Что нужно для клонирования человека
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.
Методы клонирования человека, этапы, преимущества, недостатки
клонирование человека это относится к производству идентичных копий человека. Термин происходит от греческих корней «бесполого размножения организма». Производство клонов не является процессом, ограниченным лабораторией. В природе мы видим, что клоны генерируются естественным путем. Например, пчелы могут размножаться клонами пчелиных маток.
Эта процедура очень полезна в биологических науках с функциями, которые выходят за рамки производства идентичного человека другому. Клонирование используется не только для создания двух идентичных организмов, оно также включает клонирование тканей и органов..
В общих чертах, это предмет существенного противоречия. По мнению экспертов, клонирование человека приводит к ряду негативных последствий с морально-этической точки зрения в сочетании с высокими показателями смертности клонированных лиц..
Однако с развитием науки возможно, что в будущем клонирование станет обычной техникой в лабораториях, как для лечения болезней, так и для помощи в размножении..
определение
Термин «клонирование человека» был окружен многими противоречиями и путаницей на протяжении многих лет. Клонирование может происходить двумя способами: репродуктивным и терапевтическим или исследовательским. Хотя эти определения не являются научно правильными, они широко используются.
Терапевтическое клонирование не предназначено для создания двух генетически идентичных индивидуумов. В этом методе конечной целью является производство клеточной культуры, которая будет использоваться в медицинских целях. С помощью этой техники могут быть получены все клетки, которые мы находим в организме человека..
Напротив, при репродуктивном клонировании эмбрион имплантируется самке, так что осуществляется процесс беременности. Эта процедура использовалась для клонирования овцы Долли в июле 1996 года..
Обратите внимание, что при терапевтическом клонировании эмбрион культивируется из стволовых клеток, а не переносится на срок.
С другой стороны, в лабораториях генетики и молекулярной биологии слово клонирование имеет другое значение. Он включает захват и амплификацию сегмента ДНК, который вставлен в вектор, для его последующей экспрессии. Эта процедура широко используется в экспериментах.
История клонирования
Текущие процессы, которые позволяют клонирование организмов, являются результатом тяжелой работы со стороны исследователей и ученых, на протяжении более чем столетия.
В 1962 году производство лягушки было достигнуто путем переноса ядра из клетки, взятой из кишечника головастика, в ооцит, ядро которого было удалено.
Овечка долли
В середине 1980-х годов было проведено клонирование овец из эмбриональных клеток. Также в 1993 году клонирование было выполнено на коровах. 1996 год стал ключевым для этой методологии, поскольку произошло событие, наиболее известное нашему обществу по клонированию: овечка Долли.
Что конкретно, Долли, чтобы привлечь внимание средств массовой информации? Его получение осуществлялось путем отбора дифференцированных клеток из молочных желез взрослой овцы, тогда как в предыдущих случаях использовались исключительно эмбриональные клетки..
В 2000 году уже было клонировано более 8 видов млекопитающих, а в 2005 году было достигнуто клонирование пса по имени Снупи..
Клонирование у людей было более сложным. В истории были зарегистрированы некоторые мошенничества, которые оказали влияние на научное сообщество.
методы
Ядерный перенос соматических клеток
Как правило, процесс клонирования млекопитающих происходит с помощью метода, известного как «перенос ядра соматической клетки». Это была методика, используемая исследователями в Институте Рослина для клонирования овцы Долли.
Индуцированная плюрипотентная стволовая клетка
Метод основан на введении генов, называемых «факторами репрограммирования», которые восстанавливают плюрипотентные способности взрослой клетки..
Одним из наиболее важных ограничений этого метода является потенциальное развитие раковых клеток. Однако прогресс в технологии улучшил и уменьшил возможный ущерб клонированному организму..
Этапы (в основном методе)
Этапы клонирования переноса ядер соматических клеток очень просты для понимания и включают три основных этапа:
Необходимые компоненты для клонирования
Процесс клонирования начинается, когда у вас есть два типа клеток: один сексуальный и один соматический.
Второй тип клеток должен быть соматическим, то есть клеткой организма, которую нужно клонировать. Это может быть взято из клеток печени, например.
Основной перевод
Следующим шагом является подготовка клеток к переносу ядра из донорной соматической клетки в ооцит. Для этого ооцит должен быть лишен своего ядра..
