Что необходимо для клонирования

Самая обсуждаемая тема биологии: как и зачем клонировать человека

Клонирование — одна из самых удивительных и обсуждаемых тем в современной биологии. 24 января 2018 года китайские ученые впервые успешно клонировали приматов способом, который использовался в эксперименте со знаменитой овечкой Долли. Рассказываем, что известно об этом необычном методе на сегодняшний день.

Читайте «Хайтек» в

Что такое клонирование человека?

Клонирование человека — прогнозируемая методология, заключающаяся в создании эмбриона и последующем выращивании из эмбриона людей, имеющих генотип того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего.

Термины « клон», « клонирование» первоначально использовались в микробиологии и селекции, после — в генетике, в связи с успехами которой и вошли в общее употребление. На 2016 год нет документально подтвержденных свидетельств того, что кому-то удалось создать клон человека.

Технология клонирования

Наиболее успешным из методов клонирования высших животных оказался метод «переноса ядра». Именно он был применен для клонирования овцы Долли в Шотландии, которая прожила шесть с половиной лет и оставила после себя 6 ягнят.

Однако через какое-то время в Independent вышло опровержение этого эксперимента со ссылкой на Nature Genetics, которые одними из первых сообщили об успешном клонировании овцы.

Фактически овечка Долли имела геном двух матерей, что противоречит определению клонирования, также она имела уже сильно выработанный Предел Хейфлика, с этим связана ее относительно короткая жизнь.

Так называемая технология расщепления эмбриона хотя и должна давать генетически идентичных между собой индивидов, не может обеспечить их идентичности с «родительским» организмом, и поэтому технологией клонирования в точном смысле слова не является и как возможный вариант не рассматривается.

Подходы к клонированию человека

Репродуктивное клонирование встречается со множеством этических, религиозных, юридических проблем, которые сегодня еще не имеют очевидного решения. Во многих государствах работы по репродуктивному клонированию запрещены на законодательном уровне.

Терапевтическое клонирование человека предполагает, что развитие эмбриона останавливается на ранних стадиях, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток.

Законодатели многих стран опасаются, что легализация терапевтического клонирования приведет к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах терапевтическое клонирование разрешено.

Идентичность клонов

Вопреки распространенному заблуждению, клон, как правило, не является полной копией оригинала, так как при клонировании копируется только генотип, а фенотип не копируется.

Более того, даже при развитии в одинаковых условиях клонированные организмы не будут полностью идентичными, так как существуют случайные отклонения в развитии. Это доказывает пример естественных клонов человека — монозиготных близнецов, которые обычно развиваются в весьма сходных условиях.

Родители и друзья могут различать их по расположению родинок, небольшим различиям в чертах лица, голосу и другим признакам. Они не имеют идентичного ветвления кровеносных сосудов, также далеко не полностью идентичны их папиллярные линии.

Хотя конкордантность многих признаков (в том числе связанных с интеллектом и чертами характера) у монозиготных близнецов обычно гораздо выше, чем у дизиготных, она далеко не всегда стопроцентная.

Препятствия клонированию

Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания, а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей, как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой еще подлежит исследованию, но для опоры за базис берется идентичность однояйцевых близнецов.

Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую неидентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.

Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления неполноценных людей. А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.

С точки зрения основных мировых религий (христианство, ислам, буддизм) клонирование человека является или проблематичным актом, или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим у богословов четкого обоснования той или иной позиции религиозных иерархов.

Ключевым моментом, который вызывает наибольшее неприятие, является цель клонирования — искусственное создание жизни противоестественным способом, что является попыткой переделать механизмы, с точки зрения религии, созданные богом.

Также важным отрицательным моментом является создание человека лишь для немедленного умерщвления при терапевтическом клонировании и практически неизбежное при современных методиках создание сразу нескольких идентичных клонов (как и при ЭКО), которые практически всегда убиваются.

Точку зрения части буддистов выразил Далай-лама XIV: что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесет пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего.

Обсуждаются вопросы биологической безопасности клонирования человека, в частности долгосрочная непредсказуемость генетических изменений.

Почему многие считают, что клонирование нужно запретить?

Как объяснил «Медузе» доктор биологических наук, профессор Сколковского института науки и технологий и Университета Ратгерса Константин Северинов, клонирование сельскохозяйственных животных не опасно, а при условии соответствующего развития технологии удобно и выгодно. Проблема возникает, если начать думать про клонирование человека.

