Клетки иммортальные и мортальные: история открытий
Около ста лет назад, сразу после возникновения методов длительного культивирования клеток появились работы, авторы которых пытались ответить на вопрос, являются ли клетки многоклеточного организма бессмертными? [ Вильсон Э., 1936 ]. Среди множества работ можно выделить две, убедительно показавшие, что соматические клетки могут быть практически бессмертными. Каррель [ Carrel A., 1912 ] культивировал фибробласты из сердца куриного эмбриона в течение 34 лет. За это время клетки прошли многие тысячи делений, не претерпевая существенных изменений в скорости роста и морфологии. Критики Карреля предполагают, что, благодаря несовершенству методов культивирования, экспериментаторы могли постоянно вносить свежие клетки в культуры и тем самым обеспечить постоянный рост.
Другая, длительно проводившаяся работа начала века лишена этого недостатка [ Вильсон Э., 1936 ]. Клетки асцитной опухоли культивировали во внутрибрюшинных полостях крыс в течение многих лет. Расчеты авторов показывают, что все клетки этой асцитной опухоли могли бы заполнить пространство от Солнца до Полярной звезды.
Таким образом, с начала XX в. господствовало мнение, что клетки многоклеточных организмов иммортальны, т.е. способны к бесконечно долгой пролиферации.
Наряду с такими успешными опытами появлялось все больше и больше работ, сделанных в основном на клетках человека, авторы которых наблюдали плавное угасание пролиферации клеток в культуре. Подобные результаты объясняли неадекватностью методов культивирования и ошибками исследователей.
В 1961 г. Хейфлик опубликовал результаты многолетних наблюдений, указывавшие на закономерности ограничения пролиферации в его опытах [ Hayflick L., Moorhead P.S., 1961 ]. Культуры фибробластов человека были способны расти только более или менее определенное количество пересевов (порядка 50). При этом культуры переживали определенные стадии роста, морфология клеток закономерно менялась и после остановки пролиферации клетки длительное время переживали в неделящемся состоянии [ Matsumura Т. et al., 1979 ].
После появления работ Хейфлика все клеточные культуры можно было разделить на две группы: с ограниченным пролиферативным потенциалом (смертные, мортальные) и иммортальные . Однако оставался открытым вопрос: насколько такое деление зависит от условий культивирования? Всегда можно было предположить, что какое-либо новое усовершенствование техники культивирования снимет ограничения пролиферативного потенциала, и клетки мортальные станут иммортальными.
Для окончательного подтверждения этой классификации требовался фактический материал, объясняющий механизмы ограничения пролиферативного потенциала. Помимо ограничения пролиферативного потенциала опыты Хейфлика показали, что в ряде клеток существует некий счетчик, ограничивающий общее количество делений, отпущенных данной клетке. После того как в общих чертах стали ясны механизмы синтеза ДНК, появилась гипотеза, предлагающая механизм работы такого счетчика. В 1971 г. Оловников предложил принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов , который заключается в том, что ДНК-полимераза не в состоянии полностью peплицировать линейную матрицу, реплика получается всегда короче в начальной ее части [ Оловников A.M., 1971 ]. Постепенное укорачивание ДНК ограничивает пролиферативный потенциал клеток и может служить основой "счетчика" клеточных делений в опытах Хейфлика.
Смотрите также:
