Что особенного в овечке долли
Овечке Долли исполнилось 20 лет: что с клонированием теперь?
Это был славный денек в Эдинбурге, Шотландия. Старые друзья и коллеги по научной стезе Иэн Уилмут и Алан Траунсон отправились в поход. Двадцать лет назад. Высоко над городом Уилмут признался, что у него есть секрет. В рамках крупного исследования, он и несколько его коллег успешно родили овцу в лаборатории — не из яйцеклетки и сперматозоида, а из ДНК, взятой из молочной железы взрослой овцы. Они клонировали млекопитающее.
Долли — самая известная овца в истории.
Первое клонирование
«Я был ошеломлен, — говорит Траунсон, который нынче — как и тогда — работает биологом в сфере стволовых клеток в Университете Монаш в Мельбурне, Австралия. Он вспоминает, как тяжело опустился на камень неподалеку. Денек был жаркий, но Траунсон почувствовал, как по его телу пробежал холодок: он осознал последствия. — Это изменило всё».
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Клонирование млекопитающего бросило вызов научной догме того времени. Успех породил мрачные и фантастические предсказания: людей начнут клонировать. Болезни исчезнут. Умерших детей будут рождать заново. Сегодня, спустя двадцать лет после рождения овечки Долли 5 июля 1996 года, влияние клонирования на фундаментальную науку превзошло все ожидания, тогда как в обществе не произошло практически никаких перемен, связанных с клонированием и с Долли, в частности.
Долли, по центру, первая клонированная овечка в мире
В 2016 году клонирование человека остается неосуществимым, не приносит научной выгоды и сопряжено с неприемлемым уровнем риска. Никто даже не думает о подобном подвиге. Клонирование животных также остается ограниченным, хотя, очевидно, развивается. Сельскохозяйственное клонирование используется в США и Китае с целью извлечения выгоды из генов нескольких необычных образцов, говорят ученые, но Европейский парламент проголосовал в прошлом году за запрет клонирования животых для еды. Один ученый в Южной Корее берет 100 000 долларов за клонирование домашних животных, но уровень спроса на такую услугу пока неясен.
Самое большое влияние, оказанное клонированием, по мнению ученых, проявилось в достижениях в области стволовых клеток. Биолог стволовых клеток Шинья Яманака говорит, что клонирование Долли побудило его начать разработку стволовых клеток, извлеченных из клеток взрослых — и это привело его к Нобелевской премии в 2012 году.
Что сказала овечка Долли ученым
Рождение Долли было преобразующим, поскольку доказало, что ядро взрослой клетки обладает всей необходимой ДНК для рождения другого животного, говорит биолог стволовых клеток Робин Ловелл-Бедж, глава отделения биологии стволовых клеток и развивающей генетики в Института Фрэнсиса Крика в Лондоне. До этого исследователи извлекали взрослых лягушек из эмбриональных клеток лягушек, либо эмбриональные стволовые клетки у взрослых — и на этом их развитие зашло в тупик.
«Долли была первым примером того, что можно взять взрослую клетку и получить взрослого, — говорит Ловелл-Бедж. — То есть, можно перепрограммировать ядро взрослой клетки обратно в эмбриональное состояние».
Долли умерла 14 февраля 2003 года в возрасте шести лет от легочной инфекции, весьма распространенной среди животных, которым не дают выходить на улицу. Это никак не было связано с тем, что овечку клонировали, говорит Уилмут.
Из чего сделали овечку Долли
Овечка, сделанная из клеток молочной железы, была названа в честь Долли Партон, американской певицы, известной своей большой грудью, ну и голосом тоже. «Это не было непочтительно к этой женщине и к женщинам в целом, — говорит Уилмут. Нет, это помогло гуманизировать исследовательский проект, который в противном случае мог быть оторванным от повседневной жизни. — Наука и ее презентации иногда выглядят ужасно серьезными. Думаю, для нас это было хорошо — мы стали больше похожи на людей».
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Уилмут полагает, что рождение Долли могло быть счастливой случайностью. Он и его коллеги пытались сделать клонов из фетальных клеток и использовали взрослые клетки для экспериментального контроля — не ожидая, что они произведут собственные эмбрионы. «Мы не ставили перед собой задачу клонировать взрослые клетки. Мы планировали работать, в идеале, с эмбриональными стволовыми клетками или чем-то похожим, — говорит Уилмут. — Успех в работе со взрослыми клетками стал неожиданным бонусом».