С животным просто: клонировал, вырастил, съел, например, бифштекс, и можешь быть уверен, что его качество будет одно и то же на протяжении десятилетий. Нас ведь, как правило, не волнует вопрос о том, была ли корова, ставшая источником бифштекса, личностью.

Людей же мы воспринимаем как личностей, индивидуальности. Личность формируется не только генетикой, но и воспитанием, временем и местом, в котором человек родился и сформировался, различными случайными причинами и встречами и другими факторами.

Поэтому человеческие клоны не будут одинаковыми личностями (например, однояйцевые близнецы похожи друг на друга внешне, но, безусловно, являются разными людьми со своими собственными жизнями, пристрастиями, разными датами, местами и причинами смерти).

Поэтому, пока не существует государственных режимов, в которых можно использовать людей на условные бифштексы, клонирование людей не опасно. Опасно, если появление таких режимов станет возможным.

Законодательство о клонировании человека

В некоторых государствах использование данных технологий применительно к человеку официально запрещено — Франция, Германия, Япония.

Эти запреты, однако, не означают намерения законодателей названных государств воздерживаться от применения клонирования человека в будущем, после детального изучения молекулярных механизмов взаимодействия цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра соматической клетки-донора, а также совершенствования самой техники клонирования.

В настоящее время в мире активно развернулся процесс криминализации клонирования человека. В частности такие составы включены в новые уголовные кодексы Испании 1995 г., Сальвадора 1997 г., Колумбии 2000 г., Эстонии 2001 г., Мексики (федеральный округ) 2002 г., Молдовы 2002 г., Румынии 2004 г. В Словении соответствующая поправка в УК внесена в 2002 г., в Словакии — в 2003 г.

Во Франции дополнения в Уголовный кодекс, предусматривающие ответственность за клонирование, были внесены в соответствии с Законом о биоэтике от 6 августа 2004 г.

В некоторых странах (Бразилия, Германия, Великобритания, Япония) уголовная ответственность за клонирование установлена специальными законами. Так, например, Федеральный закон ФРГ о защите эмбрионов 1990 г. называет преступлением создание эмбриона, генетически идентичного другому эмбриону, происходящему от живого или мtртвого лица.

Хотя Россия и не участвует в вышеуказанных Конвенции и Протоколе, она не осталась в стороне от мировых тенденций, ответив на вызов времени принятием Федерального закона «О временном запрете на клонирование человека» от 20 мая 2002 г. № 54-ФЗ.

Как было указано в его преамбуле, закон вводил запрет на клонирование человека, исходя из принципов уважения человека, признания ценности личности, необходимости защиты прав и свобод человека и учитывая недостаточно изученные биологические и социальные последствия клонирования человека.

С учетом перспективы использования имеющихся и разрабатываемых технологий клонирования организмов предусматривается возможность продления запрета на клонирование человека или его отмены по мере накопления научных знаний в данной области, определения моральных, социальных и этических норм при использовании технологий клонирования человека.

Под клонированием человека в pаконе понимается «создание человека, генетически идентичного другому живому или умершему человеку, путём переноса в лишенную ядра женскую половую клетку ядра соматической клетки человека», то есть речь идет только о репродуктивном, а не терапевтическом клонировании.

Источник

Все, что вы хотели знать о клонировании, но боялись спросить

Естественное клонирование

В действительности, клонирование свойственно и растительному, и животному мирам. Например, вегетативное размножение растений, деление бактерий, клональное размножение ящериц. В том числе рождение близнецов у людей — тоже пример естественного клонирования.

Могут ли клонировать вымерших животных?

После фильма «Парк Юрского периода» многие надеются, что учёным удастся клонировать динозавра, но это навсегда останется фантастикой. Динозавры вымерли слишком давно, так что тканей с молекулами ДНК просто не осталось — одни окаменелые кости.

Более реальным представляется клонирование мамонтов и других животных ледникового периода, останки которых периодически находят в вечной мерзлоте. Однако на данный момент и это практически невозможно по нескольким причинам Mammoth Resurrection: 11 Hurdles to Bringing Back an Ice Age Beast :

Подобные проблемы препятствуют клонированию всех вымерших животных.

