23 Мая 2019

Технологии Клонирования

Опубликовал Н.А. Рыков

Учитывая всемирное внимание к объявлению 1997 года о первом в мире клоне млекопитающих, овцы Долли, редкость любого упоминания о клонировании в наши дни может заставить вас думать, что никто больше этим не занимается. Однако клонирование не исчезло.  Во всем мире существует небольшое сообщество ученых, использующих эту технологию. Некоторые пытаются заработать на этом деньги - не очень успешно - но большинство использует её как инструмент для научных исследований.

Что такое клонирование?

Клонирование - это создание почти генетически идентичных организмов. Для обычных целей клоны могут рассматриваться как генетически идентичные организмам, из которых взята ядерная ДНК. На самом деле есть небольшая разница, потому что яйцо также содержит небольшое количество ДНК в митохондриях, небольших телах в основной части яйцеклетки. Как и организмы, вырабатываемые половым путем, клон наследует эту ДНК только от своей матери, а не от донора ядра. Это различие не влияет на этику клонирования.

Первым этапом клонирования животных является получение яиц путем лечения женщины гормонами.  Эти яйца затем подвергаются ядерному переносу: ядро ​​яйца, содержащее материнскую ДНК, высасывается с помощью пипетки и заменяется ядром клетки из организма, подлежащего копированию. Это делается путем помещения взрослой клетки в контакт с яйцом, а затем пропускается короткий импульс электрического тока через жидкость, омывающую две клетки.  Течение заставляет яйцеклетку и взрослую клетку слиться воедино, и полученный эмбрион начинает свое развитие.  Процесс теоретически может быть повторен много раз для получения целой серии генетически идентичных клонов.

История клонирования и состояние на текущий день

Вопреки распространенному мнению, Долли не была первой клонированной овцой. Ученые клонировали овец, крупный рогатый скот и других животных с середины 1980-х годов. Однако во всех этих ранних примерах источник донорского ядра был взят из эмбриона. Эмбриональные клетки претерпели лишь некоторые из множества изменений в экспрессии генов, которые происходят во время развития взрослого организма, поэтому не удивительно, что их можно «перепрограммировать», чтобы вернуться к началу процесса.  До Долли перепрограммирование взрослых клеток считалось невозможным.

Начиная с Долли в 1997 году, используя те же или связанные методы, ученые клонировали мышей, крыс, коров, коз, кошек, лошадей и ослов.  Хотя были некоторые сообщения о высокой эффективности клонирования коров, в большинстве случаев эффективность все еще очень низка.  Не было возможности клонировать обезьян, собак или другие виды.

С 1998 года поступали различные сообщения о создании клонированных эмбрионов человека.  Первые опубликованные заявления были сделаны южнокорейскими учеными, чья лаборатория была в конечном итоге закрыта их правительством.  В 2001 году ученые из американской компании по биотехнологии Advanced Cell Technologies опубликовали единственную на сегодняшний день научную статью о клонированных эмбрионах человека, из которых только один вырос до шести клеток. Компания заявила, что это исследование было для научных, а не репродуктивных целей. Существуют необоснованные утверждения о том, что китайские ученые клонировали человеческие эмбрионы, опять же для исследовательских целей. С 2000 года итальянские эксперты по ЭКО, профессор Северино Антинори и американский ученый Панайотис Завос настойчиво заявляют, что планируют создавать клонированных детей.  В начале 2003 года канадский религиозный культ Raelians также утверждал, что им удалось создать по меньшей мере пять клонированных детей, но никаких доказательств предоставлено не было.  Широко распространено мнение, что заявления о том, что они занимаются репродуктивным клонированием, представляют собой сложные рекламные стратегии, аналогичные тем, которые применялись Дэвидом Рорвиком в 1970-х годах.  Отчеты 2003 года предполагают, что Ян Уилмут, ученый, который создал Долли, может начать создавать клонированные человеческие эмбрионы для медицинских исследований, но к этому мы ещё вернёмся.

