաբույսերի աճի կարգավորիչների, դեղամիջոցների արտադրության մեջ օգտագործման համար կենսաբանական ակտիվ միացությունների (ալկալոիդներ, ստերոիդներ և այլն) ստացում.
- ուղղված մուտագենեզ, նոր հիբրիդների բուծում, հետգամուսային անհամատեղելիության հաղթահարում;
- կլոնային բազմացում, որը թույլ է տալիս ստանալ մեծ քանակությամբ գենետիկորեն նույնական բույսեր;
- վիրուսակայուն և վիրուսազերծ բույսերի բուծում;
- գենոֆոնդի կրիոպահպանում;
- հյուսվածքի վերակառուցում, ցողունային բջիջների աղբյուրների ստեղծում (հյուսվածքային ճարտարագիտություն).