Видео

Немного о биологии размножения многоклеточных организмов

Совокупность наследственного материала клетки называется геномом. Многоклеточные организмы — эукариоты. Одной из особенностей эукариотических клеток является то, что наследственный материал находится в ядре клетки в виде хромосом, а также в виде кольцевидной ДНК в митохондриях.

Хромосома — нитевидная структура, состоящая из ДНК и белков. Именно ДНК несет генетическую информацию. Например, в ядре клеток человека содержится 23 пары хромосом (то есть всего 46) [4]. В половых клетках человека содержится половина — 23 хромосомы. При соединении двух половых клеток — маминой и папиной — получается клетка зигота с 46-ю хромосомами (рис. 1). Зигота дает начало всем будущем клеткам и тканям организма. Таким образом, в естественных условиях все клетки многоклеточного организма несут генетическую информацию от своих отца (мужской гаметы) и матери (женской гаметы) [5]. Клетки, содержащие 23 хромосомы, называются гаплоидными, а содержащие все 46 хромосом — диплоидными. В организме млекопитающих все клетки, кроме половых, являются диплоидными соматическими [4], [6].

Рисунок 1. Результат оплодотворения — зигота человека

У разных млекопитающих — разное количество хромосом (см. табл.).

При клонировании нет процесса оплодотворения (слияния) двух половых клеток. У этого многоклеточного организма (клона) не будет отца и матери в общепринятом смысле слова. У него будет один генетический «родитель». Тот, чье ядро использовалось для клонирования.

Как создать клона на примере овечки Долли

Долли родилась 5 июля 1996 года в Шотландии. Произошло это в лаборатории Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла в Рослинском институте. Родилась она как самая обычная овца. Вот только мать ее на момент рождения уже давно была мертва. Долли есть пошла из ядра соматической клетки вымени своей генетической матери. Клетки эти были заморожены в жидком азоте. Всего было использовано 227 яйцеклеток, 10% которых по итогу доросли до состояния эмбрионов. Но выжить удалось только одному.

Он подрастал в теле своей суррогатной матери, в которую попал путем пересадки ядра клетки от донора в избавленную от ядра цитоплазму яйцеклетки своего будущего носителя. Двойной набор хромосом подопытная получила только от своей матери, чьей генетической копией и была.

Долли жила как нормальная овца. Правда, большую часть времени проводила взаперти и вдалеке от своих сородичей. Все-таки лабораторный экземпляр. К шести годам у овечки развился артрит, а затем и ретровирусное заболевание легких. Обычно эти животные живут до 10—12 лет, но Долли решили усыпить на полпути, что вызвало много кривотолков в медиа.

Некоторые ученые, как и СМИ, предполагали, что причиной ранней смерти овцы могло стать клонирование. Дело в том, что в качестве базового материала для Долли была выбрана клетка взрослой особи с уже укороченными теломерами. Это такие окончания хромосом, которые с каждым делением укорачиваются. Данный процесс называют одной из основных причин старения.

Последующее изучение скелета подопытной и сравнение ее с более современными клонами показало, что какой-то предрасположенности к артриту у Долли не было. По крайней мере, риски были такими же, как и у обычных взрослых овец.

Как бы то ни было, но клонирование животного подняло ряд моральных и этических вопросов о данной процедуре. В 2003 году ученые предполагали, что до полноценного клонирования человека остался десяток лет. Конечно, они были чересчур оптимистичны, ведь впереди у нас непочатый край работы.

Каких животных уже клонировали?

Долли — самый известный клон, но далеко не первый. История клонирования началась за целый век до рождения овечки.

В 1885 году Ханс Дриш разделил двухклеточный эмбрион морского ежа и получил двух идентичных близнецов. Затем в 1902 году Ханс Спеманн с помощью волоска разделил эмбрион саламандры и тоже получил двух клонов.

Опыты с переносом ядра в яйцеклетку начались 50 лет спустя. Сначала получилось вставить ядро клетки эмбриона в пустую яйцеклетку лягушки, чуть позже — вырастить головастика из клетки кишечника лягушки.

Потом настал черёд млекопитающих. В 1984 году Стин Вилладсен вставил The History of Cloning ядро эмбриона овцы в безъядерную яйцеклетку. Суррогатная мать‑овца выносила трёх клонов‑ягнят. Таким же образом — из клеток эмбрионов — успешно клонировали цыплят, овец и коров.

