Биологиялық инженерия жəне оның маңызы

22
жабдықтар жасау негізінде дамыды. Сондықтан оның мақсаты – белгілі бір өнім алу
үшін  заттарда  жүретін  биотехнологиялық  үдерістерге  қажетті  микробиологиялық,
биохимиялық  реакциялардың  жүруін  неғұрлым  жоғары  деңгейде  қамтамасыз  ету
болып табылады.
Қазіргі 
кезде 
биотехнология 
өндірісіне 
қажетті 
ферменттер,
микроорганизмдер  өсіруге  арналған  əртүрлі  құрал-жабдықтар  жасалынып
шығарылған. Өткен  ғасырдың 40-50 жылдары  автоматты  түрде  іске  асырылатын
фермент өндіруге арналған ферментерлер жасалынып шығарылған болатын. Қазіргі
кезде олар биотехнология өндірісінде антибиотиктер, ферменттер, дəрумендер, амин
қышқылдарын, нуклеотидтер мен ақуыздар өндіруде кеңінен қолданылуда.
Микроорганизмдерді  өндірістік  мақсатта  өндіру  мəселесі  олардың  түрлеріне
байланысты – үздіксіз, үзіліспен  жəне  жартылай  үздіксіз  режимдерінде, оттегі  бар
(аэробты) жəне оттегінсіз (анаэробты) ортада жүргізілуі мүмкін. Сондықтан, аталған
жағдайларға байланысты, биотехнологиялық мақсаттарға арналған қондырғылардың
конструкциялары  мен  оларда  қолданылатын  технологиялық  үдерістердің  өтілуінде
де өзгешеліктер болады.
Алға  қойылған  мақсаттарға  байланысты  биотехнологиялық  өндірістер
негізінде  алынатын  өнімдерді  шартты  түрде  екі топқа  бөлуге  болады: биомассалар
(ашытқылар, бактериялар) жəне микроорганизмдердің синтездейтін дайын өнімдері
(антибиотиктер, ферменттер, дəрумендер, амин қышқылдары жəне т.б.).
«Бактериялар, ашытқылар  мен  саңырауқұлақтар – молекулалық  деңгейде
жұмыс  істеуге  керемет  бейімделген  машина» (Өндірістік  микробиологиялық  жəне
гендік  инженерия  жетістері” -М.: Мир, 1984, 6-7 б.) деген  ұстанымға  байланысты,
биотехнологияның  инженерлік  мəселелеріне  үлкен  қызығушылық  тууда. Олар  бір
рет  іске  қосылғаннан  кейін  тек  керекті  өнім  ғана  емес, сонымен  бірге  өздерінің
көшірмелерін алуға, дəстүрлі микробиологиялық технологияларға қайта түзуге əсер
ететін  жаңа  гендік  инженерия  əдістерін  құруға, микроорганизмдердің  өнімділігіне
тікелей  бақылау  жасауға  мүмкіндік  береді. Бірақ, генетикалық  инженерия
мүмкіншіліктерінің  бəрін  толық  пайдалану  үшін, зертханалық  шыны  ыдыстарда
жасалынатын  əдістерді – өндірістегі  темір  реакторларға  тиімді  ауыстыру  керек.
Қазіргі  кезде  ірі  масштабты  биотехнологиялық  өндірістер  бар. Биотехнология
өндірісінде  əртүрлі  қосылыстарды алу  үшін  үздіксіз  жұмыс  істейтін реакторларды,
мысалы 50000 л реакторларды қолдану қалыпты деп саналды.
Халық  шаруашылығындағы  биотехнологиялық  жолмен  алынған  өнімдердің
маңыздылығының  артуына  байланысты, оларды  өндіруде  жоғары  қабілетті
микроорганизмдерді  пайдаланумен  қатар, көлемі  ауқымды, яғни  мың  шаршы
метрден де  астам  қондырғылар жасап шығару, қажетті өнімді  өндіру барысындағы
биосинтез  үдерістерінде  тиімді  əдістер  мен  режимдерді  қолдану  арқылы  өндірісті
интенсивтендіру, қолда  бар  жəне  арзан  шикізат  қорларын  пайдалану, өндірістік
үдерістерін ЭЕМ (электронды есептеуші машина) жəне компьютерлік жүйе арқылы
басқару сияқты соңғы ғылым мен техника жетістіктерін пайдаланудың маңызы зор.
Осындай  алға  қойылған  мақсаттарға  жету  үшін, бірінші  кезекте, биоинженерлік
бағыттағы ізденістердің ауқымын кеңейту қажет деп есептелінеді.

23
І тарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.
1. Биотехнология  ғылымы  нені  зерттейді  жəне  оның  өнімі  қандай  үдерістерге
негізделеді?
2. Биотехнология ғылымының жедел дамуы қай кезеңдерден кейін басталды?
3. Биотехнология ғылымы қандай өндіріс салаларымен тығыз байланысты?
4. Биотехнологияның  халық  шаруашылығындағы  қазіргі  маңызы  мен  болашағы
қандай деп ойлайсыз?
5. Биологиялық инженерия ғылымы нені зерттейді?
6. Биологиялық инженерия ғылымының болашағы қандай?
7. Микроорганизмдерді  өндірістік  мақсатта  қолданудың  артықшылықтары
қандай?
8. Қазіргі кезде Қазақстанда қандай биотехнологиялық өндіріс салалары дамыған
жəне болашақта қандай өндірістердің даму мүмкіндіктері зор?
