Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Слияние клеток - важный клеточный процесс, в котором несколько неядерных клеток (клеток с одним ядром ) объединяются в многоядерную клетку, известную как синцитий . Слияние клеток происходит во время дифференцировки клеток мышц, костей и трофобластов , во время эмбриогенеза и во время морфогенеза . [1] Слияние клеток является необходимым этапом созревания клеток, чтобы они сохраняли свои специфические функции на протяжении всего роста .

История [ править ]

В 1847 году Теодор Шванн расширил теорию о том, что все живые организмы состоят из клеток, когда он добавил к ней, что дискретные клетки являются основой жизни. Шванн заметил, что в некоторых клетках стенки и полости клеток сливаются вместе. Именно это наблюдение дало первый намек на то, что клетки сливаются. Только в 1960 году клеточные биологи впервые сознательно слили клетки. Чтобы слить клетки, биологи объединили изолированные мышиные клетки с тканями того же типа и индуцировали слияние их внешней мембраны с помощью вируса Сендай (респираторный вирус у мышей). Каждая из слитых гибридных клеток содержала одно ядро с хромосомами.от обоих партнеров по слиянию. Синкарион стало названием этого типа клеток, совмещенных с ядром. В конце 1960-х биологи успешно слили клетки разных типов и видов. Гибридные продукты этих слияний, гетерокарион , были гибридами, которые сохраняли два или более отдельных ядра. Эту работу возглавляли Генри Харрис из Оксфордского университета и Нильс Рингертц из Каролинского института Швеции. Эти двое мужчин несут ответственность за возрождение интереса к слиянию клеток. Гибридные клетки интересовали биологов тем, как разные виды цитоплазмы влияют на разные типы ядер.. Работа, проведенная Генри и Нильсом, показала, что белки из одного слияния генов влияют на экспрессию генов в ядре другого партнера, и наоборот. Эти гибридные клетки, которые были созданы, считались вынужденными исключениями из нормальной клеточной целостности, и только в 2002 году возможность слияния клеток между клетками разных типов могла иметь реальную функцию у млекопитающих. [2]

Два типа [ править ]

Схема слияния клеток разных видов
а клетка к тому же линии предохранителя , чтобы сформировать ячейку с несколькими ядрами, известными как синцитий. Слитая клетка может иметь измененный фенотип и новые функции, такие как формирование барьера.
b Клетки разных линий сливаются, образуя клетку с множеством ядер, известную как гетерокарион. Слитые клетки могли претерпеть реверсию фенотипа или проявить трансдифференцировку.
c Клетки разных линий или одной и той же линии сливаются, образуя клетку с одним ядром, известную как синкарион. Новые функции слитой клетки могут включать изменение фенотипа, трансдифференцировку и пролиферацию. Если происходит слияние ядер, слитое ядро ​​изначально содержит полное хромосомное содержимое обоих партнеров слияния (4N), но в конечном итоге хромосомы теряются и / или повторно сортируются (см. Стрелки). Если слияние ядер не происходит, гетерокарион (или синцитий) может стать синкарионом, потеряв все ядро.

Возможны два разных типа слияния клеток. Эти два типа включают слияние гомотипических и гетеротипических клеток.

Гомотипическое слияние клеток происходит между клетками одного типа. Примером этого могут быть остеокласты или миофибриллы, сливающиеся вместе с соответствующими им типами клеток. Когда два ядра сливаются, образуется синкарион. Слияние клеток обычно происходит с ядерным слиянием, но в отсутствие ядерного слияния клетка будет описана как двухъядерный гетерокарион . Гетерокарион - это слияние двух или более клеток в одну, которое может воспроизводиться в течение нескольких поколений. [3] Если две клетки одного типа сливаются, но их ядра не сливаются, то образовавшаяся клетка называется синцитием. [4]

Гетеротипическое слияние клеток происходит между клетками разных типов, что делает его полной противоположностью слияния гомотипических клеток. Результатом этого слияния также является синкарион, образованный слиянием ядер , и двухъядерный гетерокарион в отсутствие ядерного слияния. Примером этого могут быть клетки, производные костного мозга (BMDC), слитые с паренхиматозными органами. [5]

Четыре метода [ править ]

Есть четыре метода, которые клеточные биологи и биофизики используют для слияния клеток. Эти четыре способа включают электрическое слияние клеток, слияние клеток с полиэтиленгликолем и слияние клеток, вызванное вирусом Сендай, а также недавно разработанный метод, называемый оптически контролируемой термоплазмоникой.

