Клонирование как раздел клеточной инженерии

В теоретическом плане работа группы Вилмута показала, что в процессе развития геном не претерпевает каких-либо необратимых изменений, по крайней мере, в части высокодифференцированных соматических клеток. Более того, возможно репрограммирование генома соматических клеток путем трансплантации его в цитоплазму ооцита М2. Фактически это исследование заложило теоретическую базу клонирования животных, хотя здесь имеется много неясностей и нужны дополнительные экспериментальные исследования.

Уместно в этом контексте упомянуть недавние результаты, полученные в лаборатории генетических основ онтогенеза института цитологии и генетики СО РАН. Здесь были впервые получены гибридные клетки путем слияния высокоплюрипотентных стволовых эмбриональных клеток с клетками селезенки взрослой мыши. Некоторые клоны гибридных клеток имели нормальный диплоидный набор хромосом и дополнительную Х-хромосому, происходящую из высокодифференцированной клетки. В экспериментах по микроинъекциям гибридных клеток в полость бластоцисты была получена серия химерных животных, что показало сохранение высокой плюрипотентности в гибридных клетках. Однако самым впечатляющим результатом этих опытов было обнаружение функциональной соматической Х-хромосомы (происходящей от дифферецированной клетки) в разных тканях и органах химер. Показана возможность репрограммирования индивидуальной хромосомы, происходящей от дифференцированной клетки, при введении в геном плюрипонентных эмбриональных клеток. Иными словами, получены сходные данные пол обратимости дифференцировке на уровне индивидуальных хромосом генома дифференцированной клетки, подобно реактивации целого генома в опытах Вилмута. Другим следствием этого исследования является возможность переноса индивидуальных хромосом от одного животного в геном другого этого же или близкого вида. Таким образом, открывается перспектива использовать плюрипонентные гибридные клетки в качестве носителей-векторов для переноса индивидуальных хромосом между животными и создавать уникальные генотипы, не существующие в природе, поскольку их невозможно получить обычным половым путем.

4.Задачи стоящие перед  клонированием.

Клонирование органов и тканей – это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения и возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные аварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т.д.).

Самый наглядный эффект клонирования – дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегодня страдают, будучи обреченными, оставаться без потомков. По признанию Андрея Акопяна, директора Республиканского Центра репродукции человека Минздрава РФ, у нас в стране бесплодна каждая шестая – седьмая семейная пара. Какие трагедии, какие семейные драмы возникают на этой почве! И вот, оказывается, эту ситуацию можно изменить. Можно иметь своего собственного ребенка, реальное продолжение самого себя во времени. генетика мендель днк клонирование геном

Далее. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими болезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержаться в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро её собственной соматической клетки, - и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержаться в хромосомах матери, то в её яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца, - появиться здоровый ребенок, копия отца.

И ещё. Любители всяческой экзотики, наверное, никогда не переводились среди рода человеческого. Есть они и сейчас: и те, кто завещают отправить свой прах на ракете в сторону солнца, и те, кто тратят десятки тысяч долларов на сохранение своего тела в криогенных камерах до того времени, когда медицина сумеет вернуть их в нормальное состояние и избавить от неизлечимых сегодня болезней. Думается, и в области клонирования найдутся подобные любители экзотики. Одни пожелают увидеть свою собственную копию, свое телесное alter ego. Другие захотят «возродиться» в иную историческую эпоху: спустя 50 – 100 лет.

Более скромная, но не менее важная задача клонирования – регулирование пола сельскохозяйственных животных и клонирование в них сугубо человеческих генов, «терапевтических белков», которые используются для лечения людей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующем кровеостанавливающий белок («фактор IX). Сегодня эти белки добывают из крови доноров, а те бывают разные, в том числе инфицированные вирусом СПИДа. Вот почему гемофилики считаются группой риска по СПИДу. В последнем номере за 1997 год журнал “Science” сообщил о клонировании американскими учеными шести овец, три из которых несли человеческий ген фактора IX. Героиней стала овечка Поли, у которой ген активно работает! Со времен, когда она подрастет и обзаведется своим потомством, в её молоке будет и человеческий белок, отличающийся от овечьего. Так овечка Поли станет служить на благо человечеству.

Обошли они с помощью зародышевых клеток и теломерный запрет. Вполне возможно, что все эти разумные доводы повлияли на американских законодателей, которые приняли в конгрессе билль о клональных правах: клонирование человека запрещается всего лишь на десять лет, запрет не распространяется на животных и клонирование органов и тканей.… А 14 февраля, в день святого Валентина, «Радио России» сообщило, что ученые Йоханнесбургского университета обратились в свой национальный этический комитет с просьбой разрешить им работы по клонированию человека. Вспомним, кстати, что первая пересадка сердца человеку была сделана именно в Йоханнесбурге.

5.Клонирование умерших.

Интересный, но малоизвестный факт о процедуре клонирования доктора Вилмута, что она производится с замороженными, а не свежими клетками. (Эта информация получена непосредственно от Яна Вилмута доктором Патриком Диксоном.). Это означает, что нет необходимости, чтобы донор ДНК, будь то животное или человек, были живы, когда производится клонирование. Если образец ткани человека заморожен должным образом, человека можно было бы клонировать через длительное время после смерти. В случае людей, которые уже умерли, и чья ткань не была заморожена, клонирование становится более сложным, и сегодняшняя технология делать это не позволяет. Однако для любого биолога было бы очень смелым заявлением, что это невозможно. Давайте сейчас заглянем в ближайшее будущее и поразмышляем о возможностях, которые откроются, если наука сможет разработать метод для получения клона из ДНК уже умершего существа.

Все ткани человека содержат ДНК и могут потенциально быть источником для клонирования. Перечень тканей включает человеческие волосы, кости и зубы. К сожалению, ДНК начинает медленно разлагаться через несколько недель после смерти, разрушая сегменты генетического кода. По прошествии 60 миллионов лет только короткие фрагменты ДНК динозавров сохранились, поэтому шансы осуществления парка юрского периода невелики. Однако существуют хорошие шансы восстановления последовательности ДНК из образцов человеческой ткани, т.к. времени прошло существенно меньше. Представьте себе код как книгу, из которой с течением времени случайным образом удаляются абзацы или страницы. Если у нас только одна копия книги, полный текст не может быть восстановлен. К счастью, у нас больше чем одна копия. В кости или образце ткани могут быть многие тысячи клеток, каждая со своей копией кода ДНК. Это подобно обладанию тысячами копий той же самой книги. Если страница 239 удалена из одной книги, эта страница может оказаться целой и невредимой в другой, поэтому, комбинируя информацию из многих клеток, можно в точности восстановить исходный генетический код. Еще один обнадеживающий фактор – что только небольшой процент из трех миллиардов символов генетического кода человека отвечает за индивидуальные различия. Например, генетические коды шимпанзе и человека на самом деле на 99% совпадают. Это означает, что восстанавливать придется менее 1% кода, т.е. только ту часть, которая определяет индивидуальные различия между людьми. Конечно, все это за пределами сегодняшней технологии, но принципиально осуществимо.

Сохранились пучки волос многих известных людей прошлого. Список этих людей включает Исаака Ньютона, Джорджа Вашингтона, Наполеона, Бетховена, Мэрилин Монро, Элвиса Пресли и Джона Леннона. Например, не так давно был проведен химический анализ нескольких волосков Исаака Ньютона. Обнаружилось, что из-за его химических экспериментов они в высокой концентрации содержат мышьяк. До сих пор локоны волос были всего лишь экстравагантными редкостями. С клонированием человека, которое уже на пороге реальности, они сейчас приобретают много большую значимость. Вполне возможно, что великие люди прошлого могли бы быть клонированы из образцов их волос, тканей или костей. Мозг Альберта Эйнштейна сохранен в специальном сосуде. Нам известно местонахождение костей многих других известных людей, таких как Авраам Линкольн, Леонардо да Винчи, Ева Перрон. Нам следует предпринять соответствующие меры, если необходимо, законодательные, чтобы гарантировать, что образцы тканей выдающихся людей прошлого будут сохраняться от разрушения должным образом. Было бы желательно криогенное хранение этих образцов для предотвращения дальнейшего разрушения ДНК.

6.Хронология клонирования

1883 год - открытие яйцеклетки немецким  цитологом Оскаром Гертвигом (Хертвигом, 1849-1922).

1943 год - журнал "Сайенс" сообщил  об успешном оплодотворении яйцеклетки "в пробирке".

1953 год - Р.Бригс и Т.Кинг сообщили  об успешной разработке метода "нуклеотрансфера" - переноса ядра клетки в гигантские икринки африканской шпорцевой лягушки "ксенопус".

1973 год - профессор Л.Шетлз из  Колумбийского университета в  Нью-Йорке заявил, что он готов  произвести на свет первого "бэби  из пробирки", после чего последовали категорические запреты Ватикана и пресвитерианской церкви США.

1977 год - закончилась публикация  серии статей о работах профессора  зоологии Оксфордского университета  Дж.Гердона, в ходе которых было  клонировано более полусотни лягушек. Из их икринок удалялись ядра, после чего в оставшийся "цитоплазматический мешок" пересаживалось ядро соматической клетки. Впервые в истории науки на место гаплоидного ядра яйцеклетки с одинарным набором хромосом было внесено диплоидное ядро соматической клетки с двойным числом носителей генетической информации.

1978 год - рождение в Англии Луизы  Браун, первого ребенка "из пробирки".

1981 год - Шетлз получает три клонированных  эмбриона (зародыша) человека, но приостанавливает  их развитие.

1982 год - Карл Илмензее из Женевского университета и его коллега Питер Хоппе из лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн, в которой с 1925 года разводят мышей, получили серых мышат, перенеся ядра клеток серого зародыша в цитоплазму яйцеклетки, полученной от черной самки, после чего эмбрионы были перенесены в белых самок, которые и выносили потомство. Результаты не были воспроизведены в других лабораториях, что привело к обвинению Илмензее в фальсификации.

1985 год - 4 января в одной из  клиник северного Лондона родилась девочка у миссис Коттон - первой в мире суррогатной матери, не являющейся матерью биологической (то есть "бэби Коттон", как назвали девочку, была зачата не из яйцеклетки миссис  Коттон). Был вынесен парламентский запрет на эксперименты с человеческими эмбрионами старше четырнадцати дней.

1987 год - специалисты Университета  имени Дж.Вашингтона, использовавшие  специальный фермент, сумели разделить  клетки человеческого зародыша  и клонировать их до стадии  тридцати двух клеток (бластов, бластомеров), после чего зародыши были уничтожены. Тогдашняя американская администрация пригрозила лишать лаборатории дотаций из федеральных фондов, если в них будут проводиться подобные опыты.

1996 год - 7 марта журнал "Нейчур" помещает первую статью коллектива  авторов из института Рослин в Эдинбурге, которые сообщили о рождении пяти ягнят, полученных без участия барана: в цитоплазматические мешки яйцеклеток были перенесены ядра культуры эмбриональных клеток, полученных от другого зародыша. Администрация Билла Клинтона еще раз подтверждает свое намерение лишать поддержки федеральных фондов всех, кто вознамерится экспериментировать с человеческими эмбрионами; так, был лишен субсидий исследователь из Университета Вашингтона, осуществлявший анализ пола зародыша и анализ дефектных генов на стадии восьми клеток.

1997 год - 27 февраля "Нейчур" поместил  на своей обложке - на фоне микрофотографии  яйцеклетки - знаменитую овечку Долли, родившуюся в том же институте  Рослин в Эдинбурге. В конце  июня Клинтон направил в конгресс  законопроект, запрещающий "создавать человеческое существо путем клонирования и ядерного переноса соматических клеток".

1997 год - в самом конце декабря  журнал "Сайенс" сообщил о рождении  шести овец, полученных по рослинскому  методу. Три из них, в том числе и овечка Полли, несли человеческий ген "фактора IX" ("фактора 9"), или кровеостанавливающего белка, который необходим людям, страдающим гемофилией, то есть несвертываемостью крови.

1997 год - в США издается книга  Майкла Смита "Клоны", в которой  рассказывается о клонировании людей в подземных тоннелях вокруг Лос-Анджелеса (см. "Знание-сила", 1998, N4, стр. ).

1998 год - чикагский физик Сиди  объявляет о создании лаборатории  по клонированию людей: он утверждает, что отбоя от клиентов у  него не будет.

1998 год, начало февраля - в Москве состоялась премьера американского фильма "Пришельцы. Воскрешение", по ходу которого в XXII веке военные исследователи клонируют земную женщину, чтобы изъять из нее (ее грудной клетки) развивающееся в ней маленькое неземное существо.

1998 год, начало марта - французские  ученые объявили о рождении  клонированной тёлочки.

Заключение

Как вы уже поняли, существует два мнения по поводу Клонирования: «опасаться дальнейшего клонирования» и «бросить все силы на продолжение проекта». Я скорее поддерживаю вторую часть мнений. Давайте вспомним те далекие года, когда религиозные убеждения человека запрещали ему обращаться к врачам, а теперь человечество просто не может жить без Лекарств и Медицины, хотя существуют и по сей день люди, отказывающиеся от Медицинской помощи. Пройдут года, десятилетия и клонирование будет естественным спутником человечества, так же как сейчас для нас Медицина.