Например, почти 40 000-летняя лошадь была найдена в состоянии многолетней мерзлоты в Восточной Сибири в августе 2018 года.

По сообщению The Siberian Times, лошадь-самец был обнаружен в прошлом месяце в вечной мерзлоте в кратере Батагайка, которую жители суеверно называют «вратами в подземный мир».  Соседний Якутск, отдаленный город в Восточной Сибири, часто называют самым холодным городом в мире.

 Команда ученых из Южной Кореи и России, оценивая жеребенка, которого называют Ленской лошадью, пришли к выводу, что ему было около 20 дней от роду, когда он умер.  Виды лошадей, ныне вымершие, имеют возраст от 30000 до 40000 лет.  Благодаря чрезвычайно холодным температурам, ткани животного были достаточно сохранены, чтобы ученые могли получить образцы. Семен Григорьев, заведующий лабораторией в Музее Мамонтов, сказал «Times», что лошадь «хорошо сохранилась» и является «уникальной находкой».  Труп лошади не поврежден, и даже грива не тронута, что, по словам Григорьева, «невероятная редкость для таких древних находок».

 «К счастью, мышечные ткани животного были также неповрежденными и хорошо сохранились, поэтому нам удалось получить образцы этой уникальной находки для биотехнологических исследований», - сказал Григорьев.

Теперь ученые надеются найти живую клетку, чтобы использовать ее для клонирования вымершего животного.  Хуанг Ву-Сук, исследователь стволовых клеток и клонирования из Южной Кореи, работающий над проектом, сказал Times, что как только исследователи найдут клетку, они «сделают все возможное, чтобы клонировать уникальное животное».  В 2004 и 2005 годах Хуанг был признан во всем мире за создание стволовых клеток человека с использованием клонированных эмбрионов.  Однако позже выяснилось, что большая часть его данных была сфабрикована.  «Если мы получим живые клетки от этой древней маленькой лошади, это будет прекрасным поводом радости для людей в плане клонирования», - сказал Хван. Если ученые смогут извлечь живые клетки, они сделают клонированный эмбрион и имплантируют его в лошадь женского пола, чтобы использовать в качестве суррогата.  Хванг сказал «Times», что современные лошади «очень близки к древним», поэтому не будет проблем с получением хорошего носителя от современной женской лошади.  Команда ученых надеется, что эксперимент на маленькой лошади даст им понимание того, как продвигаться к своей конечной цели - вернуть вымершего шерстистого мамонта.

«Если нам удастся клонировать лошадь - это будет первым шагом к клонированию мамонта», - сказал Хванг.

Возможно ли клонирование человека?

Подавляющее большинство эмбрионов, созданных в результате переноса ядер, не развиваются нормально: в случае овцы Долли было необходимо 277 попыток.  Даже после почти 7 лет развития процесса у разных видов самые высокие опубликованные показатели успеха составляют около 5% (т.е. 5% созданных зародышей развиваются в живых животных).  В большинстве экспериментов этот показатель составляет менее 1%, и, несмотря на многочисленные попытки, не удалось клонировать собак или приматов.

Клонированные эмбрионы погибают в основном на ранних стадиях эмбрионального развития. Также были случаи самопроизвольного выкидыша после установления беременности.  Даже когда клоны рождаются, многие из них являются ненормальными и умирают вскоре после рождения из-за множества физиологических и анатомических проблем, которые варьируются от вида к виду и плохо изучены. Наиболее известной из этих проблем является так называемый синдром большого потомства, при котором клоны намного крупнее нормальных и часто должны доставляться путем кесарева сечения.  Это состояние похоже на синдром Беквита-Видемана, редкое заболевание человека, которое в последнее время чаще встречается среди детей, рожденных в результате ЭКО.  Фактически, многие другие проблемы, вызванные клонированием, ранее наблюдались у ЭКО крупного рогатого скота и овец, хотя и с меньшей частотой. Это указывает на то, что они частично связаны с общим культивированием и манипуляциями с эмбрионами.

