Зчеплення генів у соматичних клітках запропоновано називати синтенією, від грецького "син" - спільно, "тіні"-підтримувати. Цей термін уведений для того, щоб відрізняти дані про хромосомну локалізацію, отримані в дослідах із соматичними клітинами, від результатів по зчепленню генів, отриманих при аналізі родоводів. Якщо два гени присутні або обоє відсутні в гібридних клітинних лініях, то вони називаються синтеничними.

2.2 Відбір клітинних гібридів за допомогою методу НАТ

Втрата хромосом у гібридів між клітинами миші і людин - це випадковий процес. Те, яка хромосома збережеться і стабілізується в гібридній лінії, випадковий процес. Однак із усієї популяції гібридних клітин можна відібрати стабільні лінії, які містять бажані гени і хромосоми, використовуючи селекційні методи. Ці процедури аналогічні тим, що використовуються для добору певних класів рекомбінантів, які утворяться при схрещуваннях бактерій або дріжджів.

Відсутність у батьківської лінії мишачих клітин якої-небудь істотної функції, наприклад здатності синтезувати необхідний метаболіт, може бути супресовано при внесенні елементів геному людини. З такої гібридної лінії можуть поступово втратитися всі людські хромосоми, крім тієї, котра містить ген, відповідальний за незамінну функцію. Таким чином, можна відібрати гібридні клони, які містять конкретні людські хромосоми. Такий попередній добір полегшує картування генів, розташованих у цій хромосомі.

Один дуже широко використовуваний метод добору гібридних кліток називається НАТ-селекцією. Це назва-абревіатура англійських назв речовин: гіпоксантина, аміноптерина і тимідина, які присутні у селективному середовищі. Аміноптерин блокує синтез пуринів і піримідинів. Для того щоб синтезувати ДНК, клітини повинні реутилізувати пурини і піримідини, які утворяться при деградації полінуклеотидів. В обміні нуклеотидів бере участь велика кількість ферментів. Один з цих ферментів - тимідинкіназа (ТК), яка здійснює перетворення тимідину в тимідинмонофосфат. Якщо у мутантній лінії клітин миші, яка використовується відсутній цей фермент, то на селективному середовищі HAT, в якому відсутній тимідинмонофосфат, можуть рости клітини, які одержали хоча б одну з гомологічних хромосом людини, які містять ген ТК. Цитологічні дослідження показали, що всі клітинні лінії, які відбираються, містять 17 хромосому людини. За допомогою таких клітинних ліній можуть бути картовані й інші гени людини (крім гена ТК), локалізовані на сімнадцятій хромосомі. Задача зводиться до ідентифікації продуктів генів людини, що напрацьовуються у відібраних гібридних лініях.

Селективне середовище HAT може бути використана для добору клонів, які містять і інші хромосоми. Наприклад, фермент фосфорибозил-гіпоксантин-трансфераза (HPRT) бере участь у синтезі пуринів. Якщо лінія кліток миші втрачає здатність синтезувати HPRT, то цей дефект може бути відшкодований присутністю відповідного гена людини. Показано, що всі гібридні клони, відібрані за цією ознакою, містять людську Х-хромосому, у складі якої знаходиться ген HPRT. Розроблено інші селективні схеми, що дозволяють проводити картування генів, локалізованих і на інших хромосомах, крім X і 17.

2.3 Внутрішньохромосомне картування генів за допомогою хромосомних перебудов

Ідентифікація індивідуальної хромосоми, у якій знаходиться досліджуваний ген - це тільки перший етап картування. Основною задачею є встановлення порядку генів і їхня точна локалізація. У деяких випадках метод аналізу родоводів дозволяє розташувати на генетичній карті хромосоми три і більш маркерів. Використання більш ефективних методів генетики соматичних кліток може дати більш точну інформацію. Істотна допомога в таких дослідженнях належить хромосомним перебудовам.

Ген, який кодує кислу фосфатазу 1 (ACPI) еритроцитів, розташований на другій хромосомі. При цитологічному вивченні каріотипів двох дітей (із двох різних родин), у яких були множинні уроджені аномалії, далося показати наявність делецій термінальної області короткого плеча другої хромосоми. В одного з дітей делеція хромосоми починалася з термінального району смуги 2р23. Культура клітин, отриманих від цієї дитини, мала ACPI-активність. Ці клітини несли алель А в одній з гомологічних хромосом і аллель В в іншій. У другої дитини делеція захоплювала і проксимальний район смуги 2рЗЗ. Клітини, які містять таку хромосому, були позбавлені активності цього ферменту. Таким чином, можна зробити висновок, що ген ACPI локалізований у смузі 2р23.