Для этого используется микропипетка. В 1950 году стало возможным продемонстрировать, что при прокалывании ооцита стеклянной иглой в клетке происходят все изменения, связанные с размножением..
Хотя часть цитоплазматического материала может проходить от донорской клетки к ооциту, вклад цитоплазмы почти полностью зависит от яйцеклетки. Как только передача сделана, вы должны приступить к перепрограммированию этой яйцеклетки с новым ядром.
Почему перепрограммирование необходимо? Клетки могут хранить свою историю, другими словами, они хранят память о своей специализации. Следовательно, эта память должна быть стерта, чтобы ячейка снова могла специализироваться.
Перепрограммирование является одним из самых больших ограничений метода. По этим причинам клонированный человек, по-видимому, имеет преждевременное старение и аномальное развитие..
активация
Гибридная клетка должна быть активирована, чтобы происходили все процессы, связанные с развитием. Есть два метода, с помощью которых эта цель может быть достигнута: с помощью электрофузии или метода Рослина и с помощью микроинъекции или метода Гонолулу..
Первый состоит из использования электрошока. При применении тока импульсами или иономицином яйцеклетка начинает делиться.
Второй метод использует только импульсы кальция для запуска активации. Ожидается, что этот процесс займет разумное время, примерно от двух до шести часов..
Таким образом, начинается формирование бластоцисты, которая будет продолжать нормальное развитие эмбриона, при условии, что процесс был проведен правильно.
выгода
Одним из величайших применений клонирования является лечение заболеваний, которые нелегко излечить. Мы можем воспользоваться нашими обширными знаниями в области развития, особенно на ранних стадиях, и применить их в регенеративной медицине..
Клетки, клонированные в результате переноса ядерных соматических клеток (SCNT), вносят огромный вклад в процессы научных исследований, выступая в качестве модельных клеток для исследования причин заболеваний и в качестве системы для тестирования различных лекарственных средств..
Кроме того, клетки, полученные по этой методике, можно использовать для трансплантации или для создания органов. Эта область медицины известна как регенеративная медицина.
Стволовые клетки революционизируют способ лечения определенных заболеваний. Регенеративная медицина позволяет трансплантировать аутологичные стволовые клетки, устраняя риск отторжения со стороны иммунной системы пострадавшего.
Кроме того, его можно использовать для производства растений или животных. Создание идентичных реплик интересующего человека. Его можно использовать для воссоздания вымерших животных. Наконец, это альтернатива бесплодию.
Как это работает?
В настоящее время регенерация экстраполирована на нервные клетки. Некоторые исследователи считают, что стволовые клетки можно использовать для регенерации мозга и нервной системы..
недостатки
Этические проблемы
Основные недостатки клонирования проистекают из этических взглядов, связанных с процедурой. На самом деле, во многих странах клонирование юридически запрещено.
Со времени клонирования знаменитой овцы Долли в 1996 году многие споры окружили тему этого процесса, применяемого у людей. Несколько ученых приняли участие в этой трудной дискуссии, от ученых до юристов.
Несмотря на все преимущества этого процесса, люди, выступающие против, утверждают, что клонированный человек не будет обладать средним психологическим здоровьем и не сможет пользоваться преимуществами уникальной и неповторимой идентичности..
Кроме того, они утверждают, что клонированный человек будет чувствовать, что он должен следовать определенному образу жизни человека, который его создал, чтобы он мог поставить под сомнение свою свободную волю. Многие считают, что эмбрион имеет права с момента зачатия, и изменить его означает нарушение их.
В настоящее время был сделан следующий вывод: из-за плохой успешности процесса у животных и потенциальных рисков для здоровья как ребенка, так и матери, неэтично пытаться клонировать человека по соображениям безопасности..
Технические проблемы
Исследования на других млекопитающих позволили нам сделать вывод, что процесс клонирования приводит к проблемам со здоровьем, которые в конечном итоге приводят к смерти.
При клонировании теленка из генов, взятых из уха взрослой коровы, клонированное животное страдало проблемами со здоровьем. Всего через два месяца молодой теленок умер от проблем с сердцем и других осложнений..
С 1999 года исследователи отмечают, что процесс клонирования приводит к вмешательству в нормальное генетическое развитие индивидов, вызывая патологии. Фактически, клонирование овец, коров и мышей, о которых сообщалось, не было успешным: клонированный организм умирает вскоре после рождения.