9. Көздеген  мақсатқа  байланысты  гендік  инженерияның  қандай  деңгейлерін
ажыратуға болады?
10. Гендік инженерия нені жəне қандай деңгейде зерттейді?
11. Активті, гибридті ДНҚ молекуласын ең бірінші болып кім алды?
12.ДНҚ-ның молекулярлы құрылымы қандай типті нуклеотидтерден тұрады?
13. Гентикалық кодтың универсалдылығы дегенді қалай түсінесіз?
14. Рекомбинантты  ДНҚ  құрамына  енетін  жекелеген  гендерді  қандай
жолдармен дайындауға болады?
15. Гендік инженерияның əдістерін қолдану үшін қажетті басты материал не?
16. Ген  инженериясы  жəне  генетикалық  инженерия  арасында  айырмашылық
бар ма?
17.ДНҚ молекуласы неден құралады?
18. Геном дегеніміз не? Ол қандай қызметке жауап береді?
19. Гендік инженерия жұмыстарының барысы қандай кезеңдерден тұрады?
20. Қажетті  ДНҚ-ын  бөліп  алу  жұмыстарының  атқарылу  кезеңдерін  ретімен
айтып беріңіз.
21. ДНҚ сегментін не үшін генетикалық векторлармен біріктіреді?
22. Векторлар дегеніміз не жəне вектор ретінде не қызмет ете алады?
23. Егерде  рестрикциялау  барысында «жабысқақ» ұшты  бөлшектер  пайда
болмаса, қандай  ферменттер  қолданып  оларды «мəжбүрлі» түрде
айналдырады?
24. ДНҚ құрамына кіретін нуклеотидтер бір-бірінен не себептен ерекшеленеді?
25. Рестриктаза ферменттерінің атқаратын қызметі қандай?
26. Рекомбинантты ДНҚ-ын клондау үдерісі қалай жүреді?
27. Вектор ретінде қандай заттар пайдаланыла алады?
28. Лигаза ферментінің атқаратын қызметі қандай?
29. Гендік  инженерияның  денсаулық  сақтау  саласындағы  маңызы  қандай  деп
ойлайсыз?
30. Гендік инженерия əдістерінің жетілуі адамдарға қандай мүмкіндіктер береді?
31. Гендік инженерия жұмыстарының биологиялық тұрғыда қауіпті болуы мүмкін
бе? Қандай жағдайда қауіп тудыруы мүмкін деп ойлайсыз?

24
ІІ тарау
ЖАСУШАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ НЕГІЗДЕРІ
1. Жасушалық инженерияның пайда болуы
Жасушалық  инженерия  деп – тірі  ағзалардың  ұрықтық  емес  жасушаларын,
яғни  денелік (сомалық) жасушаларын  бөліп  алып, жасанды  жолмен  біріктіріп,
əртүрлі манипуляциялар жасауды айтады.
Тірі  жануарлар  жасушаларын  ағзадан  бөліп  алып  оны in vitro  жағдайында
қажетті жағдайлар жасау арқылы өсіру идеясын алғаш рет Клод Бернар деген ғалым
айтқан болатын. Осы ғалымның пікірі бойынша бөлініп алынған жасушалар ағзадан
тыс  жерде  де  өзінің  ішкі  орта  жағдайын  сақтап  қалуға  тырысады  жəне  неғұрлым
жаңа  орта  жағдайы  табиғи  ортаға  ұқсас  болған  сайын, бұл  жасушаның  өсіп-өну
мүмкіншілігі  де  арта  түседі. Бұл  өз  кезегінде, жасушалардың  өсіп-өнуіне  қажетті
жағдай қалыптастырылған жасанды орта жасап шығару қажеттігін тудырады.
Сəл  кейінірек (1885 ж.), У. Ру  ағзадан  тыс  жерде  жасушалардың  сақталу
мүмкіндігін  іс  жүзінде  дəлелдеп  берді. Ол  тауық  эмбрионын  қабықшасыз  тірі
күйінде физиологиялық ертіндіде бірнеше күн сақтай алған. Мұнан кейін (1897 ж.)
Леб (Loeb) қан сары суы мен плазмасы құйылған пробиркада қан жасушалары мен
ұлпа бөліктерін сақтауға қол жеткізді.
Льюнгрен (1898 ж.) қышқыл  ортада  адам  терісін  сақтап, оның  қайтадан
реимплантацияға жарамды болатынын көрсетіп берген.
Р.Гаррисон (1907 ж.) алғаш рет зерттеу жұмыстарына «тамшы» əдісін ендірді.
Ол, тұңғыш  рет, жабынды  əйнекке  тамызылған  лимфалық  тромб  сұйықтығына
салынған жүйке жасушаларын, заттық əйнектің ойындысына (шұңқырына) беттетіп
қойып, осы  камерадағы  жүйке  жасушаларының  өсу  үдерістерін  бірнеше  апта
бойына бақылаған.
Осы  əдісті  пайдалануды  Барроуз (1910 ж.) басқа  хайуандардың  ұлпалық
жасушаларын  өсіруде  қолданды. Бұл  ғалым  лимфалық  тромбтың  орнына  тауық
плазмасының тромбасын пайдаланған.
Алексис  Каррель (1913 ж.) жасанды  орта  ретінде  эмбрион  сүзіндісімен
байытылған қан плазмасын пайдаланды. Мұндай қосындымен байытылған жасанды
ортада ұлпалардың анағұрлым тез өсетінін байқаған.