Изначальной целью исследования было использовать систему производства молока у животного как фабрику для производства белков для лечения заболеваний людей. Но интерес к этой идее пошел на спад вместе с распространением недорогих синтетических химвеществ.
Уилмут считает, что клонировать человека можно — но не нужно. Техника клонирования, благодаря которой появилась Долли, не сработала на приматах. Он полагает, что достичь этой цели можно с использованием других методов, но настроен категорически против клонирования человека.
«Просто то, что это может сработать, не значит, что мы должны это сделать, — говорит он. — Вероятнее всего, мы столкнемся с проблемами при рождении, при родах». Например, одна из овец в его лаборатории, которую клонировали вскоре после Долли, обзавелась проблемами с легкими, которые вскоре привели к ее кончине.
«Я не хотел бы стать человеком, который клонировал бы ребенка, а потом взглянул на него и сказал: очень жаль». С последними достижениями в области редактирования генов необходимость клонирования еще больше ушла на задний план. Теперь заниматься ею причин еще меньше, чем раньше.
Траунсон полагает, что должен быть большой рынок клонированных эмбрионов скота.
Если иметь технологии, то клонировать можно кого угодно.
Зачем может пригодиться клонирование
В 2008 году правительство США решило, что нет никакой разницы между клонированными и неклонированными коровами, козами и свиньями, поэтому разрешило заниматься этим, но по большей части для выведения породы, а не для мясопроизводства. Китайская компания Boyalife Group планирует производить по меньшей мере 1 000 000 голов клонированного скота — это немного, если взглянуть на общее число животных, которых ежегодно забивают в этой стране.
Теоретически, клонирование можно использовать для возвращения исчезающих видов. Обсуждалось даже его применение для восстановления шерстистых мамонтов, гигантских панд и даже неандертальцев — эти мысли Ловелл-Бедж отбрасывает как «весьма глупые». Траунсон говорит, что у него еще остался тайник с образцами кожи северных вомбатов, которые хранятся в жидком азоте, на случай, если кто-нибудь захочет восстановить численность вида. Однако клонирование требует взрослой клетки. Для создания клона необходимо исправное ядро, которого нет у большинства вымерших видов.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Некоторые ученые в настоящее время используют методы клонирования для производства эмбриональных стволовых клеток, тем самым избавляясь от необходимости собирать новые эмбрионы. Так называемая пересадка ядра соматической клетки может помочь ученым лучше понять ранний эмбриогенез человека и биологию стволовых клеток, по мнению Пола Нопфлера, биолога из Калифорнийского университета в Дэвисе, который не принимал участия в клонировании Долли. Нопфлер говорит, что не видит «никаких мгновенных терапевтических выгод в этой работе, но в будущем это может измениться».
Идея клонирования умершего любимого — человека или домашнего питомца — не находит широкой поддержки нигде, отчасти потому, что на поведение индивида влияет окружающая среда. Генетика может быть идентичной, но будет ли новый клон все тем же любимым индивидом? Ловелл-Бедж считает, что единственная возможная причина клонирования домашнего животного может заключаться в особых свойствах — например, в тонком чутье или в дорогой породе — да и то, непонятно, будет ли это чутье врожденным или приобретенным навыком. Но клонировать человека… Он считает, что мы никогда на пойдем на это.
Овечья доля. Зачем клонируют животных и правда ли, что клоны рождаются старыми
Овечка Долли. Фото: The Roslin Institute, The University of Edinburgh
Клоны рождаются старыми?
Овечка Долли появилась на свет 5 июля 1996 года. Ее назвали в честь певицы Долли Партон, чьи пышные формы часто становились предметом обсуждения в прессе. По словам Иэна Уилмута, одного из создателей Долли, эта идея пришла в голову двоим работникам, которые заботились о суррогатной матери знаменитой овцы при родах и задумались о том, что клетки для клонирования были взяты из молочной железы.
Долли со своим потомством.
Это предположение подтверждало и молекулярное исследование тканей овцы, проведенное, когда ей был год от роду. Ученые обнаружили, что уже в этом возрасте ее теломеры — участки ДНК, которые находятся на концах хромосом и укорачиваются на протяжении жизни при делении клеток — на 20% короче, чем должны быть у овцы ее возраста.
Однако у Долли были четыре сестры — овцы, клонированные из клеток той же овцы-донора, что и Долли. Они появились в 2005—2007 годах и пребывают в добром здравии, несмотря на солидный возраст, опровергая идею об обязательном раннем старении клонов.