В известном случае клонирования овцы Долли одним из наиболее заметных недостатков было преждевременное старение. Донору ядра, использовавшегося для создания Долли, было 15 лет, поэтому клонированная овца родилась с характеристиками организма того возраста, что привело к быстрому ухудшению.
Клонирование человека возможно, но может оказаться бесполезным. Дело не только в этике
Овечка Долли – не единственный удачный клон животного в истории. Учёные (гипотетически) уже способны клонировать человека. Что не так?
Возможности современной медицины увеличивают продолжительность жизни, но что если омолаживание организма и замена изношенных органов станет не сложнее ремонта машины? Отчасти эта идея раскрыта в художественном фильме Майкла Бэя «Остров», по сюжету которого клонирование человека к 2019 году превратилось в бизнес. Заказывая себе клона, клиент инвестирует в здоровую и долгую жизнь.
В реальном 2019 году клонирование человека запрещено, но выращивание человеческих органов больше не считается научной фантастикой. Inforomburo.kz разбирается, что такое клонирование, как развивается отрасль и можно ли клонировать человека.
С чего всё началось?
Деление у одноклеточных организмов и вегетативное размножение у растений – тоже своего рода клонирование. Самый близкий пример из мира животных – однояйцевые близнецы, эмбрионы которых формируются в результате расщепления одной яйцеклетки. У них почти одинаковая структура ДНК, но точными копиями их не назовёшь из-за разного набора мутаций и эпигенетических факторов.
Молодая наука эпигенетика утверждает, что активностью генов, не затрагивающих структуру ДНК, управляет окружающая среда и внешние условия, будь то рацион матери во время беременности или температура в детской комнате. Допустим, в период формирования плод не дополучил нужного количества пищи, и у него изменился метаболизм, потому что организм стал запасать пищевые ресурсы. Если он столкнётся с той же проблемой после рождения, новая привычка поможет выжить, но при благоприятных условия возрастёт риск ожирения и диабета в старости. Выходит, что даже природа не способная создать абсолютно точную копию живого существа. Способен ли на это человек? Идея о клонировании тревожит учёных больше века, но точную копию пока создать не удавалось, и даже приснопамятная овечка Долли – лишь приближенная версия оригинала.
В 1885 году немецкий эмбриолог Ханс Дриш получил два идентичных организма, разделив клетки морского ежа. Позже в 1962 году оксфордский профессор Джон Гёрдон доказал, что со временем ядро клетки не меняется и может дать жизнь новому организму. Он заменил ядро незрелой яйцеклетки лягушки на зрелое из клетки кишечника. В результате появился головастик. Год спустя на базе этих исследований британский биолог Джон Холдейн применил к животным термин «клон», который и вошёл в широкое употребление.
Благодаря открытию ядерного переноса, учёные смогли клонировать животных из эмбриональных клеток, но настоящим научным прорывом стало первое клонирование взрослой особи. В 1996 году шотландские эмбриологи Ян Вилмут и Кит Кэмпбелл «подсадили» соматическую (неполовую) клетку вымени взрослой овцы в яйцеклетку другого животного, предварительно удалив из неё ядро. Благодаря двойному набору генов, содержавшемуся в клетке «оригинала» полученная яйцеклетка не нуждалась в оплодотворении. Её просто подсадили в матку к третьей овце, которая и выносила плод. Так на свет появилась знаменитая овечка Долли. Для её создания учёным понадобилось 277 яйцеклеток, в которые были перенесены ядра клеток клонируемого животного, и только один из 29 эмбрионов не остановился в развитии.
В чём польза клонирования для человечества?
В науке распространены три вида клонирования: генетическое, репродуктивное и терапевтическое. В первом случае клонируются определённые гены или участки ДНК, а репродуктивное клонирование позволяет копировать животных, что уже превратилось в бизнес по созданию генетических копий домашних питомцев. Такая услуга обойдётся в 100-150 тысяч долларов, но не факт, что клонированное животное сохранит все качества и характеристике оригинала, даже цвет шерсти лишь отчасти зависит от ДНК.