BTX ECM 2001 Электросварные генераторы для слияния ячеек производства BTX Harvard Apparatus, Холлистон, Массачусетс, США

Слияние электрических клеток - важный шаг в некоторых из самых инновационных методов современной биологии. Этот метод начинается, когда две клетки контактируют с помощью диэлектрофореза . В диэлектрофорезе используется высокочастотный переменный ток, в отличие от электрофореза, при котором применяется постоянный ток. Как только ячейки собраны вместе, подается импульсное напряжение. Импульсное напряжение заставляет клеточную мембрану проникать и последующее объединение мембран и клеток сливается. После этого на короткое время подается переменное напряжение для стабилизации процесса. В результате цитоплазма смешалась и клеточная мембрана полностью слилась. Все, что остается отдельным, - этоядра , которые позже сливаются внутри клетки, в результате чего получается гетерокарионная клетка. [6]

Слияние клеток с полиэтиленгликолем - самый простой, но наиболее токсичный способ слияния клеток. В этом типе слияния клеток полиэтиленгликоль, ПЭГ, действует как дегидратирующий агент и сливает не только плазматические мембраны, но и внутриклеточные мембраны. Это приводит к слиянию клеток, поскольку ПЭГ индуцирует агглютинацию клеток и межклеточный контакт. Хотя этот тип слияния клеток является наиболее широко используемым, он все же имеет недостатки. Часто ПЭГ может вызывать неконтролируемое слияние нескольких клеток, что приводит к появлению гигантских поликарионов. Кроме того, стандартное слияние клеток с ПЭГ плохо воспроизводимо, и разные типы клеток имеют различную чувствительность к слиянию. Этот тип слияния клеток широко используется для получениягибридов соматических клеток и дляядерный перенос при клонировании млекопитающих. [7]

Слияние клеток, вызванное вирусом Сендай, происходит на четырех различных температурных стадиях. На первом этапе, который длится не более 10 минут, происходит адсорбция вируса, и адсорбированный вирус может подавляться вирусными антителами . Вторая стадия, которая длится 20 минут, зависит от pH, и добавление вирусной антисыворотки все еще может ингибировать окончательное слияние. На третьей, резистентной к антителам стадии, компоненты вирусной оболочки остаются обнаруживаемыми на поверхности клеток. На четвертой стадии слияние клеток становится очевидным, и нейраминидаза НАи фактор слияния начинают исчезать. Первая и вторая стадии - единственные две, которые зависят от pH. [8]

Термоплазмоника, индуцированная слиянием клеток. Термоплазмоника основана на лазере ближнего инфракрасного диапазона (БИК) и плазмонной наночастице. Лазер, который обычно действует как оптическая ловушка, используется для нагрева наноскопической плазмонной частицы до очень высоких и чрезвычайно локально повышенных температур. Оптический захват такого нанонагревателя на границе раздела между двумя мембранными везикулами или двумя клетками приводит к немедленному слиянию двух мембран, что подтверждается как содержанием, так и смешением липидов. Преимущества включают полную гибкость того, какие клетки для слияния и слияния могут быть выполнены в любых буферных условиях, в отличие от гальванопластики, на которую влияет соль.

В человеческой терапии [ править ]

Необходимы альтернативные формы восстановления функции органов и замены поврежденных клеток, поскольку донорские органы и ткани для трансплантации настолько редки. Именно из-за дефицита биологи начали рассматривать возможность терапевтического слияния клеток. Биологи обсуждают последствия наблюдения, что слияние клеток может происходить с восстановительными эффектами после повреждения ткани или клетки.трансплантация. Хотя об использовании слияния клеток для этого говорят и работают, все еще остается много проблем, с которыми сталкиваются те, кто хочет реализовать слияние клеток в качестве терапевтического инструмента. Эти задачи включают выбор лучших клеток для использования для репаративного слияния, определение наилучшего способа введения выбранных клеток в желаемую ткань, открытие методов увеличения частоты слияния клеток и обеспечение правильного функционирования полученных продуктов слияния. Если эти проблемы удастся преодолеть, слияние клеток может иметь терапевтический потенциал. [9]

Микроорганизмы [ править ]

Грибы [ править ]

Плазмогамия - это этап полового цикла грибов, на котором две клетки сливаются вместе, чтобы иметь общую цитоплазму, при этом гаплоидные ядра обоих партнеров объединяются в одной и той же клетке.