Выжившие клонированные животные, по-видимому, здоровы и способны нормально размножаться и давать здоровое потомство.  Однако есть доказательства того, что даже у этих животных существуют тонкие проблемы, вызванные нарушенной экспрессией генов.  Было высказано предположение, что они могут стать более очевидными с возрастом животных.  Долли, старшая из клонированных животных, была, в конечном счете, подавлена ​​из-за опухоли легкого, когда ей было всего шесть лет, но признаки артрита проявились еще раньше.  Было высказано предположение, что она, возможно, преждевременно постарела, потому что она была клонирована от шестилетней овцы, и, возможно, фактически уже родилась с ДНК, которая пострадала от последствий 6 лет жизни. Однако это не доказано.

Основной причиной краха клонированных эмбрионов и проблем, наблюдаемых у клонов, является нарушение «экспрессии генов», а не прямое повреждение ДНК.  В нормальном, чрезвычайно сложном процессе развития животных из оплодотворенной яйцеклетки тысячи генов должны быть правильно выражены (т.е. ДНК должна быть «транскрибирована» в РНК, которая затем «транслируется» для получения белка, который выполняет  химические функции гена).  Экспрессия разных генов включается на разных стадиях развития, в разных тканях, в соответствии с регламентированной программой.  Каждый тип ткани имеет свой характерный паттерн экспрессии генов, в зависимости от того, какие белки он должен производить. Таким образом, когда ядро ​​клетки кожи переносится в яйцеклетку, она должна быть перепрограммирована яйцеклеткой, чтобы она могла запустить программу экспрессии генов развития с этапа 1. До рождения Долли считалось, что невозможно  достичь этого, и, как полагают учёные, низкие показатели успеха клонирования связаны с неадекватным перепрограммированием.  Недавнее исследование показало, что даже у очевидно здоровых клонированных мышей 4% генов были неправильно экспрессированы.

Клонирование человеческих органов

В 2014 году был сделан прорыв, который может привести к восстановлению тканей и органов. Используя технику клонирования, которая позволила создать Долли, исследователи впервые смогли превратить клетки кожи взрослого человека в стволовые клетки, которые могут вырастать в ткань любого типа.  Примечательно, что им даже удалось сделать это с клетками пенсионера - 75-летнего мужчины - что говорит о возможности восстановления частей тела в старости.

 Этот прорыв может привести к новым операциям по пересадке тканей для ряда изнурительных расстройств, таких как болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, болезни сердца и травмы спинного мозга.

 В 2013 году команде удалось создать стволовые клетки из клеток кожи младенцев, но было неясно, будут ли они функционировать у взрослых, ибо клеткам свойственно мутировать с возрастом.

Когда человеческое клонирование будет более обширно изучено, это позволит собирать эмбриональные стволовые клетки для терапевтического клонирования органов.

Заключение

Многие организации и государства считают, что клонирование должно быть запрещено. В общественном обсуждении клонирования часто высказывается предположение, что оно неизбежно и попытки запретить  это бесполезны.  Обычно это основано на идее, что «вы не можете остановить науку», или что нации не могут предотвратить действия «сумасшедших ученых».  Утверждается даже, что, поскольку клонирование является «неизбежным», лучше регулировать его в промышленно развитых странах, чем разрешать его небезопасное развитие в странах, где нет законодательства.

Хотя эти аргументы обычно представляются основанными на реализме, учёные считают их наивными.  На самом деле наука - не что иное, как сила, неумолимо идущая по своей внутренней логике в социальном вакууме.  Повестка дня научных исследований определяется многими социальными факторами, особенно экономической конкуренцией.  Прежде всего, наука нуждается в финансировании. Если финансирование клонирования иссякнет, и ведущие ученые будут избегать этой области, нет никакой уверенности в том, что клонирование когда-либо будет достигнуто.

Контакты института

Пн-Вс 8:00 - 19:00

undefined

Ближайшие события

Все события
Новые книги

Свежие новости

Читать все новости