Соматических клеток генетика

        раздел генетики (См. Генетика), использующий в качестве объекта исследования культивируемые соматические клетки (СК) млекопитающих (включая человека), земноводных, рыб и насекомых, а также высших растений. Как самостоятельное направление С. к. г. сформировалась в середине 60-х гг. 20 в. Большую роль в её развитии сыграло освоение ряда методов, применяемых в генетике микроорганизмов (См. Генетика 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 СК 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) генетические события (Мутации, появление гибридов) определяют высокую разрешающую способность генетических экспериментов с использованием СК (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.

         Естественный и искусственный Мутагенез на культурах СК стали изучать в начале 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 физических агентов для наследственности человека. Достижения генетики СК млекопитающих определились и возможностью получать гибридные СК, образующиеся при слиянии двух или более разнородных клеток. В такой гибридной клетке могут быть соединены Геномы видов, далёких в систематическом отношении (например, человека и различных видов грызунов, мыши и курицы и даже человека и комара). Для получения гибридных клеток разработаны специальные методики (обработка клеток инактивированным вирусом Сендай, увеличивающая вероятность их слияния; использование селективных сред, на которых погибают родительские клетки, а выживают и образуют колонии только гибридные, и др.). С помощью двух видов соматических 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, которое 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 которых сводится к контролю действия структурных генов (см. Оперон). Т. о., изучение генетики СК млекопитающих оказалось плодотворным направлением как при разработке теоретических вопросов, так и для решения многих практических задач (диагностика наследственных заболеваний, оценка генетической опасности определённых факторов внешней среды, выяснение причин злокачественного перерождения клеток).

         Для генетических 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 растительной клетки от плотных оболочек, создала условия для проведения гибридизации СК, генетической трансформации (См. Трансформация) и исследования др. генетических процессов; с ними начаты работы по селекции растений. В ряде случаев используется их способность к регенерации: из одной клетки выращивают целые растения. Т. о., генетика СК растений наряду с генетикой СК млекопитающих — перспективная область современной генетики, важная как в теоретическом, так и в практическом отношении.

         Лит.: Эфрусс и Б., Вейс М., Гибридные соматические клетки, в кн.: Молекулы и клетки, пер. с англ., в. 5, М,, 1970; Шапиро Н. И., Новое направление генетики, «Природа», 1973, № 12: его же, Актуальные проблемы генетики соматических клеток, «Генетика», 1975, № 6; Ephrussi B., Hybridization of somatic cells, Princeton, 1972: Tissue culture methods and applications, ed. P. F. Kruse and М. K. Patterson, 1973.

         Н. И. Шапиро.

        

        Хромосомные комплексы китайского хомячка (А), мыши (Б) 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 (ТК) 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 вырабатываются оба фермента.