Животные in vivo и in vitro

В биотехнологии в качестве объектов при проведении фундаментальных научных исследований, а также в практических целях (терапия, фармакология, пищевая промышленность) используют животные организмы, а также культуры клеток животных, изолированные ткани и органы.

Культуры клеток животных служат главным образом для научных исследований. Так, культура клеток человека является объектом медико-биологических исследований при изучении клеточных, молекулярных, биохимических аспектов патогенеза целого ряда болезней, в том числе и наследственных; ее используют при исследовании возможностей применения и влияния лекарственных препаратов, БАВ, консервантов, косметических препаратов на морфологические и биохимические изменения в клетках. Для подобных исследований чаще всего применяют культуру фибробластов. Это связано с тем, что в 1978 г. А. Гринберг доказал адекватность результатов, полученных на культуре фибробластов, результатам, полученным на клетках целого организма. Кроме того, фибробласты служат главным клеточным элементом соединительной ткани, которая составляет значительную часть массы тела человека или животного.

Процессы клеточной дифференцировки и регуляции активности генов изучают в основном на культуре клеток беспозвоночных, так как они характеризуются большим разнообразием роста и метаморфозов. Эту же культуру применяют при выращивании вирусов в живых клетках насекомых для получения энтомопатогенных препаратов. В культурах клеток выращивают вирусы для их идентификации или для получения вакцин.

Клетки животных можно использовать для получения трансгенных особей, клонирования хозяйственно важных пород животных, гибридизации соматических клеток с целью получения химерных организмов.

В последнее время большое внимание уделяется эмбриональным стволовым клеткам. Это клетки, выделенные из эмбрионов на стадии бластоцисты, сохраняющие способность делиться в культуре in vitro, обладающие свойством плюрипотентности, т. е. способностью к дифференцировке в любые типы клеток животных.

На органных культурах изучают закономерности развития органов, способы сохранения их жизнеспособности перед трансплантацией. Целые организмы (трансгенные мыши) используют для моделирования ряда болезней человека и выявления механизмов их возникновения и протекания.

Практическое применение изолированных клеток, тканей, органов, целых животных организмов также весьма разнообразно. Клетки животных и человека служат в качестве продуцентов каких-либо веществ, например противовирусного препарата интерферона. Созданы перевиваемые культуры клеток животных, которые продуцируют моноклональные антитела, применяемые для диагностики заболеваний. Некоторые клетки животных и человека в культуре могут синтезировать биологически активные вещества: клетки гипофиза служат источником соматотропина (гормона — регулятора роста), липотропина (гормона — стимулятора расщепления жиров). В промышленности широко используют иммобилизованные ферменты, ферментативные комплексы и клетки животных. На клетках и тканях изучают влияние низких температур на сохранение жизнеспособности клеток, а также разрабатывают методы криоконсервации для расширения разнообразия клеток и тканей, которые можно сохранять в замороженном состоянии. В медицине культуру клеток кожи применяют для заместительной терапии при ожогах, а культуру клеток эндотелия — для реконструкции стенок сосудов. В практических целях в качестве естественных биореакторов лекарственных препаратов или пищевых белков предполагается использовать крупный рогатый скот, овец, свиней; однако в настоящее время введение генов, отвечающих за синтез необходимых соединений, сопровождается у трансгенных животных появлением тяжелых заболеваний и других негативных эффектов.