Овцы, клонированные из тех же клеток, что и овечка Долли. Фото: The University of Nottingham
Что же касается Долли, то ученые не знают, почему ей так не повезло со здоровьем. Одно из предположений — методика клонирования в ее время была менее совершенной: Долли была единственной удачной из 277 попыток клонирования. Сейчас успех в подобных экспериментах может достигать 10%.
Технология клонирования
История клонирования началась задолго до овечки Долли. В 1885 году немецкий биолог Ханс Дриш обнаружил, что, если разделить эмбрион морского ежа на стадии, когда он состоит из двух клеток, из каждой вырастет по целому ежу.
Долли не стала и первым животным, клонированным из взрослой клетки. Джон Гердон проделал это в 1962 году с лягушкой. Его эксперимент, как и клонирование Долли, основывался на технологии пересадки ядер соматических клеток: ядро, содержащее ДНК, выделяют из клетки взрослого животного и помещают в яйцеклетку другого животного (того же вида) с предварительно удаленным ядром. В новой обстановке ядро клеток «репрограммируется» — ДНК теряет эпигенетические модификации, которые она приобрела в процессе превращения эмбриональной клетки в клетку определенной ткани, и снова может быть использована для выращивания нового организма. Благо, каждая клетка в организме (кроме половых) содержит полный набор его генов вне зависимости от того, частью какой ткани она является. Затем собранную таким образом яйцеклетку подсаживают суррогатной матери.
Главное, что показал эксперимент Гердона, а затем и клонирование Долли, — клетка ткани взрослого организма может при определенных условиях вернуться в эмбриональное состояние. За это Гердон получил Нобелевскую премию вместе с японцем Синъей Яманакой, который придумал более простой способ перепрограммировать взрослые клетки в стволовые. Такие клетки могут использоваться для выращивания различных тканей или даже органов.
Зачем клонируют животных
После Долли из взрослых клеток клонировали мышей, коров, коз, свиней, лошадей, собак (афганских борзых), хорьков, мулов, буйволов и верблюдов — клонирование стало отработанной технологией.
Первый клонированный верблюд, 8 июня 2009 года. Фото: Nisar A. Wani et al., Biol Reprod. 2010;82(2):373−379. doi:10.1095/biolreprod.109.81 083
Разводить животных таким образом, конечно, не имеет смысла, разве что клонировать особо ценных быков или жеребцов-производителей. Однако комбинирование техники клонирования с методами генетического редактирования позволяет получать скот с новыми признаками. Например, недавно китайские ученые вывели коров, устойчивых к туберкулезу. Другие примеры — безрогий скот и коровы, которые не болеют бешенством, или свиньи, устойчивые к вирусу свиного репродуктивного и респираторного синдрома.
Ученые развенчали миф о предрасположенности овечки Долли к артриту
Чучело овечки Долли в Королевском музее Шотландии
Овца Долли, первое клонированное млекопитающее, появилась на свет в 1996 году в Шотландии в лаборатории Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла в Рослинском институте. Ядро соматической клетки из вымени ее «матери» пересадили в освобожденную от ядра цитоплазму яйцеклетки другой овцы, в результате чего необходимый двойной набор хромосом, который обычно достается ребенку от отца и матери, у Долли был получен только от матери. Долли являлась генетической копией своей матери (если не считать ДНК митохондрий, которые были в яйцеклетке суррогатной матери — поэтому о том, считать ли Долли настоящим клоном одного-единственного существа, можно спорить). Интересно, что на момент пересадки матери уже не было в живых, и ее клетки хранились замороженными в жидком азоте. В ходе эксперимента были использованы 227 яйцеклеток, десятая часть из которых развилась до состояния эмбрионов, из которых, в свою очередь, выжил только один. Эксперимент считался настоящим прорывом в естественных науках.
Вопрос о том, не вызывает ли клонирование развития непредвиденных заболеваний, ассоциированных именно с клонированием, занимает ученых уже давно и связан со многими опасениями и мифами, касающимися данной области. Ученые Ноттингемского университета решили более детально исследовать, что именно произошло с Долли, хотя данных клинических и радиографических анализов, к сожалению, в институте не сохранилось. Вообще, об артрите Долли официально говорили всего лишь один раз, на одной конференции, и упоминался при этом один сустав.
