Клонирование животных: теория и практика

У этого первого успешного  эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%), и если учесть также высокий процент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный период развития (62%), который в 10 раз выше, чем при обычном скрещивании (6%), то встает вопрос о причинах гибели зародышей. Все ли пересаженные донорские ядра обладали тотипотентностью? Сохранялся ли полностью их функциональный геном (набор генов, необходимых для развития), все ли нужные для развития гены были дерепрессированы? Это очень важные вопросы, и по одному животному нельзя сделать окончательные выводы. Тем более, что результаты исследований на амфибиях говорят о необратимом характере инактивации, репрессии генов в ходе клеточной дифференцировки. Возможно, авторам крупно повезло, и они достаточно случайно в трех разных клеточных популяциях отобрали за короткий срок стволовые клетки, для которых характерна низкая дифференцированность и способность к делению. Чтобы подтвердить результат этой, в буквальном смысле слова с.енсационной работы, необходимы дополнительные исследования.

В ближайшие годы главная  задача исследователей, работающих в  данной области - это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линий малодифференцированных стволовых клеток, характеризующихся высокой скоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное и нормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не только морфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристик клонированного организма.

Исследования Уилмута  и сотрудников имеют не только практическое, но и большое научное  значение для генетики развития. В  сущности, они нашли условия, при  которых цитоплазма ооцитов млекопитающих может репрограммировать ядро соматической клетки, возвращая ей тотипотентность. После публикации этой работы сразу и широко стал дискутироваться вопрос о возможности клонирования человека. Чтобы его обсуждать, имеет смысл выделить два аспекта: методический и этический.

Из изложенного выше следует, что методически или  технически клонирование взрослых млекопитающих  разработано еще недостаточно, чтобы  можно было уже сейчас ставить  вопрос о клонировании человека. Для  этого необходимо расширить круг исследований, включив в него. кроме овец. представителей и других видов животных. Уилмут с сотрудниками, например, планирует продолжить свои работы на коровах и свиньях. Такие работы необходимы, чтобы установить, не ограничивается ли возможность клонирования взрослых млекопитающих особенностями или спецификой какого-либо одного или нескольких видов.

Затем необходимо существенно  повысить выход жизнеспособных реконструированных эмбрионов и взрослых клонированных  животных, выяснить, не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни, функциональные характерстики и плодовитость животных. Для клонирования человека очень важно свести к минимуму риск, который, тем не менее, в определенной степени все равно останется, риск дефектного развития реконструированной яйцеклетки, главной причиной которого может быть неполное репрограммирование генома донорского ядра.

Стволовые клетки (упрощенно - клетки ранних человеческих зародышей) давно находятся в центре внимания медицины из-за своих уникальных особенностей. В этих клетках еще работают первобытно-мощные таинственные гены, которые навсегда "умолкают" в клетках взрослого человека. Потенциал роста стволовых клеток просто фантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организм новорожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишь за 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека, будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит. "Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам.

Еще одно свойство этих клеток превращает их в поистине бесценный  объект для медицины. "Чужие" стволовые  клетки, введенные в организм человека, отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов

 

              Клонирование - путь к вечной молодости 

 

 

 Ученые из США   обнаружили: шесть клонированных  коров «биологически» моложе  своего фактического возраста. То, что процесс клонирования может  давать эффект «обращения возраста» - огромнейший сюрприз для ученых, так как первое живое существо, выращенное клонированием - овца Долли - показывала все признаки обратного процесса (ускоренного старения).

Возможность выращивать молодые клетки любого типа может  означать продление жизни для старого, отягощенного возрастными дисфункциями организма.

Ученые, наблюдающие клонированных  коров, до сих пор остаются в неведении  относительно причин этого явления; также неизвестно, проживут ли эти  коровы дольше, чем обычные. Однако они надеются, что поиски в этом направлении могут многое дать, в частности, показать пути для использования клонирования в медицинских целях.

Экспериментаторы надеются, что в будущем станет возможно пересадить пациенту молодой, выращенный методом клонирования орган из клеток его же собственной ткани. Такие пересадки не будут вызывать эффекты отторгания и помогут обратить вспять возрастные эффекты, такие, как болезнь Альцгеймера, артрит или сердечные заболевания.

Один из ученых, Роберт Ланза (Robert Lanza), сказал в интервью: «Есть реальная возможность, что этот клеточный феномен, перенесенный на весь организм, даст человеку или животному существенную прибавку к продолжительности жизни». Если эффект скажется на организме так же, как и на отдельных клетках и органах, то, по словам доктора Ланзы, «человек, при его врожденной возможности жить до 120 лет, сможет жить до 200!».