Кейінірек, зерттеулер  көрсеткендей, өздігінен  пайда  болған  бір  жасуша
ядросында  екі  ата-анасының  да  хромосомасы  бар  гибридтік  жасушалар  өте  сирек
болса  да  кездесетіні  белгілі  болған. Сондықтан осындай  жасушаларды  бөліп  алып,
арнайы орта жасау арқылы оларды өсіру мүмкіндігі бар екендігі анықталған.
Денелік (сомалық) жасушалардың  бірігуі  бірнеше  кезеңде  өтеді. Бастапқыда,
жасушалар  бір-біріне  жабысады  да, олардың  қабықтары  еріп, цитоплазмалық
көпірше  пайда  болады. Жасушалардың  толықтай  бірігуі  тұтас  бір  қабықшаның
пайда болуымен аяқталады. Сөйтіп, бір немесе бірнеше ядролы жасушалар түзіледі.
1960 жылы  арнайы  қоректік  ортада  өсіріліп  жатқан  тышқанның  денелік  ісік
жасушалары бір-бірімен жабысып, тіршілікке қабілетті гибридтер түзе алатындығы
ашылды. Мұны  ары  қарай  зерттеген  ғалымдар, ядросында  қоректік  ортада  бірге
өсірілген  екі  ата-аналық  жасушаларының  да  хромосомалары  кездесетін  гибиридті

25
жасушалар, барлық  типтердегі  жасушалар  арасында  сирек  те  болса  кездесіп
тұратындықтарын  анықтаған. Арнайы, яғни  селективті  деп  аталатын  қоректік  орта
жағдайын  тудыра  отырып, бұл  гибридті  жасушаларын  бөліп  алып  өсіруге  болады
екен.
Сонымен, денелік жасушаларын гибридизациялау үдерісі бірнеше кезеңдерден
тұрады  деп  айтсақ  болады. Алдымен  жасушалар  бір-бірімен  жабысады, содан  соң
олардың  қабықтары  бұзылып, цитоплазмалық  көпіршелер  пайда  болады.
Жасушалардың толықтай қосылуы ортақ қабықтарының пайда болуымен аяқталады.
Сөйтіп екі немесе бірнеше ядролы жасушалар пайда болады.
Гибридтік  денелік  жасушаларының  өздігінен  пайда  болуы  өте  сирек  жүреді.
Бірақ  та, кейбір  факторлардың  болуы, жасушалардың  өздігінен  қосылу  жиілігін
біршама  арттырады. Мұндай  фактор  ретінде  ультракүлгін  сəулелерімен
инактивтендірілген  Сендай  вирусы  бола  алатыны  анықталған. Сендай  вирусы
арқылы жасушалардың  бірігуін  тездете аламыз. Осы  вирустың көмегімен  əр  түрге,
кластарға (сүт  қоректілері + құстар) жəне  типтерге (адам + маса) жататын  денелік
жасушаларының  гибридтерін  алу  мүмкін  болған. Осы  мақсатта  Сендай  вирусынан
басқа ерекше химиялық зат – полиэтиленгликоль да пайдаланылады.
Денелік  жасушаларын  гибридизациялау  əдісі  сүт  қоректілерінің, əсіресе
адамдардың  хромосомаларында  гендердің  қай  жерде  орналасқанын, жай
жасушалардың  қатерлі  ісік  түрлеріне  айналу  механизмдерін  білу  жəне  гендердің
атқаратын  қызметтерін  басқарып  отыру  үшін  өте  қажет. Денелік  жасушаларын
гибридизациялау арқылы гендік инженерияда өте кең қолданылатын зат – гибридом
алынды.
2. Тірі жасушаларды өсірудің негізгі бағыттары
Алға қойылған мақсаттарға байланысты хайуандар жасушаларын өсірудің екі
бағыттарын атап өтуге болады:
-жасушаларды өсіру;
-ұлпалар мен мүшелерді өсіру.
Қазіргі  кездерде  жасанды  түрде  өсірілу  үшін  бөлініп  алынған  ұлпалар  саны
өте  көп. Олардың  қатарына  адамның  фибриобласт  жасушалары, қаңқа  ұлпалары,
сүйектік, жүрек  жəне  кеуденің  жалпақ  бұлшық  еттері, эпителиальдық  ұлпалар
(бауыр, өкпе жəне бүйрек, т.б.), жүйке жасушалары, эндокриндік жасушалар (бүйрек
үсті  безі  гипофиз, Лангерганс  жасушалары), меланоциттер  жəне  əртүрлі  ісік
жасушалары жатады.
Жасанды  ортада  өсіру  үшін  қандай  жасушаларды  таңдап  алған  дұрыс, атап
айтқанда  эмбриональдық  па  əлде  қартайған  ба, сау  жасушаны  ма  əлде  ісік
жасушаларын ба деген сұраққа жауап іздер болсақ, эмбриональды ағзадан алынған
жас  жасушалар  кəрі  жасушаларға  қарағанда  тез  өсіуге  қабілетті  жəне  өміршең
келетіні анықталған. Мұның негізгі себебі ретінде – эмбриондық жасушалардың əлі
толық  маманданып  бітпеуі  жəне  репликациялық  қабілетінің  өте  жоғары  болуын
айтуға  болады, ал  ересек  ұлпалардың – пролиферациялық  қабілеті  төмен  жəне
оларда маманданған, көбею қабілетінен айрылған жасушалар саны өте көп болады.