Ученые исследовали четырех клонов, полученных из той же клеточной линии, что и Долли. На 2016 год им было уже восемь лет. Радиографический анализ показал, что у всех них есть артрит, но не тяжелый: у троих форма была признана легкой, у одной особи — средней степени тяжести. После этого ученые сделали радиографический анализ скелета Долли, а также ее дочери Бонни, зачатой естественным путем, и Меган и Мораг — первых двух овец, клонированных из дифференцированных клеток, но эмбриональных (в отличие от Долли, для создания которой брали клетки взрослого животного). Результаты сравнивали с обычными, неклонированными овцами. Выяснилось, что у Долли, в частности, на момент смерти не было остеоартрита в плечевых, запястных и скакательных суставов, и степень тяжести болезни ее соответствовала среднему состоянию неклонированных овец. У Бонни и Меган, умерших в гораздо более старшем возрасте, форма артрита была существенно тяжелее. Авторы отмечают, что для составления совершенно полной картины артрита требуется дополнительный анализ суставных капсул, синовиальных выстилок суставов, мышц животных и так далее, однако в их распоряжении были только скелеты давно умерших животных. Тем не менее, данные по этим скелетам позволяют понять меру распространения заболевания по организму и сделать соответствующие выводы.
Авторы заключают, что ни у Долли, ни у современных клонов не было сколько-нибудь необычного уровня предрасположенности к артриту, что риски в этом случае не отличаются от рисков обычных взрослых овец, и что возраст клона здесь не принципиален.
А о выращивании искусственных эмбрионов без яйцеклеток можно прочитать здесь.
25 лет самому известному генетическому эксперименту: каковы последствия
Самому известному генетическому эксперименту в истории исполнилось 25 лет. Летом 1996 года на свет появилась овечка Долли первое клонированное млекопитающее. Это событие без преувеличения стало началом новой эры. Койоты, собаки, верблюды из клонированных животных сейчас можно собрать целый зоопарк. Пойдет ли научное сообщество на следующий шаг клонирование человека?
В 1996 году свершилась революция. Овечка Долли первое млекопитающее, клонированное из неполовой клетки. Это событие взбудоражило общество.
Билл Эллерз, представитель Демократической партии от штата Мичиган: «Будут последствия моральные и этические. Не думаю, что все ограничится патентами. Государства должны урегулировать вопросы клонирования».
Этично или нет создание копии уже мертвого существа? Но вот такие клоны уже продолжают свой род естественным образом.
Нисар Ахмад Вани, научный руководитель Центра репродуктивных биотехнологий: «Мама первый клон верблюда. Клетки были взяты у забитого животного. Теперь мы знаем, что такие клоны способны давать потомство».
Но возникают и побочные эффекты. Один из пионеров ГМО Рудольф Йениш ярый противник клонирования человека.
Рудольф Йениш, молекулярный биолог, генетик, профессор Массачусетского технологического института: «Фенотип клона отражает накапливающиеся ошибки в генах. Поэтому клоны нередко страдают от генетических заболеваний. Долли в этом смысле яркий пример она выжила, но была явно нездорова и умерла намного раньше обычного».
Проблемы отчасти решили. Первая CopyCat счастливо прожила внушительные 19 лет. А с появлением первого стало понятно, что до копирования человека один шаг.
Шон Паттисон, профессор медицинского права и этики Даремского университета: «В одних странах запретили клонирование, в других разрешили только до эмбриональной стадии в научных целях. У некоторых нет четкого закона. Но пока я не знаю страну, способную клонировать человека, где это не было бы запрещено».
Но есть и менее спорные направления исследований. Жеребенок, клонированный из замороженных на 40 лет клеток лошади Пржевальского, доказал реальность сохранения исчезающих видов. А как насчет уже вымерших?
Елена Григорьева, ведущий научный сотрудник международного центра «Молекулярная палеонтология» СВФУ им. М. К. Аммосова: «Клонирование мамонта является одной единой мечтой для всех биотехнологов мира».
Совместный с Кореей проект воссоздания мамонта в стадии поиска: нужна неповрежденная клетка, способная делиться. Материала из вечной мерзлоты много, ученые верят, что рано или поздно чудо случится, а пока воссоздают других животных. Якутская охотничья лайка порода, которую чуть было не потеряли.
Дмитрий Иванов, хозяин : «Она получается не мама и не папа. Это точная копия моего щенка. Даже видно у нее отрезали кусочек уха. Из этого уха сделали вот этого щенка».
Почти пять лет пес живет счастливой собачьей жизнью, ходит на охоту и вносит посильный вклад в восстановление породы.
Но клонирование уже давно не только воссоздание уникальных животных, оно ставится на поток. То, что не вполне укладывается в голове, помещается в контейнере с жидким азотом. 430 клонов. В каждой соломинке от одного до пяти эмбрионов.