Широкое применение репродуктивное клонирование может получить в животноводстве. В 2008 году в США управление по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA) признало мясо и молоко клонированных животных безопасным для человека. В Евросоюзе, напротив, в 2015 году ввели постоянный запрет на клонирование сельскохозяйственных животных и продажу пищевых продуктов из таких особей. Противники клонирования по обе стороны океана сомневаются в безопасности продукции из клонированных животных из-за недостаточной изученности технологии и её воздействия на организм клонов. Другой тормозящий фактор – дороговизна технологии.
Альтернативный вариант животного клонирования на благо общества придумали китайские власти. В 2019 году в Поднебесной клонировали полицейского пса с лучшими характеристиками для несения службы. Китайские учёные считают, что дрессировка его клона потребует меньше времени и затрат по сравнению с обычным щенком той же породы. Также технология помогла бы в сохранении редких видов животных, но не факт, что популяция клонов будет приспособлена к выживанию. В отличие от клонирования половое размножение обеспечивает обмен и создание новых генетических комбинаций, что поддерживает разнообразие и устойчивость видов в условиях непредсказуемой внешней среды.
Наибольший интерес представляет терапевтическое клонирование. В перспективе оно может упростить пересадку органов. Биологам уже удалось вырастить искусственную кожу и щитовидную железу, а эксперимент на мышах с дефицитом иммунитета показал, что иммунная система поддается восстановлению за счёт внедрения в организм эмбриональных столовых клеток. Этот строительный ресурс принимает форму клеток разных органов, тканей, крови и поддерживают иммунитет.
Законно ли разрушение эмбриона в медицинских целях?
В основе терапевтического клонирования лежит принцип ядерного переноса, благодаря которому появилась овечка Долли. Донорская яйцеклетка, объединённая с ядром соматической клетки, делится и образует бластоцисту – пузырь с эмбриональными клетками, необходимыми для выращивания органов и тканей. Спустя несколько дней из него формируется зародыш. Терапевтическое клонирование допускает выращивание эмбриона до двух недель. Столько нужно на формирование зачатков нервной системы.
В 2017 году учёные впервые получили из человеческого эмбриона здоровые стволовые клетки. Исследованием руководил биолог Шухрат Миталипов. С середины 90-х годов он работает в США и сотрудничал с Китом Кэмпбелом – одним из создателей овечки Долли. В интервью порталу Meduza биолог отметил, что трансплантация клеточных ядер чаще всего проводится с целью перепрограммирования клеток. Например, из клетки кожи можно сделать нейрон. Для этого учёные условно «стирают» клетке память, что также её «омолаживает».
«Мы брали клетку кожи, допустим, 70-летнего пациента, вынимали ядро и трансплантировали его в цитоплазму яйцеклетки. Свое ядро из яйцеклетки мы удаляли, но она все ещё «думала», что у неё остается именно оно. Потом мы давали стимул, и яйцеклетка с чужим ядром развивалась в ранний эмбрион. Затем мы получали из этого эмбриона эмбриональные стволовые клетки. Получается, что вот эта старая 70-летняя клетка кожи стала ранней эмбриональной клеткой, которой якобы всего 5 дней от роду. В основном все это нужно, чтобы понять, как клетка стареет. Можно ли повернуть время вспять? И конкретно в этом случае – да, мы можем повернуть время вспять. Не для целого организма, но для одной клеточки. Но иногда и этого достаточно, чтобы получить клеточную линию и затем уже делать новые клетки. Нейроны, клетки сердца и другие. И все они будут молодые. Они будут расти в чашке Петри, а затем мы сможем заменить ими устаревшие или мёртвые клетки в теле пациента», – рассказал в интервью Шухрат Миталипов.
В апреле 2019 израильские учёные первыми в мире напечатали живое сердце из человеческой ткани на 3D-принтере. Орган размером 2,5 сантиметра состоит из сосудов и клапанов, и будет пересажен животному в качестве эксперимента. Чтобы его напечатать, учёные преобразовали жировые клетки пациента в стволовые. Для сравнения, в 2015 году на МКС российский биопринтер напечатал щитовидную железу мыши, использовав эмбриональные клетки. Следующим шагом должна была стать печать человеческого органа, если бы в 2017 году в России не вступил в силу закон «О биомедицинских клеточных продуктах». Он запретил любые разработки клеточных продуктов за счёт прерывания развития эмбриона, даже если он создан в лабораторных условиях. Подобные ограничения действуют еще в 70 станах, что откладывает клонирование органов человека на неопределённый срок.