Амебозоа [ править ]

Слияние клеток ( плазмогамия или сингамия) является этапом в амёбозои полового цикла. [10]

Бактерии [ править ]

У Escherichia coli спонтанный зигогенез ( Z-спаривание ) включает слияние клеток и, по-видимому, является формой истинной сексуальности прокариот . Бактерии, осуществляющие Z-спаривание, называются Szp + . [11]

Другое использование [ править ]

  • Изучить контроль деления клеток и экспрессии генов .
  • Исследовать злокачественные превращения.
  • Для получения вирусной репликации .
  • Для картирования генов и хромосом .
  • Для производства моноклональных антител путем продуцирования гибридомы .
  • Для производства индуцированных стволовых клеток .
  • Оценить перемещение белков в так называемом анализе слияния гетерокарионов . [12]

См. Также [ править ]

  • Клеточно-клеточные фузогены
  • Клеточная дифференциация
  • Удобрение
  • Механизм слияния
  • Межслойные силы при слиянии мембран
  • Слияние липидного бислоя

Ссылки [ править ]

  1. ^ «6.3. Слияние клеток» . Herkules.oulu.fi . Проверено 16 августа 2013 .
  2. ^ Огл, Бренда М .; Платт, Джеффри Л. (1 января 2004 г.). «Биология слияния клеток: клетки разных типов и разных видов могут сливаться, потенциально передавая болезнь, восстанавливая ткани и принимая участие в развитии». Американский ученый . 92 (5): 420–427. DOI : 10.1511 / 2004.49.943 . JSTOR 27858450 . 
  3. ^ «Определение слияния клеток» .
  4. ^ Огл, БМ; Cascalho, M .; Платт, Дж. Л. (2005). «Клетки, полученные путем слияния». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология . 6 (7): 567–575. DOI : 10.1038 / nrm1678 . PMID 15957005 . 
  5. ^ Сингек, Ильяс; Снайдер, Эван Ю. (2008). «Воспаление как сваха: возвращение к слиянию клеток». Природа клеточной биологии . 10 (5): 503–505. DOI : 10.1038 / ncb0508-503 . PMID 18454127 . 
  6. ^ «Принципы и приложения слияния электрических ячеек» .
  7. ^ Педраццоли, Филиппо; Хрисанца, Ираклис; Деззани, Лука; Рости, Витторио; Винчиторио, Массимо; Ситар, Джаммария (1 января 2011 г.). «Слияние клеток в опухолевой прогрессии: выделение продуктов слияния клеток физическими методами» . Cancer Cell International . 11 : 32. DOI : 10,1186 / 1475-2867-11-32 . PMC 3187729 . PMID 21933375 .  
  8. ^ Вайнберг, Массачусетс; Хау, К. (1 октября 1973 г.). «Факторы, влияющие на слияние клеток, вызванное вирусом Сендай» . J Virol . 12 (4): 937–939. DOI : 10,1128 / JVI.12.4.937-939.1973 . PMC 356713 . PMID 4359961 .  
  9. ^ Салливан, Стивен; Эгган, Кевин (1 января 2006 г.). «Возможности слияния клеток для терапии человека». Стволовые клетки Rev . 2 (4): 341–349. DOI : 10.1007 / BF02698061 . PMID 17848721 . 
  10. ^ Hofstatter PG, Brown MW, Лар DJG (ноябрь 2018). «Сравнительная геномика поддерживает секс и мейоз у разнообразных амебозоа» . Genome Biol Evol . 10 (11): 3118–3128. DOI : 10.1093 / GbE / evy241 . PMC 6263441 . PMID 30380054 .  
  11. ^ Gratia JP, Thiry M (сентябрь 2003). «Спонтанный зигогенез у Escherichia coli, форма истинной сексуальности у прокариот». Микробиология (чтение, англ.) . 149 (Pt 9): 2571–84. DOI : 10.1099 / mic.0.26348-0 . PMID 12949181 . 
  12. ^ Gammal, Roseann; Бейкер, Криста; Хейлман, Дестин (2011). «Методика гетерокарионов для анализа клеточного типа локализации» . Журнал визуализированных экспериментов (49): 2488. DOI : 10,3791 / 2488 . ISSN 1940-087X . PMC 3197295 . PMID 21445034 .   

Дальнейшее чтение [ править ]

Библиотечные ресурсы о
Cell fusion
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Х. Харрис: Слияние клеток , 1970, Издательство Гарвардского университета, Массачусетс.
  • Гордон, S (1975). «Слияние клеток и некоторые субклеточные свойства гетерокарионов и гибридов» . Журнал клеточной биологии . 67 (2): 257–280. DOI : 10,1083 / jcb.67.2.257 . PMC  2109606 . PMID  1104638 .