Қалыпты ұлпалардан алынған культуралардың өмір сүру мезгілі шектеулі болса, ал
ісік ұлпаларынан алынған жасушалардың пролиферациялық мүмкіндігі  өте жоғары

26
болып, олар  өте  ұзақ  мерзім  өмір  сүре  алады. Қалыпты  ұлпалардан  алынған
жасушалардың  дифференциялануы (жекеленуі), жасанды  ортада  толықтай
пролиферация  қабілетінің  шектелуімен  ұштасып  жатады. Ісік  ұлпаларында  кейбір
жасушалардың  дифференциялануы  мүмкін, бірақ  мұнда  пролиферациялық
қабілеттері толықтай сақталады.
Жаңа бөлініп алынған культуралар оларды пассировка жасағанға, яғни еккенге
дейін бастапқы  культура деп  аталады. Бастапқы  культуралар, негізінен гетерогенді
болып келеді жəне өздерінің өте төменгі пролиферативтік қабілетімен ерекшеленеді.
Олардың  құрамы  толықтай  өздері  шыққан  ұлпалардың  жасушаларымен  сəйкес
келеді. Жасушаларды  пассировкалау  барысында  олардың  өмір  сүру  мерзімдерінің
ұзарып, клондау, зерттеу  жəне  қасиеттерін  сақтау  мүмкіндігін  туғызады. Осындай
атқарылатын  жұмыстар  нəтижесінде  біртекті  популяциялар  пайда  болып,
маманданған  жасушалар  жоғала  бастайды. Бірнеше  рет  қайталап  егілгеннен  кейін
жасушалар  желілері (линия) өліп  қалады  немесе  трансформацияланып (өзгеріп)
тұрақты желіге айналады. «Өлмейтін» қабілетке тек қана ісік ұлпаларынан алынған
жасушалар  ғана  ие  болады. Тұрақты  желілік  жасушалардың  түзілуі, олардағы
морфологиялық  өзгерістерінің  пайда  болуымен  анықталады (жасушалардың
көлемдерінің  кішірейуі, домалақтануы, ядро/цитоплазма  қатынастарының  өзгеруі,
көбею  қабілеттерінің  артуы, клондалу  ерекшеліктері, гетероплоидалық  жəне
анеуплоидалық қабілеттіліктерінің артуы, т.б.).
3. Денелік (сомалық), ұрықтық жəне діңгек жасушалары
3.1 Денелік жасушалары
Жасушалар  жөнінде  толықтай  мағлұмат  беру  үшін, біздер  көптеген  ағза
мүшелерінде  кездесетін  олардың  жекелеген  негізгі  өкілдеріне  тоқтала  кетейік.
Биологияда  қалыптасқан  классикалық  түсінік  бойынша  жасушалар  денелік  жəне
ұрықтық болып бөлінеді.
Ағза  мүшелеріндегі  ұлпалардың  негізін  құрайтын  денелік  жасушаларының
əрқайсысы, хромосомдардың  екі  жұп  көшірмелерінен, яғни  диплоидтық  саннан
тұрады.
Ұрықтық  жасушаларға  аналық  жұмыртқасы (яйцеклетка) жəне  аталық
ұрықтары (спермии) жатады. Бұлар  хромосомалардың  жекелеген  көшірмелерінен
тұрғандықтан гаплоидты деп аталады.
Аталық жəне аналық ұрық жасушаларының қосылып, ұрықтануы нəтижесінде
хромосомалардың  жұптануына  жол  ашылып, олар  денелік  жасушада  қайтадан
диплоидты қалыпқа түседі.
Денелік  жасушалар  жоғары  дəрежеде  дамыған  жəне  өздерінің  атқаратын
қызметтері  бойынша  жақсы маманданған (дифференциация) болып келеді. Денелік
жасушалардың  құрылысы  мен  құрамында  жүретін  барлық  химиялық  үдерістері,
олардың  атқаратын  қызметтеріне  байланысты  қалыптасады. Мысалы, бұлшық
еттерінің  тартылуының  жүзеге  асуы, олардың  жасушаларының  құрылым
ерекшеліктері  мен  құрамындағы  арнайы  филаменттерге  байланысты  болады. Бұл
жасушалар  басқа  ешқандай  жасуша  түрлерімен  ауыстырыла  алмайды.

27
Мамандандырылмаған  жасушалар  даму  дəрежесі  бойынша  қарапайымдау  болып
келеді жəне күрделі қызметтерді атқармайды.
Соңғы  кездері  ғалымдар  мамандандырылмаған  жасушалардың  ағза
мүшелеріндегі  маманданған  денелік  жасушаларының  ішінде  орналасатынын
анықтаған. Маманданбаған  жасушалар  атқаратын  қызметтері  бойынша  əлі  де
бағытталу  мүмкіндіктерін  жоғалта  қоймайды  жəне  сансыз  рет  бөліну
қабілеттіліктеріне ие. Сондықтан бұлар  діңгек жасушалары (стволовые клетки) деп
аталады. Бұлар барлық денелік жасушаларға айнала алады деген пікір қалыптасқан
еді. Алайда, соңғы  мəліметтерге  қарағанда, қайсібір  ағза  мүшелеріндегі  денелік
жасушалардан алынған діңгек жасушаларынан, тек сол мүшеге арналған жасушалар
түзілетін сияқты.
Алғаш  рет  мұндай  жасушалар  сүйек  кеміктерінен  табылған. Оларды  бөліп
алып, терапиялық  мақсатта  қолданған. Діңгек  жасушалары  моноциттер,
лимфоциттер, нейтрофилдер, базофилдер  мен  эритроциттер  бола  алады. Олар  қан
жасушаларын  түзеді. Сөйтіп, сүйек  кеміктерінен  табылған  жəне  қан  жасушаларын
түзетін  діңгек  жасушаларын гематопоэтикалық  жасушалар  деп  атаған. Науқас
адамдарға донорлардан алынған сүйек кемігін ендіргенде, оның құрамындағы діңгек
жасушаларын алған пациент қанында, əртүрлі қан жасушаларының түзілуіне жағдай
туылады.