У клітинах, які культивуються часто виявляються хромосомні перебудови, відсутні в індивідуумів, які служили донорами вихідних клітин. В інших випадках перебудови, наприклад транслокації, уже присутні в мутантних організмах.

Зміна рівня нагромадження ферменту може допомогти картувати відповідний дуплікований ген. Ген GOT1, який кодує розчинну глутамат-оксалацетат—трансаміназу, розташований у 10 хромосомі. Були ідентифіковані дві клітинні лінії, у яких фрагмент хромосоми 10 був транслокований на хромосому 17 або 21. Крім того, у клітин, які досліджувались була збережена і вихідна хромосома 10. Лінія з транслокацією 10/21 характеризується рівнем активності GOT, у порівнянні з контрольним, який має дві нормальні хромосоми і не має дублікованих сегментів. Лінія з транслокацією 10/17 характеризується рівнем активності GOT, приблизно на 50% більшим, ніж в інших ліній. От чому припускають, що лінія з транслокацією 10/17 містить три копії гена GOT. Цей ген повинен бути локалізований на сегменті хромосоми 10, який присутній у транслокації 10/17, але не 10/21.

2.4Мікроклітини й ізольовані хромосоми

Селекція за типом HAT і інші способи дозволяють одержувати стабільні клітинні лінії, які несуть індивідуальні людські хромосоми. Існують більш прямі методи, які дозволяють одержувати гібридні клітинні лінії, які містять певні компоненти геному людини. Це гібридизація кліток миші з мікроклітинами людини, які несуть неповний геном, і ендоцитоз мишачими клітинами ізольованих хромосом людини.

Мікроклітини являють собою хромосоми, оточені ділянками ядерної і плазматичної мембран. При рості клітин у присутності колцеміду через кілька днів ядро розпадається на кілька мікронуклеусів, кожний з яких містить тільки одну або кілька хромосом. Ці клітини обробляють цитохалазином і центрифугують. Таким чином, відокремлюється фракція мікроклітин, які являють собою мікронуклеуси, оточені тонким шаром цитоплазми, укладеної між ядерною і плазматичною мембранами. Цитологічні методи дозволяють визначити, які саме хромосоми містять отримані мікроклітини. Плазматична мембрана зберігає рецептори для вірусу Сендай, що дозволяє проводити гібридизацію кліток миші з отриманими мікроклітинами, використовуючи цей вірус. Лінії кліток, які утворяться в результаті гібридизації, несуть визначені людські хромосоми. Гени людини, які експресуються в отриманих гібридних лініях, можуть бути, таким чином, віднесені до визначених хромосом.

Препарат хромосом людини, який не містить домішки клітин, може бути отриманий при відповідній обробці, яка розкриває плазматичну і ядерну мембрани клітини. У сімдесятих роках були розроблені методи фракціонування і проточної мікрофлуориметрії, які дозволяють здійснювати сортування хромосом на фракції, які містять індивідуальні хромосоми людини високої чистоти. Коли вільні хромосоми додають до клітин миші, які культивуються, то ці клітини можуть захоплювати цілі хромосоми в процесі ендоцитозу. Всередині реципієнтної клітини захоплені хромосоми звичайно деградують, розпадаючись на фрагменти. Якщо такі фрагменти містять центромерні області, то вони можуть підтримуватися як єдине ціле. Фрагменти, позбавлені центромери, можуть транслокуватися на мишачі хромосоми. У тому і іншому випадку визначені людські гени будуть експресуваться в гібридних клітинах. Вбудовування фрагментів у хромосому миші відбувається з дуже низькими частотами, від 10-4 до 10-7 на клітину. Фрагменти, які вбудовуються, можуть бути як дуже дрібними, не видимими у світловий мікроскоп, так і досить великими, включаючи плечі хромосом і навіть цілі хромосоми. Такий перенос генетичного матеріалу від донора, який супроводжується вбудовуванням у хромосоми реципієнта, називається трансформацією (як у бактерій) або трансфекцією.