Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
БОТАНИКА
ниє с добавлением субстрата). Источником азота является дешевый белок, например соевая или рыбная мука. Кроме того, в среду добавляют фосфат, карбонат кальция и фенилуксусную кислоту, которые повышают выход продукта, так как они необходимы для образования молекулы пенициллина. Поскольку пенициллин является вторичным метаболитом, он образуется уже после начальной, быстрой фазы роста. К первичным метаболитам, которые формируются на первой фазе роста, относятся, например, такие продукты дыхания, как двуокись углерода и этиловый спирт.
Посевной материал выращивают из спор гриба. Для инокуляции ферментера объемом 50 ООО дм3 требуется 3—5 тонн мицелия. Поскольку пенициллин необходим в огромных количествах, для его производства построен ферментер объемом до 200 ООО дм3. Ежедневно потребляется около 500 кг глюкозы. Выход пенициллина сильно зависит от температуры, которая может подниматься до 2 °С в час, поэтому нужно внимательно следить за этим фактором. Необходимо также контролировать значение pH и поддерживать его между 6,5 и 7,0. Процесс продолжается примерно 15 сут.
Дальнейшая переработка начинается с удаления мицелия путем фильтрации. Пенициллин остается растворенным в жидкой фазе среды. Его экстрагируют серией растворителей. При каждой экстракции удаляется часть примесей, так что пенициллин становится все чище и чище, пока он не окажется растворенным в воде в чистом виде. Затем воду удаляют путем выпаривания в вакууме, а пенициллин кристаллизуется в виде натриевой или калиевой соли (сам по себе пенициллин является слабой кислотой).
12.11.2. Моноклональные антитела
Люди обладают иммунной системой, которая способна отвечать на внедрение чужеродных молекул образованием антител (гл. 14). Молекулы, которые стимулируют образование антител, называются антигенами. Обычно это белки или гликопротеины. Каждый антиген стимулирует образование специфического антитела, которое точно ему соответствует и способно связываться с ним и разрушать его. Так, например, если чужеродное тело поступает с определенным видом бактерий, иммунная система распознает антигены на внешних мембранах бактериальных кле-
ММА им. И.М. Сеченова
ток как чужеродные и соответственно образуются антитела, специфичные к этим антигенам. Антитела продуцируются особыми лимфоцитами, которые называются В-клетками.
В 1970-х годах Цезарь Мильштейн (С. Milstein) и Георг Кёлер (G. Kohler), работавшие в Кембридже, пытались найти способ получения антител только одного типа. До того времени антитела выделяли из крови животных, которых специально подвергали действию нужного антигена. Однако конечный продукт получался недостаточно чистым и содержал сотни различных антител. Мильштейн и Кёлер решили проблему, разработав методику получения моноклональных антител, за которую в 1984 г. они были удостоены Нобелевской премии. Mo-ноклональный означает принадлежащий одному клону. Каждый тип антител продуцируется одним типом B-клеток, которые клонируют сами себя, другими словами, размножаются, образуя много идентичных копий самих себя в ответ на определенный антиген. Теоретически можно выделить и культивировать определенный тип B-клеток и получить большое количество чистых антител одного типа. Поскольку все антитела, полученные таким путем, происходят от одного клона, они называются моноклональными. Однако в культуральной среде B-клетки могут поддерживаться лишь несколько дней. Мильштейн и Кёлер путем слияния B-клеток с раковыми клетками, которые являются бессмертными, получили клетки гибридомы. Эти клетки продолжают размножаться и могут быть клонированы, что позволяет получать большое количество антител.
Получение моноклональных антител
Получение моноклональных антител начинают с того, что определенный антиген вводят лабораторному животному (обычно это мышь). Спустя некоторое время, необходимое для иммунного ответа, из селезенки животного выделяют лимфоциты и смешивают их с особым типом раковых клеток в соответствующей культуральной среде. Чтобы стимулировать слияние лимфоцитов с раковыми клетками, в среду добавляют по-лиэтиленгликоль. Подбирают такие условия роста, которые позволяют выживать только гибридным клеткам. Из них выбирают клетки, производящие определенные антитела, и культивируют эти клетки отдельно. Клетки продол-
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
70 Глава 12
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
жают делиться независимо и являются постоянным источником чистых антител.
Использование моноклональных антител
Моноклональные антитела специфичны к определенному антигену. Их можно использовать для того, чтобы «найти» или идентифицировать этот антиген и, если нужно, разрушить его. Моноклональные антитела широко применяются в клинических лабораториях, и возможности их использования постоянно растут. Пока они применяются главным образом в целях диагностики.
ТЕСТ НА БЕРЕМЕННОСТЬ. Из 150 диагностических моноклональных антител, применяемых в настоящее время, примерно одна треть используется для выявления беременности. Как только эмбрион достигает матки (в пределах четырех дней после зачатия), он прикрепляется к ее стенке. Этот процесс называется имплантацией. Информация об этом поступает в яичники женщины, чтобы они могли отреагировать соответствующим образом. При поступлении такого сигнала яичники производят гормоны, поддерживающие внутренний слой матки. При этом у женщины прекращаются менструации, и эмбрион сохраняется. Сигналом для яичников служит гормон, продуцируемый ворсинками хориона — органа, с помощью которого зародыш соединяется со стенкой матки. Название этого гормона — хори-онический гонадотропин человека (сокращенно ХГЧ, см гл. 21). Он циркулирует в крови матери, откуда и поступает в яичники. Ко времени, когда у женщины в норме должна начаться менструация (примерно через 14 дней после зачатия), уровень ХГЧ повышается настолько, что его можно обнаружить в моче. ХГЧ является гликопротеи-ном, и к нему можно получить антитела с помощью описанного выше метода. Современные тесты на беременность основаны на выявлении ХГЧ в пробе мочи женщины с помощью моноклональных антител. Процедура описана на рис. 12.17. Набор для тестирования в домашних условиях, с помощью которого результат получают в течение 5 мин, имеется в продаже. Можно уста-