И, наконец, в 1996 году исследователи из Рослинского института в Шотландии впервые создали клона из клетки вымени шестилетней овцы. После 276 попыток эксперимент удался, и на свет появилась овечка Долли.

Чучело овечки Долли в Королевском музее Шотландии / Wikipedia

После Долли по этой технологии клонировали множество животных: корову, кошку, оленя, собаку, лошадь, мула, вола, свинью, кролика, крыс и мышей, козла, волка.

Учёные пытались клонировать и обезьян, но это оказалось не так просто. Только через 10 лет после Долли в пробирке вырастили стволовые клетки макаки‑резуса, а живых клонов удалось создать ещё спустя столько же. В 2018 году эксперимент китайских учёных закончился созданием Cloning of Macaque Monkeys by Somatic Cell Nuclear Transfer двух длиннохвостых макак: Зонг Зонг и Хуа Хуа.

Зачем мне нужен клон?

Пока в теории, но не всегда на практике обсуждаются два вида человеческого клонирования: терапевтическое и репродуктивное. Первый подразумевает клонирование клеток тех или иных тканей (не органов) в целях трансплантации. Полученные таким образом ткани не будут отторгаться организмом пациента, потому что являются по сути его собственными. Полезная вещь.

Как это работает? Берется клетка пациента, ядро которой пересаживается в цитоплазму (внутреннюю среду) яйцеклетки, уже лишившейся своего ядра. Эта яйцеклетка множится, развивается в ранний эмбрион пяти дней от роду. Затем в чашках Петри полученные стволовые клетки превращаются в ткани, необходимые ученым и медикам.

Кому может понадобиться репродуктивный клон? Людям, которые потеряли своих близких и хотят их таким образом вернуть? Но клоны не рождаются с нужным возрастом. Такое бывает разве что в научной фантастике.

Источник

Естествознание.ру

Клонирование

Прогресс медицины положит конец той либеральной эпохе, когда каждый умирал себе, когда пожелал.

Клоны — кто они — чудо или чудовища? Некоторые ученые считают клонирование панацеей в избавлении от генетических болезней, кто-то видит в этой технологии вселенское зло, ибо кто есть клон — искусственный человек без души? Мы постараемся ответить на эти и другие вопросы о таком противоречивом явлении.

САМАЯ ЗНАМЕНИТАЯ ОВЦА В МИРЕ

Клонирование человека — вопрос этики, а не технологии.

Кирилл Каем, вице-президент «Сколково»

Клонирование — тоже часть биотехнологий. Это создание точной копии объекта: человека, животного или растения. Растения часто создают своих клонов, размножаясь вегетативным способом. Клонирование человека вызывает мощный резонанс в обществе. В большинстве своем он связан с нарушением этических норм. А вот клонирование животных — вещь вполне реальная и даже неоднократно опробованная учеными.

Самый известный из четвероногих клонов — овца Долли. Пятого июля 1996 года на свет появилось первое официально клонированное животное. Мир узнал о мощном прорыве в генетике лишь спустя семь месяцев после рождения овцы.

Долли стала одной из многочисленных попыток ученых получить клон живого организма. До нее эта же группа ученых безуспешно пыталась клонировать еще двух овец, однако они почти сразу умерли.

Эксперимент поставила группа генетиков под руководством Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла в Рослинском институте в Шотландии. В процессе создания Долли в 277 овечьих яйцеклеток были подселены ядра из неполовых клеток животного. В результате подсадки образовалось 29 эмбрионов, из которых выжил лишь единственный — зародыш Долли.

Долли прожила всего 6 лет, хотя средний возраст овец — 10-12 лет. Она умерла 14 февраля 2003 года. Причиной смерти стало прогрессирующее заболевание легких, вызванное ретровирусом. От таких болезней чаще страдают старые овцы. Однако ученые так и не доказали, что проблемы с легкими вызвало именно преждевременное старение подопытной. Вероятно, Долли заболела из-за безвылазного пребывания в помещении. Ее практически не выгуливали, а солнце, зеленая трава и свежий воздух — залог здоровья и долголетия овец. Овечку также долгое время мучил артрит, вызванный избыточным весом тела. Ученые поняли, что обе болезни медленно убивают несчастное животное. После этого было принято решение усыпить овцу.

За свою недолгую по овечьим меркам жизнь Долли успела родить шесть ягнят и стать любимицей многих ученых и людей во всем мире.

