Гетерокарионы— клетки, содержащие два или более ядер, имеющих различные генотипы, которые получаются при слиянии соматических клеток. Гетерокариоз грибов

В природе образование гетерокарионов распространено у многих видов грибов (как одна из регулярных фаз жизненного цикла — у базидиомицетов и у некоторых дейтеромицетов) и возникает при анастомозах гиф разных мицелиев, что ведёт к обмену цитоплазмой и ядрами через анастомоз. Такая ядерная гетерогенность — гетерокариоз — имеет адаптационную ценность, так как в случае наличия в клетке ядер, различающихся по нескольким парам аллелей, приводит к гетерозиготности, что позволяет компенсировать эффект рецессивных мутаций. Гетерокариоз играет также важную роль в размножении грибов, так как у многих групп (зигомицетов, аскомицетов и базидиомицетов) половой процесс начитнается с конъюгации генетически различных гифов. В зависимости от особенностей процесса слияния гифов различают зигогамию (у зигомицетов) гаметангиогамию (у аскомицетов) и соматогамию у базидиомицетов).

Искусственные гетерокарионы

Гетерокарионы могут быть получены искусственно слиянием клеток растений либо животных, обработкой клеток животных либо протопластов агентами, вызывающими слияние цитоплазматических мембран и, соответственно, слияние цитоплазм. В качестве агентов, вызывающих слияние, могут использоваться некоторые вирусы (например, вирус Сендай) либо поверхностно-активные вещества (лизолецитин, полиэтиленгликоль).

При первом делении гетерокарионы, образованные из клеток животных, могут образовывать одноядерные клетки, при этом случайным образом утрачивается часть хромосом одной или обеих родительских клеток (образование анеуплоидов). Так, деление клеток содержащих гетерокарионы клеток человека и грызунов сопровождается потерей большей части хромосом человека с частым сохранением полного набора хромосом грызуна. Для культур таких гибридных клеток характерна изменчивость числа хромосом в пределах одной линии, то есть в этом случае линия характеризуется не стабильным кариотипом, а модальным числом хромосом — то есть наиболее частым числом хромосом в линии.

Методы гибридизации соматических клеток, или парасексуальную гибридизацию, все шире применяют и в генетике растений. В этом случае сливают не соматические клетки непосредственно, а их протопласты, предварительно лишенные оболочек, которые удаляют ферментативным путем. При этом способе гибридизации также удается преодолевать не только межвидовые, но и межродовые барьеры нескрещиваемости. Благодаря возможности получения недифференцированной массы растущих клеток — каллуса и последующей его дифференцировки получают целые гибридные растения. Однако при этом отдаленные гибриды не всегда способны к нормальному морфогенезу и часто оказываются стерильными. Успех такого эксперимента тем менее вероятен, чем дальше в таксономическом отношении отстоят друг от друга скрещиваемые формы.

Для изучения закономерностей функционирования дифференцированных клеток пересаживают ядра из соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки животных. Образуют также гибриды между раковыми и нормальными клетками. Такой подход широко применяют при получении так называемых моноклинальных антител на основе выращивания гибридом.

Удается не только слияние соматических клеток, но и реконструкция целых клеток из их отдельных компартментов. Так, можно энуклеировать клетки млекопитающих, воздействуя на них цитохалазином В — веществом, которое вырабатывает гриб Hel-minthosponiim demulioideum. Цитохалазин вызывает выталкивание ядер из клеток. В результате такой обработки образуются безъ-< ядерные клетки — цитопдасты и свободные ядра, окруженные тонким слоем цитоплазмы,— кариоплисты. Цитопласты (безядерные клетки) можно сливать с нормальными клетками (цитодукция), получая ядерно-цитоплазматические гибриды, или цибриды. Этот метод позволяет изучать взаимоотношения ядерных и неядерных генов.

химерные животные
Одно из перспективных направлений биотехнологии — искусственное получение химер (аллофенных животных). Понятие химера означает составное животное. Сущность метода получения химер заключается в искусственном объединении эмбриональных клеток двух и более животных. Животные могут быть как одной породы, так и разных пород и даже разных видов. Современная микрохирургия позволяет получать химер, имеющих 3—4 и более родителей. Химеры обладают признаками животных разных генотипов.
Существует два основных метода получения химер искусственным путем: 1) агрегационный — объединение двух и более морул или бластоцист в один эмбрион; 2) инъекционный — микроинъекция клеток внутриклеточной массы (ВКМ) бластоцисты доноров в бластоцель эмбриона-реципиента. В обоих случаях получают особей, ткани и органы которых построены из клонов клеток объединенных (двух или более) эмбрионов (рис. 30). Первыми созданы химеры лабораторных мышей между линиями агути (кремовые) и не агути (черные). Они выглядели крапчатыми. Их окраска сочетала признаки обоих родителей: полосы пигментированной шерсти чередовались со светлыми, каждая полоса представляла клон клетки-родоначальницы. Их использование помогает изучению фундаментальных проблем дифференцировки клеток в процессе онтогенеза, многих вопросов механизма клеточного развития и происхождения отдельных тканей, иммунологического взаимодействия в развитии и т. д.

В 1975 году была описана методика, позволяющая получать клеточные линии (гибридомы), секретирующие отдельные разновидности антител ( моноклональные антитела ) с желаемой антигенной специфичностью. Это открытие определило бурный прогресс в использовании антител как для исследовательских, так и для практических целей, и в настоящее время "гибридомная технология" является одним из основных направлений в биотехнологии.

Гибридомы являются бессмертными клеточными клонами, продуцирующие антитела одной специфичности. Гибридомы получают при слиянии нормальных лимфоцитов , продуцирующих антитела, с подходящей опухолевой линией B- клеток. Затем гибридомы отбирают в культуральной среде, неспособной поддерживать рост родительских клеток. Путем последовательных разведений и пересевов получают одиночные клоны, которые можно выращивать в роллерных культурах или в форме асцита в брюшной полости мышей. В последнем случае удается получать особенно высокие титры моноклональных антител. При этом, естественно, все молекулы иммуноглобулинов , продуцируемые определенной гибридомой, идентичны: они относятся к одному классу и одному аллотипу , имеют одинаковые вариабельные области , структуру, идиотип , аффинность и специфичность к данному эпитопу .

На современном этапе созданы десятки тысяч высокоаффинных антител, связывающихся с белками, углеводами, нуклеиновыми кислотами, а также низкомолекулярными антигенами. На их основе получены коньюгаты с различными функциональными соединениями, токсинами, ферментами, магнитными частицами, радиоактивными и рентгеноконтрастными атомами и т.п. Эти коньюгаты находят широчайшее применение в научных исследованиях, медицине, ветеринарии. Описаны примеры получения с помощью указанной технологии антител, обладающих каталитической активностью, так называемых абзимов (abzyme от англ. antibody и enzyme).

Клетки миеломы применяются для получения гибридом - линий клеток, производящих моноклональные антитела определенной специфичности. Поскольку эти клетки осуществляют эффективную секрецию рекомбинантных белков, они хорошо изучены в отношении экспрессии в них соответствующих рекомбинантных генов, введенных с помощью трансфекции .