Клеточные культуры
Постоянные клеточные линии
Некоторые клеточные линии могут давать начало постоянным клеточным линиям. Способность клеточной линии к постоянному росту, возможно, отражает ее способность к генетической вариабельности, позволяющей осуществиться дальнейшей селекции. Генетическая вариабельность часто связана с делецией гена р53, который в норме останавливает прохождение клеточного цикла в случае мутации ДНК, а также со сверхэкспрессией гена теломеразы. Фибробласты человека остаются преимущественно эуплоидными в ходе жизненного цикла в культуре и никогда не дают начало постоянным клеточным линиям [Hayflick and Moorhead, 1961], в то время как мышиные фибробласты и клеточные культуры из ряда человеческих и животных опухолей нередко в культуре становятся анеуплоидными и дают начало постоянным клеточным линиям. Возможно, необходимым условием является наследственная предрасположенность большинства из этих линий к генетической изменчивости, поэтому неудивительно, что в них обнаруживается генетическая нестабильность, сохраняющаяся затем в постоянных клеточных линиях. Общим свойством многих постоянных клеточных линий человека является формирование субтетраплоидного набора хромосом (см. рис. «Количество хромосом в клетках конечной и постоянной клеточных линий»). Изменение в культуре, которое приводит к развитию постоянной клеточной линии, обычно называется трансформацией in vitro и может возникать спонтанно или быть индуцировано химически или вирусом. Термин трансформация используется скорее приблизительно и может иметь различный смысл при употреблении разными людьми. В этом руководстве иммортализация означает приобретение клеточной линией способности к возникновению неопределенного числа клеточных циклов, а трансформация подразумевает дополнительные перестройки в характеристиках роста (независимость от прикрепления к субстрату, утрату контактного ингибирования и отсутствие чувствительности к плотности популяции), которые часто, хотя и не всегда, коррелируют с онкогенностью.
Количество хромосом в клетках конечной и постоянной клеточных линий. (а) Клеточная линия нормальных глиальных клеток человека. (б) Постоянная клеточная линия метастазирующей меланомы человека
Постоянные клеточные линии обычно анеуплоидны и часто имеют хромосомный набор между диплоидным и тетраплоидным (см. рис. «Количество хромосом в клетках конечной и постоянной клеточных линий»). Имеются также значительные вариации в хромосомном наборе и составе между клетками одной популяции (гетероплоидия). Еще не ясно, присутствуют клетки, которые затем дают начало постоянным клеточным линиям, исходно в эксплантате в незначительном количестве, либо они образуются позже как результат трансформации одной или более клеток. На основании анализа кинетики клеточного роста второй вариант кажется более вероятным, поскольку постоянные клеточные линии могут появляться достаточно поздно в истории жизни клеточной культуры, намного позже, чем они могли бы развиться при наличии и избыточном росте предварительно существовавших в тканях клеток. Однако остается возможность того, что в тканевых культурах существует субпопуляция, предрасположенная к трансформации, которая не смешивается с остальными клетками.
Термин трансформация относится к процессу формирования постоянной клеточной линии, в частности, в результате морфологических и кинетических изменений клеток, но также в связи с тем, что формирование постоянной клеточной линии часто сопровождается возрастанием онкогенности. Ряд свойств постоянных клеточных линий, таких как снижение потребности в сыворотке, уменьшение ограничения роста клеточной плотностью, рост на полужидкой среде, анэуплоидия клеток и другие, связаны с малигнизационной трансформацией. Похожие морфологические и функциональные изменения могут наблюдаться в клетках, подвергшихся вирусному или химическому воздействию. Многие нормальные клетки (если не большинство) не могут давать начало постоянным клеточным линиям. Классическим примером является формирование культуры фибробластов, которые сохраняют нормальный набор хромосом в течение жизненного цикла и затем (примерно после 50 поколений) прекращают деление, хотя остаются жизнеспособными еще до 18 месяцев. Аналогичными свойствами обладают глиальные клетки человека [Ponten & Westermark, 1980] и фибробласты цыпленка [Нау & Strehler, 1967]. С другой стороны, эпидермальные клетки обнаруживают постепенное удлинение клеточных циклов при усовершенствовании техники культивирования [Rheinwald & Green, 1977; Green et al., 1979] и, возможно, способны к формированию постоянной культуры. Постоянный рост культуры может иметь отношение к способности тканей к регенерации и самообновлению in vivo и успешности распространения in vitro ее стволовых клеток. Возможно образование постоянной культуры лимфобластов при ее трансформации с использованием вируса Эпштейна-Барра [Gjerset et al., 1990].