Діңгек  жасушалары  шарана  ұлпалары  мен  уимбикалды  қан  құрамынан  да
алынған. Ұлпа  құрамында  кездесетін  діңгек  жасушаларын, оларды  дамып  келе
жатқан эмбриондардан алынбауы себепті, «ересек (денелік) діңгек жасушалары» деп
атаса, керісінше  эмбриондардан  алынғандары – «эмбрионалдық  діңгек
жасушалары» делінеді. Шарана  мен  уимбикалды  діңгек  жасушалары  кейбір
ауруларды  емдеу  мақсатында  пайдаланылды. Ересек  діңгек  жасушаларымен
салыстырғанда  оларды  пайдаланудың  басты  артықшылығы  қатарына –  иммундық
жауап рекациясының аз ұшырасу мүмкіндігі жатқызылады.
3.2 Ересек діңгек жасушалары
Ересек діңгек жасушаларын есейген ағза мүшелерінің ұлпаларынан, кіндіктен
немесе  шарана  ұлпаларынан  да  алады. Сіздер  байқағандарыңыздай, аты  ересек
діңгек  жасушалары  деп  аталғанымен, оларды  дайындауда  тек  ересек  ағза
мүшелерінің ұлпалары ғана пайдаланылмайды. Діңгек жасушаларында басқа да ағза
жасушаларындағы  сияқты, нақты  орындалатын  қызметтерінің  генетикалық
нұсқаулары сақталады. Теория  бойынша – əлі  де  қызметі  бойынша  маманданбаған
жасуша, адам  ағзасындағы  барлық 200 жасушаның  түзілуіне  бастама  бола  алады
деген пікірге келуге болады. Қазіргі күні діңгек жасушаларының жетілуі барысында,
олардың  қандайда  бір  түрге  айналуына  ықпал  ететін  нақты  жағдайлары  əлі  де
толықтай анықталмай отыр.
Ересек 
діңгек 
жасушалары 
арнайы 
бағытталып, яғни 
толықтай
дифференцияланып  бітпей  тұрып, олардың  қалыптасуына  қандай  жағдаяттардың
əсер  ететініне  байланыссыз, белгілі  бір  бағытқа  бейімделуіне  икемдеп  жіберуге
болады. Мысалы, біздер  сүйек  кеміктеріндегі  жасушаларын  алып, олардан  жүрек
жасушасы  түзілу  бағытына  икемдегіміз  келді  делік. Зертханаларда  жүргізілген

28
тəжірибе  жұмыстарының  нəтижелері  көрсеткендей, ересек  діңгек  жасушалары
олардың шектеулі мүмкіндіктері жөнінде қалыптасқан пікірге қарсы, көптеген басқа
да  жасушалар  қатарына  бастама  бола  алатындықтарын  көрсеткен. Мысалы,
гематопоэтикалық  діңгек  жасушаларын, тері  қабаттары  жоғары  дозадағы  радиация
сəулелерімен  зақымданған  тышқандарға  жіберген. Нəтижесінде, гематопоэтикалық
діңгек  жасушаларының  сүйек  жасушаларына  бармай, басқа, атап  айтқанда  бауыр,
бүйрек  жəне  өкпе  сияқты  зақымданған  мүшелердің  қалпына  келуіне  ат  салысқаны
анықталған. Алайда  мұндай  зерттеулер  нəтижелерінің  əлі  де  нақтылануы  қажет.
Себебі  тышқан  мен  адамдардың  жасушалары  арасындағы  айырмашылықтар  өте
үлкен  болуы  мүмкін. Мысалы, адамдармен  салыстырғанда  тышқан  жасушалары
құрамындағы белсенді гендер саны анағұрлым аз екендігі жөнінде мəліметтер бар.
Қазіргі  кезде  науқас  адамдарды  емдеу  үшін  тек  қана  ересек  діңгек
жасушалары  пайдаланылады. Алайда  оларды  қолдану  мүмкіндіктері  шектеулі
екендігі  анық. Эмбриональдық  діңгек  жасушалары  мұндай  мақсатта  мүлде
пайдаланылмайды  десе  де  болады. Қазіргі  кезде  сүйек  кеміктеріндегі  діңгек
жасушаларын қан ісігі мен ақ қан (гемофилия) ауруларын емдеу мақсатында кеңінен
қолданады. Сонымен  бірге  діңгек  жасушалары, əртүрлі  дəрежедегі  күйік  шалған
адамдардың терісін пластикалық хирургия əдісімен қалпына келтіру мақсатында да
кең  қолданысқа  ие  болған. Бұл  үшін  адамның  күйік  шалған  тері  үлескісі  алынып,
арнайы дайындалған ортаға салынады. Нəтижесінде діңгек жасушаларының тікелей
əсерінен  жаңа  тері  қабаттары  түзіліп, оның  көлемі  де  біршама  арта  түседі. Осы
үдерістің барысында түзілген тасымалдауға (трансплантация) арналған тері қабаты,
оның зардап шеккен ағза мүшелерінен түзілуі себепті – аутологиялық деп аталады.
Клиникалық  сынақтан  өткізу  кезінде, сүйек  кеміктерінен  алынған  діңгек
жасушалары  жүрегі  науқас  адамдарға  ендірілген. Клиницистердің  тұжырымдары
бойынша жүректің зақымданған жасушаларының біртіндеп қалпына келе бастағаны
айтылады. Бірақта, бұл  оң  үдеріске  шынымен  дəл  діңгек  жасушаларының  əсер
еткені  жөнінде  нақты  мəліметтер  жоқ. Діңгек  жасушалары  өсу  факторларына  əсер
ететін  шырышты  заттар  бөлуге  жəне  жаңа  қан  тамырларының  қалыптасуына  да
қатысуы мүмкін. Май жəне сүйек ұлпаларынан алынған діңгек жасушалары, жылқы
малының  шеміршек  ұлпаларын  қалпына  келтіру  мақсатында  пайдаланылады.
Қазіргі  кезде  діңгек  жасушаларын  сүт  бездерін (мастопатияда) қалпына  келтіру
бағытындағы терапияда қолдану мəселесі бойынша ізденіс жұмыстары жүргізілуде.
Клиникалық  сынақтар  барысында  уимбикалды  қаннан  алынған  діңгек
жасушаларын, гематопоэтикалық  діңгек  жасушалары  түзілетін  қайнар  көз  ретінде
қарастыруға  болатындығын  көрсеткен. Бұл  жасушалар, ересек  ағзалардан  алынған
гематопоэтикалық діңгек жасушаларына қарағанда, емделушілерде қарсы иммундық
жауап əсерінің туындауына өте аз дəрежеде себеп болады.
Осыған ұқсас клиникалық сынақ жұмыстары шараналық ұлпалардан алынған
діңгек жасушаларын Паркинсон жəне сусамыр (қант диабеті) ауруларын емдеу үшін
жүргізілген. Сынақ  жұмыстарының  табыстары  əртүрлі  болды  деп  айтылады.
Сондықтан, адамзаттың  жасушалардың  мамандануы  жөніндегі  мəліметтері
неғұрлым  толық  болған  сайын, солғұрлым  ересек  діңгек  жасушаларын
пайдаланудың нəтижелілігі де арта түсетіні белгілі.

29
6-сурет. Ересек діңгек жасушалары
(Ш. Уолкер. Биотехнология /Путеводитель, 2008.)
Ғалымдар  арасында  ересек діңгек жасушаларын зақымданған ағза  мүшелерін
қалпына келтіру мақсатында пайдалануға болады деген үміт бар. Теория бойынша,
діңгек  жасушаларынан  бүтіндей  ағза  мүшелерін  өсіріп, онымен  зақымданған
мүшелерді  алмастыру  мүмкін. Алайда, бұл  терапияның  орындалуы  техникалық
жағынан  бірнеше  кедергілерге  ие. Бірінші  басты  кедергілер  қатарына, мұндай
жасушалардың  өте  аз  кездесуін  жəне  оларды  бөліп  алудың  қиындығын  жатқызуға
болады. Сіздер  мұндай  жасушаларды  тауып, оларды  таза  күйінде  бөліп  алып,
соңынан  зертханада  өсіруге  жағдай  жасадыңыз  деп  есептейік. Енді, осындай
жағдайда  да  ең  басты  кедергіден  өтуіңіз  керек  болады, яғни  бұл  жасушаларды
арнайы қоректік ортада өсіру өте күрделі болып табылады. Сондықтан, қазіргі кезде
діңгек  жасушаларын  таза  күйінде  бөліп  алып, арнайы  мақсатта  көбейту  əзірше
мүмкін болмай отыр.
Ересек діңгек жасушаларын терапиялық мақсатта қолданудың бұдан басқа да
қиындықтары  бар. Мысалы, бір  аурумен  ауыратын  адамның  бауырынан  алынған
діңгек  жасушаларын, сондай  ауруы  бар  адамды  емдеу  үшін  қолданған  жағдайда,
бұрынғы  генетикалық  кемшіліктің  қайтадан  көрініс  беру  ықтималдығы  жоғары
болады.
Мұнан  басқа, егерде  бөгде  адамның (донордың) ересек  діңгек  жасушаларын
пайдаланған  жағдайда, оны  еккен  адамның (реципиент) иммундық  жүйесі
қабылдамай  қоюы  да  мүмкін. Мұның  басты  себебіне, осы  жасушалардың  ағзамен
бірге  көп  жасауына байланысты, көбінесе  ересек діңгек  жасушалары  құрамындағы
ДНҚ-на кəрі ағзада жиналатын  уытты заттардың əсер етуі жатады. Сонымен бірге,
зерттеушілердің  мəліметі  бойынша, жастары  ұлғайған  сайын  адам  ағзасындағы
діңгек жасушаларының да тіршілікке қабілеттілігі төмендейді екен.

30
3.3 Эмбриональдық діңгек жасушалары
Эмбриональдық діңгек жасушаларын арнайы қоректік ортада өсіру мүмкіндігі
болуы себепті, ересек діңгек жасушаларына қарағанда үлкен артықшылыққа ие.
Эмбриональдық  діңгек  жасушалары  дегеніміз – шарананың  дамуының  ерте
кезеңінде  оның  ағзасынан  алынатын  жасушалар. Оларды  құрамында  бластоцит
(бластомер) деп  аталатын 150-дей  жасушасы  бар, пішіні жалпақ шеңбер  тəрізденіп
келген  шаранадан, бластулалық  даму  кезеңдерінде  бөліп  алынады. Алынған
жасушалардың  ішінде  шарананың  бөліктерін  құруға  қатысатын  тек 30-ы  ғана
эмбриональдық діңгек жасушаларының болашақ желісін қалауға негіз бола алады.