ДОЛЛИ — ТЕЗКА АМЕРИКАНКОЙ ПЕВИЦЫ

Новорожденному ягненку-клону присвоили идентификационный код 6LL3. Свое имя Долли получила лишь через несколько месяцев, когда ученые убедились, что животное жизнеспособно. Овцу назвали в честь американской кантри-певицы Долли Партон.

После успеха с Долли ученые вошли в кураж и опробовали эксперимент с клонированием на других млекопитающих: мышах, лошадях, быках, кошках и собаках. Проводились опыты по клонированию замороженных мертвых животных. Это дало ученым надежду возродить вымершие виды животных.

Ученые верят: однажды путем клонирования им удастся воссоздать вымершие виды животных. Однажды им удалось клонировать вымершее животное. Пиренейский каменный козел исчез в 2000 году. Используя замороженные клетки последнего представителя этого вида, генетики применяли ту же технику, что и с Долли. Клонирование прошло успешно, но родившийся козленок умер из-за патологии легких через несколько минут после рождения.

Ученые дали миру понять, что клонирование может спасти вымирающие виды, а также дать жизнь искусственным видам и породам. Но такие простые методы, как в случае с Долли, не в силах решить проблему генетического разнообразия. Для ее решения нужны более дорогие и гибкие подходы.

Появление Долли вызвало у общества ряд этических и философских вопросов. Начались разговоры о клонировании человека, к которым религиозные деятели отнеслись критически. Правительства некоторых стран ограничили финансирование исследований по клонированию. А парламенты запретили разработки, нацеленные на клонирование человека.

ВИДЫ КЛОНИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ

Помимо Долли в разные времена ученым удалось клонировать и других животных. Хронология клонирования животных:

Благодаря достижениям ученых-генетиков мир узнал о том, что такое клонирование. Техника клонирования открывает множество возможностей. Хочется верить, что такие опыты служат лишь полезным целям, таким как спасение жизни, сохранение вымирающих видов и восстановление вымерших видов животных.

А как же обстоят дела с клонированием людей? До сих пор нет никаких доказательств того, что клонирование людей когда-либо осуществлялось. До сих пор наука не ответила на массу любопытных вопросов. Например, если вы клонируете себя и сможете украсть органы своего клона, будете ли вы виновным? Или если начнется работа с генами человека, получится ли у ученых создать идеальный генофонд? А главное: что будет, если клонировать клона?

ДНК всех людей совпадает на 99,9%. Лишь 0,1% есть то, что делает нас разными.

Источник

КЛОНИРОВАНИЕ

КЛОНИРОВАНИЕ, в биологии – метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных. Однако сейчас термин «клонирование» обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.

Говоря о клонировании, происходящем в природе или в лаборатории, необходимо представлять себе, что вся генетическая, т.е. наследственная, информация, необходимая для роста, развития, обмена веществ и размножения организмов, передается от родителей потомству в форме дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
См. также НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ; НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

ДНК упакована в хромосомах, которых в клетке бывает от одной у некоторых одноклеточных до нескольких десятков у высших растений и животных. Генетического материала, находящегося всего в одной хромосоме крошечного одноклеточного существа вроде амебы, достаточно для осуществления всех его жизненных функций. Однако сложно устроенному животному для этого необходимо примерно 100 000 различных генов.

Прокариоты.

Прокариоты – это самые простые по строению одноклеточные организмы типа бактерий, в клетках которых нет оформленного ядра и многих органелл, свойственных клеткам эукариотов, т.е. эволюционно более продвинутых организмов. Обычно прокариоты размножаются бесполым путем, а именно простым делением клетки надвое. В результате они образуют клоны.
См. также КЛЕТКА; РАЗМНОЖЕНИЕ.

Эукариоты и многоклеточные животные.

Эукариоты характеризуются тем, что их клетки обладают многочисленными органеллами и ядром, в котором заключены хромосомы, т.е. ДНК. Некоторые из этих организмов – одноклеточные, но в большинстве случаев это многоклеточные формы, состоящие из многих различных по структуре и функциям эукариотных клеток. Некоторые простейшие, например амебы и парамеции, способны быстро размножаться путем деления надвое.

У многоклеточных животных произошла специализация клеток и сформировались половые клетки (гаметы), предназначенные для полового размножения. У низкоорганизованных многоклеточных встречается как половое, так и бесполое размножение. С усложнением и увеличением подвижности животных половое размножение стало преобладать. Оно обеспечивает сочетание в потомстве признаков обоих родителей, т.е. исключает образование клонов.