Тем не менее, любое открытие, как всегда, поднимает больше новых  вопросов, чем дает ответов. Существенная их часть - вопросы безопасности и этики клонирования (во многом те же, которые породило создание Долли), а также новые вопросы - насколько этичным будет продление жизни людей? На это Роберт Ланза отвечает так: «Мы считаем небезопасным и преждевременным применять наши наработки к людям, но даже в случае успеха будет абсолютно неэтично пользоваться продлением жизни в любых целях, кроме лечебных - то есть, чтобы облегчить страдания от болезней».

  Возраст клетки  ученые определяют по теломерам  - небольшие образования на концах  хромосом, хранящих генетическую информацию. Каждый раз при делении клетки разделяются пополам и хромосомы, а теломеры немного изнашиваются. Когда теломеры достигают «неподлежащего восстановлению» состояния, клетка умирает. Овца Долли, клонированная из клеток 6-летней «матери», от рождения имела «старые» клетки. Шесть коров, выращенных в США переносом клеток 45-дневного зародыша в яйцеклетку, имеют очень молодые теломеры.

Д-р Майкл Уэст (Michael West) так комментирует этот факт: «Половые клетки действуют подобно маленьким машинам времени и «отводят» стрелки биологических часов назад, к началу жизни». Он полагает, что медицинские перспективы у этого открытия весьма велики: «Мы - свидетели всего лишь первого дня в новой эре борьбы с возрастными болезнями. Мы сможем брать клетку у пациента, делать сотни или тысячи молодых клеток и возвращать их в организм больного, предоставляя в его распоряжение молодую иммунную систему или отращивая новые хрящи для его стертых суставов». Однако, осуществление этих планов обязательно потребует массового клонирования человеческих эмбрионов. Им не будет позволено развиться в детей, однако любые манипуляции с эмбрионами вызывают резкую реакцию со стороны некоторых общественных групп, например, движений за запрет абортов. Они заявляют: «Мы выступаем абсолютно против клонирования человеческих эмбрионов, вне зависимости от целей и задач, которые при этом преследуются».

                 

                     

                                        Клоны с изменённой ДНК.

 

    Все началось с овечки Долли, которая была клонирована в 1996 году учеными из той же шотландской лаборатории, что и сегодняшние овечки. Термин "клонирование" означает выращивание из соматической, неполовой клетки точной генетической копии матери. Клетка взрослой овцы сливалась с взятой у другой овцы яйцеклеткой, из которой предварительно было удалено ядро, содержащее наследственную информацию. Цитоплазма яйцеклетки и ядро взрослой клетки соединялись в своеобразное подобие оплодотворенной яйцеклетки. Из нее выращивался эмбрион, который уже имплантировался третьей овце. То есть в случае с Долли был "обойден" половой процесс и связанная с ним роль случая при комбинировании наследственных задатков. Например, у Долли - белая морда финско-дорсетской породы (от генетической матери), хотя она была выношена черномордой шотландской яркой. После этого открытия начались многочисленные случаи "другого" клонирования-копирования. Многие из них, при том же названии, тем не менее не повторяют эксперимента с Долли.

Есть до сей поры несколько проблем, связанных с Долли. Первая, судя по всему, успешно разрешена. Она заключалась в том, что Долли была не единственным клоном, полученным шотландскими учеными. Клонов было несколько десятков. В живых осталась только одна Долли. Но за четыре года, прошедших с ее рождения, судя по всему, ученым удалось настолько отточить технику клонирования, что брак стал минимальным. Пишу так осторожно, потому что не встречал конкретных цифр смертности различных клонов. Это понятно - кто же захочет расписывать собственные неудачи. Однако, по косвенным данным, даже если брак и существует, то он не настолько велик, как в случае с Долли. (Судя по сообщениям информационных агентств, в нынешнем эксперименте было имплантировано 80 эмбрионов, из них 14 родилось, три овцы дожили до шестимесячного возраста. Результат намного лучше, чем с Долли.)

Вторая проблема гораздо  серьезней и масштабней, с научной  точки зрения. Несмотря на все победные фанфары в случае с Долли, до сих  пор неясным остается ее возраст  и связанные с ним проблемы. Дело в том, что, возможно, возраст шестилетней матери настолько сильно "запечатлелся" в ее клетках, что при рождении Долли УЖЕ была немолодой особой. Поэтому так важна была очередная попытка ученых сотворить по методике копирования Долли кого-нибудь другого.

В случае работы доктора  Чикара Кубота из Kogashima Cattle Breeding Development Institute и доктора Джерри Янга из Animal Transgenic Facility университета Коннектикута это были клетки из ушной раковины 17-летнего призового быка, из которых  получилось шесть телят. В декабре 1997 года Янг и Кубота взяли образцы клеток и поместили их в питательную среду, причем было остановлено их деление. Затем с клетками была проделана такая же операция, что и с Долли. Но! Пересадка ядра с генетической информацией была осуществлена не сразу, а спустя два месяца в одном случае и через три месяца в другом. Четыре теленка родились в декабре 1998 года, два - в феврале 1999 года. Причем, чем больше клетки "мариновались" в пробирке, тем стремительней было их развитие во чреве матери. Таким образом, ученым удалось показать, что возможен и не смертелен перерыв в "сборе" и "пересаживании" клеток к приемной матери.

 

Этот эксперимент интересен  и тем, что, как уже сейчас стало  ясно, биологический возраст бычков из ушной раковины МОЛОЖЕ, чем должен был быть и проблема с биологическим возрастом клона разрешена теоретически. Осталось только подобрать ей надежное практическое решение.

Вот таким "поле битвы" научных открытий и идей было до недавнего времени. На этом фоне шотландские  ученые сделали еще один, революционный, шаг вперед. Что им удалось и что получилось?

На последний вопрос ответить просто - три овцы, которые  были рождены в прошлом году и  до сих пор живы. Две (Купид и  Диана) из них имеют ген, позволяющий  им производить молоко с такими же белками, как и у человека. Третья не имеет измененного генома и просто является контрольным экземпляром.

Из 80 эмбрионов, как я  уже упоминал, выжило только три. Ученые связывают такой отсев не с  генетическими модификациями овечек, а с теми же сложностями при клонировании.

    Что  удалось шотландским ученым и  как?

Вообще-то внедрение "чужеродных" генов в ДНК животных - не редкость. Не редкость - даже внедрение их в  половые клетки до оплодотворения. Но это не позволяет нужным признакам  сохраниться в ребенке. В противоположность этим работам, шотландским ученым удалось выработать методику внедрения чужеродных генов в клетку овцы до ее пересадки в яйцеклетку овцы-донора и последующего получения точной копии существа с нужными свойствами.

Был внедрен ген, который благополучно прошел множество проверок и теперь добавляет в молоко овец "лечебный" фермент, используемый в современной фармакологии для лечения наследственной эмфиземии - болезни легких. Так что, пейте люди молоко - дышите глубоко...

Директор фирмы PPL Therapeutics Алан Колман утверждает, что "значение такой методики заключается в том, что мы теперь можем выбирать еще до рождения гены, которые хотим изменить или удалить".

               Чем нам это свершение грозит?

Улучшенными свойствами клонов.

Клонами со свойствами, полезными  для человека.

Возможностью выращивать для пересадки человеческие органы внутри, например, свиней. Причем, по заданным параметрам и с меньшей вероятностью отторжения. Ученые планируют получить генетически модифицированные клоны свиней уже в следующем году.

           

 

 

 

 

 

 

Хронология клонировання .

 

1883 — Открытие яйцеклетки  немецким цитологом Оскаром Гертвигом.

1943 — Журнал Science сообщил  об успешном оплодотворении яйцеклетки  «в пробирке».

1977 — Профессор зоологии Оксфордского университета Дж. Гордон клонирует более полусотни лягушек.

1978 — Рождение в  Англии Луизы Браун, первого  ребёнка «из пробирки».

1985 — 4 января в одной  из клиник северного Лондона  родилась девочка у миссис  Коттон — первой в мире суррогатной матери (зачата не из яйцеклетки миссис Коттон).

1987 — Специалисты Университета  имени Дж. Вашингтона, использовавшие  специальный фермент, сумели разделить  клетки человеческого зародыша  и клонировать их до стадии  тридцати двух клеток.

----------------------------------------------------------------------------------------

1970 - успешное клонирование  лягушки

1985 - клонирование костных  рыб.

1996 — овечка Долли.

1997 — первая мышь..

1998 — первая корова.

1999 — первый козёл.

2001 — первая кошка.

2002 — первый кролик.

2003 — первые бык,  мул, олень

2004 — первый опыт  клонирования с коммерческими  целями (кошки).