Эмбриондардың  қалыпты  дамуы  барысында  эмбриональдық  діңгек
жасушалары  жүктіліктің  жетінші  күнінен  кейін  жоғалып  кетіп, олардың  барлық
ұлпа түрлеріне айналу мүмкіндіктері сейіледі.
Эмбриональды діңгек жасушалары ұрықтандырылған аналық жасушаларынан
пайда  болады. Ересек  діңгек  жасушалары  сияқты, бұлар  да  диплоидты. Оларда
ДНҚ-ның барлық құрамдары түгелдей кездеседі. Ұрықтанған аналық жасушалардан
зигота  пайда  болатыны  белгілі. Осы  зиготаның  даму  сатыларының  өте  ерте
кезеңдерінде  пайда  болатын  эмбриональдық  діңгек  жасушалары, өздерінің  ағзаға
қажетті түрлі жасушаларға айналу мүмкіндіктерін ұзақ уақыт сақтай алады.
Алғашқы  діңгек  жасушаларының  жаңа  ұрықтанған  аналық  жасушасында
түзілуі  жəне  бүтіндей  тірі  ағзаның  бастамасы  бола  алуы  себепті - тотипотентті
деп аталады.
Дамудың 
ерте 
сатыларынан 
дайындалған 
эмбрионалдық 
діңгек
жасушаларынан  барлық  түрдегі  жасушалар  түзілгенмен, олардан  бүтіндей  ағза
мүшелерін өсіру мүмкін болмайды, немесе ең болмаса қазіргі кездегі технологияның
даму  дəрежесі  ондай  мүмкіндікке  қол  жеткізбейді. Сондықтан  олар
мультипотентті деп аталады.
Ересек  адамдарда  да  діңгек  жасушалары  кездескенімен, олар  өздері  шыққан
эмбрионалды  жасушаларға  қарағанда  атқаратын  қызметтері  бойынша  көбірек
дифференцияланған  болады. Мысалы, гематопоэтикалық діңгек жасушалары  сүйек
кеміктерінде кездесетін барлық жасушаларды түзе алады. Бұлардан басқа, олардың
бауыр  мен  бүйрек  жасушаларына  да  айнала  алатындары  анықталған. Сондықтан
бұларды плюрипотентті деп  атайды. Плюрипотентті  діңгек  жасушаларын  мидан,
бұлшық  еттерінен, теріден, ас  қорыту  жүйесінен, көз  айнасының  торшасы  мен
қабықшасынан, бауыр  жəне  көкбауырдан  алу  мүмкін  болған. Мұндай  жасушалар
зақымданған  ағза  мүшелерінің  белгілі  дəрежеде  қалпына  келуіне  əсер  етсе  керек
деген болжам жасалады.
Теория  бойынша, əрбір  эмбриональдық  діңгек  жасушалары  көп  жасушалы
ағзада  кездесетін 200 арнайыланған  жасушалар  түрлеріне  айнала  алады  жəне  əлі
шынайы  түрде  дəлелденбесе  де, тұтастай  ағза  мүшелерін  түзе  алуы  мүмкін  деген
пікір жасауға негіз бере алады. Мұның бір бұлжытпастай дəлелі ретінде, бір аналық
жасушасынан  пайда  болған  егіздердің, яғни  дамуының  өте  ерте  кезеңінде  екіге
немесе үшке (үшем) бөлінген ұрықтанған аналық жасушасынан өрбіген сəбилердің
туылуын келтіре аламыз.

31
3.4 Эмбриональдық діңгек жасушаларының желісін жасау
Медицинада  эмбриональдық  діңгек  жасушаларын  ағзадан  тысқары (in vitro)
жағдайында  аналық  жасушасын  қолдан  ұрықтандыру  арқылы  алады. Бұл  əдіс
бойынша  жатыр  түтікшесінен  сорылып  алынған  аналық  ұрық  жасушасы, арнайы
зертханаларда микроскопты пайдалана отырып, ер адамдардың сперматозоидтармен
ұрықтандырылады. Мұнда барлық жағдайлар жасалынып, стерильдіктің қамтамасыз
етілуі  себепті, ұрықтану  нəтижелері  де  өте  жоғары  болады. Осындай  жолмен
ұрықтанған  аналық  жасушасы – иесінің  немесе  басқа  əйел  жатырына (сурогатты
шеше) қондырылады. Ең  алғашқы  қолдан  ұрықтандыру арқылы  пайда  болған  бала
1978 жылы  Англияда  дүниеге  келген  болатын. Сол  уақыттан  бастап  бұл  əдіс
медицинада  кеңінен  қолданыла  бастады. Қолдан  ұрықтандыру  əдісі  көптеген
балалары жоқ ата-аналардың сəбилі болуын қамтамасыз етті. Бедеулікпен күресуден
басқа, қолдан  ұрықтандыруды  көптеген  басқа  да  мақсаттарда, мысалы  мал
шаруашылығында  жынысы  бойынша  сұрыптау  жұмыстарын  жүргізу  үшін  де
пайдалануға болады.
Коммерциялық  мақсатта  қолдан  ұрықтандыру  жұмыстарын  ірі  қара  малы
шаруашылығында  пайдалану  тиімді  екендігін  көрсетті. Осындай  жолмен  алынған
зигота, Дьюар  құтысындағы  сұйық  азоттың -96
0
С  температурасында  қатырылып,
ары қарай сақталады. Мұның басты артықшылығы – зигота ұзақ мерзімге шыдайды
жəне керек кезінде қажетті жерге оңай тасымалдау мүмкіндігіне ие болады.