Партеногенез.

Клонирование в природе наблюдается в случае т.н. партеногенеза, когда потомство развивается из неоплодотворенной женской гаметы (яйцеклетки). Этот процесс широко распространен среди насекомых. Поскольку родительская особь всего одна, она генетически идентична потомкам и составляет с ними клон. У млекопитающих партеногенез можно искусственно стимулировать, но эмбрион погибает на ранних стадиях своего развития.
См. также ЯЙЦО; РАЗМНОЖЕНИЕ.

Размножение растений и получение рассады.

У растений известны различные формы бесполого размножения, обычно называемого вегетативным. Самостоятельный организм может развиться у них из частей листьев, стеблей и корней. Если эти части получены от одного растения, то образуется клон. Для вегетативного размножения у многих видов используются специальные структуры, к которым относятся, например, подземные корневища у золотой розги, надземные столоны («усы») у земляники, луковицы у чеснока, клубни у картофеля и клубнелуковицы у гладиолусов. Таким способом размножают не только травянистые, но и многие древесно-кустарниковые виды. К относительно новым методам коммерческого клонирования некоторых растений относится выращивание их из культуры ткани.

Среди сельскохозяйственных культур вегетативно размножают, например, бананы, ананасы, виноград и землянику. Особый способ клонирования, называемый прививкой, применяют в случае плодовых деревьев, в частности пекана, яблони и персика. Черенки, вырезанные из ветвей ценного в хозяйственном отношении экземпляра (привои), приращивают к укорененным растениям (подвоям) того же вида, а иногда и другого – близкого таксономически. Привой нормально растет и приносит плоды, не уступающие по качеству тем, что развиваются на материнском дереве.

Лабораторное клонирование антител.

Все позвоночные для защиты от инфекций вырабатывают особые белки – антитела. Разработаны методы их клонирования, позволяющие получать большие количества идентичных молекул. Произведенные таким образом антитела называются моноклональными. Эти высокоспецифичные вещества используются для определения концентрации ряда белков в жидкостях тела, например белковых гормонов, или для выявления раковых клеток (и возможного воздействия на них), что очень важно в научных исследованиях, а кроме того, является относительно недорогим методом диагностики некоторых заболеваний.

Клонирование генов.

Становится известно все больше специфических генов, связанных с развитием определенных болезней. Эти гены научились выделять из организма и присоединять к ним соответствующие промоторы, т.е. участки ДНК, управляющие их работой. Получаемые генные комплексы можно клонировать несколькими способами. Один из них – полимеразная цепная реакция (ПЦР), т.е. размножение нужного участка ДНК с помощью фермента полимеразы, что позволяет удваивать количество генных копий каждые несколько минут (см. также ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ). Клонированные таким образом гены можно затем ввести в организм животного (получив т.н. трансгенную особь), которое в результате приобретет способность синтезировать нужное вещество, например ценный фармацевтический продукт. Трансгенные животные служат также моделями для изучения ряда тяжелых болезней человека, в частности муковисцидоза.

Клонирование млекопитающих.

Выше уже приводились примеры разных типов клонирования в природе. Если любому зверю порезать кожу, клоны новых клеток быстро приходят на смену поврежденным. Однако клонирование целых высокоорганизованных организмов – процесс гораздо более сложный, чем заживление раны.

Зачем вообще клонировать животных? Во-первых, можно было бы воспроизводить ценные с той или иной точки зрения особи, например чемпионов пород крупного рогатого скота, овец, свиней, скаковых лошадей, собак и т.п. Во-вторых, превращение обычных животных в трансгенных сложно и дорого: клонирование позволило бы получать их копии. Проектируется производить трансгенных млекопитающих, способных синтезировать факторы свертывания человеческой крови и другие жизненно важные для нас продукты и выделять их в составе своего молока. Широкомасштабное развитие такой биотехнологии сэкономило бы огромные количества донорской крови, запасы которой ограничены и могли бы использоваться более эффективно.

Первые опыты.

Первый опыт клонирования земноводных датируется 1952. Впоследствии удалось клонировать также мышей, кроликов, овец, свиней, коров и обезьян. Все успешные эксперименты такого рода начинались с клеток эмбриона, изолируемых на ранних стадиях развития до начала их дифференцировки в т.н. зародышевые листки, дающие начало специализированным тканям и органам. Эти клетки (бластомеры) разделяют, пока их число в зародыше не превысило 32 или 64, и с помощью особых микрохирургических методов помещают по одной в ооциты (неоплодотворенные яйцеклетки), из которых предварительно удаляют ядро. У всех бластомеров одного эмбриона одинаковый набор генов, а ооциты служат для них как бы инкубатором. После соответствующей электрической и/или химической стимуляции и культивирования из этих клеток можно получить идентичные зародыши и перенести их (имплантировать) в матку готовых к зачатию самок того же вида. В конечном итоге такие «приемные матери» родят почти идентичных детенышей, однако вся процедура в целом остается с практической точки зрения крайне неэффективной. Вместо вынашивания всех эмбрионов из первого клона практикуют также их разделение на бластомеры и повторный цикл клонирования, получая в итоге гораздо большее количество пригодных для имплантации зародышей.

Клонирование взрослых млекопитающих.

По мере роста и развития животного соответствующие его гены «включаются» и «выключаются» в строго определенное время, что обеспечивает гармоничное формирование и функционирование всех частей сложного организма. У взрослой особи гены, регулирующие процессы в специализированных (дифференцированных) клетках, должны работать без сбоев, выполняя характерную именно для этой части тела программу: малейшее нарушение здесь чревато болезнью, а то и гибелью всей особи. Следовательно, если вырезать кусочек, скажем, уже сформировавшегося подбородка, нос из него не разовьется. Правда, клетки могут терять специализацию (дедифференцироваться), что наблюдается при возникновении раковых опухолей. Таким образом, клонирование животных из их взрослых клеток путем перепрограммирования последних на нормальное эмбриональное развитие представляет собой хотя и выполнимую теоретически, но крайне сложную задачу, которую многие специалисты считали неразрешимой.

В 1997 шотландский эмбриолог Ян Уилмат со своими сотрудниками сообщил об успешном клонировании ягненка из дифференцированной клетки молочной железы шестилетней овцы. Культивируя клетки этого типа на т.н. минимальной (содержащей лишь минимум необходимых для поддержания жизни веществ) питательной среде, не позволявшей им выполнять свои «взрослые» функции, удалось добиться их дедифференцировки до эмбрионального состояния. Затем такую клетку слили с энуклеированной (лишенной ядра) яйцеклеткой другой овцы и имплантировали начавший развитие эмбрион в матку третьей самки. В результате исходная клетка молочной железы повторила и самостоятельно отрегулировала все этапы, которые в норме проходит оплодотворенное яйцо, превращаясь во многие миллиарды специализированных клеток взрослого млекопитающего. Через некоторое время эти исследователи сообщили о клонировании овцы с введенным в нее человеческим геном, а специалисты из США заявили о создании клонов взрослых коров.

Важно подчеркнуть, что особи получаемых описанным способом клонов не достигают того уровня идентичности друг другу, который свойствен однояйцовым близнецам. Во-первых, развитие их происходит в разных ооцитах, каждый из которых сохраняет некоторое количество собственной ДНК в митохондриях (органеллах дыхания). Во-вторых, эмбрионы вынашиваются различными «приемными матерями», и, наконец, после рождения каждый детеныш попадает в условия среды, неизбежно являющиеся в той или иной степени уникальными.

Открывающиеся перспективы.

Работы Уилмата и других биологов служат основой для новых исследований, которые могли бы значительно расширить наши представления о функционировании генов в ходе нормального развития, а также при воздействии на них ряда лекарственных веществ и стрессовых факторов. Это позволило бы усовершенствовать медицинское обслуживание путем создания и применения новых недорогих инструментов ранней диагностики и лечения. Если бы таким путем удалось разработать методы генной терапии, т.е. «исправления» аномальных генов, ответственных за опасные для жизни врожденные нарушения, человечество смогло бы избавиться от некоторых наследственных заболеваний, серьезно снижающих трудоспособность и сокращающих жизнь людей.

О ценности клонирования для создания трансгенных и элитных животных уже говорилось. При его широком применении можно было бы накапливать в замороженном виде неограниченные количества эмбрионов и другого материала, сохраняя таким образом ныне существующую «зародышевую плазму» во всем ее разнообразии.

Источник