Клеточная технология

Любой растительный или животный организм представляет собой тесное «сотрудничество» огромного количества отдельных клеток. В течение многих десятилетий ученые пытались вырвать из многоклеточного организма отдельную клетку и заставить ее жить самостоятельно. Задача оказалась очень трудной. В 1907 г. впервые удалось несколько недель растить выделенные из организма лягушки нервные клетки. Гораздо сложнее оказалось вырастить в искусственных условиях клетки растений.

Отделить одну клетку от другой у растений очень трудно — связь между клеточными стенками у них достаточно прочна. Внимание ученых привлекли клетки тканей наплывов, образовавшихся в месте повреждения растений. Эти ткани проявляют защитные свойства при различных травмах. Они удивительно неприхотливы и легко поддаются выращиванию в искусственных условиях.

В дальнейших опытах оказалось, что можно помещать на питательную среду кусочки стебля, корня или листа — и через несколько дней на месте среза образуется тканевой наплыв, названный каллусом. Кусочек такой ткани можно перенести на свежую питательную среду, и жизнь растения удается продлить на неопределенно длительное время. Известны случаи жизни ткани в лабораторных условиях уже более 30 лет.

Культура ткани не похожа на целое растение не только внешним видом, но и способом питания. Она не может обеспечивать себя органическими веществами. Создавая питательную среду, учитывают не только компоненты, которые растения получают из почвы, но и углеводы, синтезируемые в зеленом листе из углекислого газа и воды. Жизнь клетки и ее размножение в искусственных условиях возможны только при наличии всех необходимых минеральных веществ, углеводов, витаминов и гормонов.

Метод искусственного выращивания клеток не только имеет чисто научный интерес, позволяя исследовать процессы жизнедеятельности отдельных клеток, но и приобрел практическую направленность. Выращивая клетки в колбах на искусственной питательной среде, возможно получить большое количество биомассы, из которой удается выделить необходимые вещества. Вряд ли целесообразно размножать на питательной среде клетки пшеницы для получения белка или сахарной свеклы для извлечения сахара. Эти культуры хорошо растут на полях, и сырье в естественных условиях будет несравненно дешевле. Но есть целый ряд ценных экзотических растений, которые очень трудно выращивать или которые совсем не произрастают в нашей стране. Их сырье дорого, и его приходится покупать за рубежом. Это, например, женьшень, раувольфия, диоскорея, из которых изготовляют ценные лекарственные препараты.

Женьшень растет медленно, причем только в особых условиях. Прирост корня составляет всего несколько граммов в год. На фармацевтических заводах в специальных сосудах за 21 день получают до 100 г биомассы женьшеня на литр питательной среды. Сборщики женьшеня ежегодно заготавливают около 250 кг корней, а микробиологическая промышленность вырабатывает свыше 5 т массы клеток. В культуре клетки синтезируют те же панаксозиды, что и целое растение.

Разработано производственное получение антиаритмического алкалоида при выращивании клеток раувольфии змеиной, синтез гормона диосгена от культивирования клеток диоскореи дельтовидной. Готовится выпуск препаратов алкалоида рутакридона, камптотецина и ингибитора протеиназ. Для выращивания большого количества массы клеток растений на заводах созданы специальные аппараты объемом до 20 тыс. л.