Қолдан  ұрықтандыру  жолымен  бір  сəбидің  дүниеге  келуі  үшін, бірнеше
аналық  ұрық  жасушасын  сперматозоидтармен  ұрықтау  қажет  болады. Көпшілік
жағдайда  бір  сеанс  мерзімінде 8-ге  дейін  аналық  жасушасын  ұрықтандыруға  қол
жеткізілгенмен, оның тек 2-уі ғана болашақ ана жатырына бекітіледі. Қалғандары 6-
8 жасушалық  кезеңдерінде  сұйық  азотта  қатырылады. Қазіргі  кезде  АҚШ
мемлекетінде  осындай  жолмен  сақталған 400 мыңға  дейін  эмбриондар  бар  деген
мəліметтер келтіріледі. Соның ішінде 2,8% жуығы ғылыми-зерттеу жұмыстары үшін
берілген.
Қатырудың эмбрионға тигізер əсері жөнінде əлі де толық белгісіз, сондықтан
көптеген  эмбриондар  бұл  жұмыстардан  кейін  өліп  қалады. Бірақ  та  қатырылған,
соңынан ерітіліп жатырға ендірілген эмбриондардың бір бөлігі өздерінің тіршілікке
қабілеттілігін сақтауы себепті, кейіннен олардан аман-сау ұрпақ туылады.
Эмбриональдық діңгек жасушаларының желісін дайындау үшін, зерттеушілер
ерітілген  зиготаларды  бластула  стадиясына  дейін  өсіп-бөлінуін  қадағалайды.
Мұндай  жұмыстардан  кейін  ол  эмбрион  ретінде  ары  қарайғы  өзіндік  маңызын
жояды. Эмбриональдық  діңгек  жасушалары  болса  ары  қарай  шексіз  өсіп-көбейе
алады, яғни  олар иммортальды  қабілетке  ие. Жасушалық  желіні  тоңазытқышта
сақталатын  ашытқыға  ұқсатуға  болады. Қажетті  орта  жағдайы  жасалып  сақталған
оның  бір  тұтамын  алып, жаңа  ашытқы  жасауға  болады  емес  пе. Сол  сияқты,
адамдардың  да  кейбір  эмбриональдық  діңгек  жасушалары 300-400-ге  дейін  бөліне
алады. Тəжірибе жұмыстарында алынған тышқандардың діңгек жасушалары арнайы
орта жағдайында бірнеше онжыл бойы сақталған.
Адамның  діңгек  жасушасы  желісін  жасаудың  жалпы  схемасын  келесі 7-ші
суреттен көруге болады.

32
7-сурет. Адамның діңгек жасушасы желісін жасау
(Ш. Уолкер. Биотехнология /Путеводитель, 2008.)
Жасуша  желілеріне  тиісті  ерекшеліктерінің  бірі – олардың «ойыннан  шығу»
қабілеттіліктері  болуы  себепті, ғалымдардың  пікірі  бойынша  оларды  ауық-ауық
жаңа  жасушалармен  ауыстырып  тұру  қажет. Бұл  пікір  басқа  да  жасушалар
желілерін, атап айтқанда, адам фибробластарын қоректік ортада көп мерзімде сақтау
барысында  жасалынған. Мүмкін, ескіріп  қалуы  себепті  көбею  қабілеттіліктерін
жоғалта  бастаған  жасушаларды, жаңа  эмбриональды  жасушалармен  тұрақты  түрде
ауыстырып  тұру  қажет  болатын  шығар. Өйткені, ұзақ  уақыт  бойына  жасанды
қоректік  ортада  өсіріліп  келінген  басқа  жасушаларда  мутациялық  өзгерістер
жиналып  қалуы  себепті, оларда  көбею  қабілеттіліктерінің  төмендей  бастағаны
байқалады.
Адамның  діңгек  жасушаларының  желісі  өте  əлсіз  болып  келеді, сондықтан
оны  құру  табандылық  пен  үлкен  тəжірибені  талап  етеді. Олар  мамандандырылған
жасушаларға  айналуға  бейім  келеді. Қазіргі  кездегі  белгілі  технология  бойынша,
тышқанның  эмбриональды  фибробластары  бар, құрамына  сиыр  қаны  сарысуы
қосылған, арнайы  қоректік  ортада  адамның  діңгек  жасушаларының  мамандану
үдерісі жүрмейтіні анықталған. Құрамында осындай адам ағзасына жат заттары бар

33
қоректік  ортада  көбейтілген  діңгек  жасушаларын  адамдарға  терапиялық  мақсатта
қолдану, өте үлкен күмəн туғызытын нəрсе. Өйткені мұндай жағдайға жол берілсе,
адам жасушасы тышқан немесе сиыр ағзасында болуы мүмкін əртүрлі зиянды заттар
немесе  вирустармен  ластануы  мүмкін. 2007 жылы  ғалымдар  діңгек  жасушаларын
өсіру  үшін  қолданылатын  қоректік  ортадағы  хайуандардың  компоненттерін
адамдардың сондай элементтерімен алмастыруды ұсынған еді. Алайда, қазіргі кезде,
адамдардың  жинақталған  діңгек  жасушалары  желісінің, басқа  да  бөгде  заттармен
ластану мүмкіндіктері əлі де сақталуда деген қауіп туындайды.

жүктеу/скачать 4,09 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: