Андрей Шляхов - Генетика на пальцах

«Стоп! – воскликнут сейчас наиболее вдумчивые и хорошо разбирающиеся в медицинских проблемах читатели. – Тут или ошибка автора, или же автор только что случайно выдал нам одну из главных тайн современности! Если ученые давно научились выращивать клетки вне организма, то почему существуют такие большие проблемы с поиском донорских органов для трансплантации? Некоторые люди годами (без какого-либо преувеличения!) могут ждать подходящий им орган. Да еще и не факт, что вообще дождутся его… А после пересадки возникает проблема отторжения, организм отвергает пересаженный орган как чужеродный, и пациенту до конца дней своих приходится принимать препараты, подавляющие иммунную систему, ведь именно она борется со всем чужеродным. Так почему бы не избавить людей от лишних страданий? Почему бы не выращивать печень, почку или сердце из клеток пациента и ему же пересаживать? Так же проще, лучше и быстрее… В чем дело? Методика выращивания клеток засекречена? Или же существует мировой заговор трансплантологов?»

Нет, ни засекреченности, ни заговора трансплантологов не существует.

Дело в том, что культуры клеток растут вне организма без образования тканей. Если кто не знает, то тканями называют группы клеток (вместе с межклеточным веществом), имеющие схожее строение и выполняющие схожие функции. Органы образованы сочетанием различных тканей. В организмах животных выделяют следующие виды тканей:

– эпителиальная или покровная ткань (также называемая эпителием), которая покрывает организм снаружи (верхний слой кожи), выстилает поверхность внутренних органов и внутренние полости, а также входит в состав желез внутренней и внешней секреции (эпителий подразделяется на два вида: покровный и железистый);

– соединительная ткань, играющая вспомогательную роль во всех без исключения органах, где она выполняет опорную, защитную и питательную (трофическую) функции; соединительная ткань отличается большим разнообразием клеток, к ней относятся кровь и крове-творная ткань, лимфатическая ткань, жировая ткань, костная ткань, хрящевая ткань и др.;

– мышечная ткань, которая может различаться по строению, но все ее виды обладают одной особенностью – способностью к выраженным сокращениям;

– нервная ткань, которая обеспечивает взаимодействие тканей, органов и систем организма и осуществляет их регуляцию; нервные клетки, называемые «нейронами», способны воспринимать раздражение и передавать регулирующие (возбуждающие или тормозящие) импульсы.

Можно вырастить вне организма культуру жировых клеток, но они не объединятся в единое целое – жировую соединительную ткань. И клетки печени, выращенные вне организма, не объединятся в ткань, а тем более в целый орган. Они так и останутся разрозненными клетками, непригодными для пересадки. А вот для генетических исследований на клеточном уровне разрозненные клетки подходят превосходно.

Гибридизация соматических клеток проводится с целью определения местонахождения конкретного гена на хромосоме. Берутся соматические клетки двух организмов, принадлежащих к разным биологическим видам, и соединяются вместе в единую клетку-гибрид. Такое слияние достигается с помощью специальных вирусов, способных разрушать клеточные мембраны не полностью, а фрагментарно. Полное разрушение мембраны приводит к гибели клетки, а вот создание «окошка» в мембране клетку не убьет.

В ядрах гибридов будет содержаться двойной набор хромосом. В процессе размножения происходит утрата хромосом преимущественно одного из биологических видов, участвовавших в гибридизации. Так, например, для гибридов, полученных из соматических клеток человека и млекопитающих, характерна утрата человеческих хромосом, хромосомы млекопитающих теряются редко. Иначе говоря, если вам нужно исследовать генетический материал человека, то вы должны скрещивать человеческие соматические клетки с клетками млекопитающих.

При каждом делении клетки будут теряться «лишние» хромосомы. Во время деления хромосомы хорошо видны в обычный микроскоп и так же хорошо видны клеточные признаки. Признак, который кодируется нужным вам геном, исчез после очередного деления? Посмотрите, какие хромосомы исчезли вместе с ним, и вы узнаете, на какой из хромосом находится исследуемый вами ген. Или же вы узнаете, что он может находиться на одной из двух или трех исчезнувших хромосом, что существенно сузит область вашего поиска.

Разумеется, выделение хромосом происходит в случайном порядке, но тем не менее метод гибридизации соматических клеток пригоден для использования. Кстати говоря, соматические клетки обладают настолько высокой совместимостью, что гибриды могут быть получены не только между клетками разных биологических видов, родов или семейств, но даже между клетками разных классов! Например, можно создать гибрид из клеток человека и комара. Но обычно для гибридизации с клетками человека используют соматические клетки грызунов, чаще всего – мышей, наиболее распространенных лабораторных животных.

Самым масштабным методом генетического анализа является популяционный или популяционно-генетический метод исследования, изучающий распространенность генов и генотипов в пределах популяций, выявляющий генетические различия между разными популяциями. В медицинской генетике существует специальный раздел, изучающий распространенность наследственных заболеваний в популяциях. Этот раздел называется популяционной генетикой, или же, если сложнее и точнее, то популяционной геногеографией [39]   Геногеографией называется научная дисциплина, изу-чающая географическое распространение генетических признаков живых организмов по различным географическим районам нашей планеты. наследственных болезней.

С популяционной генетикой мы в дальнейшем познакомимся поближе, а сейчас, в завершение этой главы, давайте рассмотрим еще один метод генетического анализа, назвать который сможет, пожалуй, любой из читателей этой книги.

Этот метод присутствует практически во всех науках.

Он является наиболее универсальным из всех универсальных методов исследования и самым древним.

Его применяли еще первобытные люди. Увидит группа охотников дикую козу, вскинет копья наизготовку, а вожак их остановит: «Однако козы этой на всех не хватит, надо стадо поискать, оно где-то рядом».

Вы уже, конечно же, догадались, что это статистико-математический метод, который широко применяется в генетике в сочетании с математическим моделированием для анализа наследования признаков. Очень трудно, практически невозможно изучать проявления признаков без знания количественных характеристик их наследования в ряду поколений. Знание цифр облегчает и ускоряет процесс генетического анализа. Статистика и математика – царицы всех наук [40]   Вообще-то немецкий математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс, которого у нас называют то Карлом Гауссом, то Иоганном Гауссом, сказал иначе: «Математика – царица наук, а арифметика – царица математики». Но в наше время статистика высоко вознеслась над арифметикой. .