Вадим Лисин, эмбриолог: «Мы сделали копию того, что сделала природа. Просто скопировали и все».
Пять клонов уже родились. Марта и Квитка точные копии лучшей в стаде коровы номер 25652. Сходство поразительное, даже пятнышко на шее, животные идентичны. Разработали технологию, собственное оборудование, программы, отслеживающие, правильно ли делятся клетки.
Глеб Немковский, руководитель разработки «Артэмбриоген»: «Мы можем оценить, насколько корректно или некорректно происходит деление, насколько корректно происходит формирование эмбриона. В данном случае мы видим такой хороший эмбрион. Вот я не могу сказать только, Марта это была или Квитка».
Но зачем с такими сложностями делать то, что и так может каждая буренка?
Владимир Беляков, основатель разработки «Артэмбриоген»: «Ценное животное это некое чудо природы, чудо селекции. Если этим занимается селекционер, это очень напряженная природа, она длится десятилетия. Клонирование позволяет получить генетическую копию уже в первом поколении».
То, что 25 лет назад было чудом, стало почти прозаическим. Не ожившие динозавры, а сельскохозяйственные животные. Не армия клонов, а лечение болезней. Но, пожалуй, это и к лучшему.
Долли (овца)
Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых дифференцированных (соматических) клеток, а не из половых (гамет) или стволовых. Самого исходного животного (прототипа) на момент клонирования уже не существовало. А часть его клеток, необходимая для эксперимента, была своевременно заморожена и хранилась в жидком азоте, чтобы сохранить и передать генетический материал.
Эксперимент был поставлен Яном Вилмутом (англ. Ian Wilmut ) и Кейтом Кэмпбеллом (англ. Keith Campbell ) в Рослинском институте (англ. Roslin Institute ), в Шотландии, близ Эдинбурга в 1996 году. Эксперимент считается прорывом в технологиях, сравнимым с расщеплением атома.
Сама Долли стала самой известной овцой в истории науки. Она прожила 6,5 лет и оставила после себя 6 ягнят. Долли была усыплена в 2003 году.
Содержание
Клонирование Долли
Попытки создать полноценные клоны теплокровных животных предпринимались ещё до успеха с Долли. Среди таких — получение овец Меган (англ. Megan ) и Мораг (англ. Morag ), созданных той же группой исследователей. Но, в отличие от Долли, эти овцы были получены из эмбриональных клеток. Статья о них была опубликована в журнале Nature в 1996 году. [2] Тот эксперимент был важным шагом на пути к получению полноценного клона из взрослых животных.
Долли — первое теплокровное животное, которое было получено из ядра взрослой (соматической), а не половой или стволовой клетки. В естественных условиях каждый организм сочетает генетические признаки отца и матери. В случае с Долли генетический «родитель» был только один — овца-прототип.
В ходе эксперимента одна из соматических клеток (замороженная клетка вымени) уже умершей к тому времени овцы послужила источником генетического материала, который был соединён с половой клеткой (ооцитом) другой овцы. Собственный генетический материал из последней был полностью удалён. [3] Сформированная таким образом яйцеклетка, содержащая генетический материал только первой овцы, была выношена овцой-суррогатной матерью. В результате родился ягнёнок, ставший известным как Долли. И была доказана возможность клонирования теплокровных животных, включая и уже умерших, если от них остался необходимый генетический материал.
Долли родилась 5 июля 1996 ( 19960705 ) в Шотландии. В начале у неё не было даже имени. Ей был присвоен только лабораторный идентификационный номер 6LL3. Имя Долли (англ. Dolly — Куколка ) появилось позже, по предложению одного из ветеринаров, помогавших учёным при её рождении. В имени Долли скрыта тонкая ирония. Сама овца получена из клетки вымени. Американская певица Долли Партон любила акцентировать внимание на своём крупном бюсте. В честь неё и назвали Долли. [6]
Долли жила как самая обычная овца. Умела выпрашивать лакомство у людей и родила шестерых ягнят. Её первый ягненок, Бонни, родился в апреле 1998 года. В следующем году родились ягнята Салли и Рози. А затем Долли родила тройню — Люси, Дарси и Коттон.
С осени 2001 года у Долли был обнаружен артрит, ей стало трудно ходить. Но заболевание успешно лечили противовоспалительным препаратом.
Долли стала самой известной овцой в истории науки. 9 апреля 2003 года чучело Долли было выставлено в Королевском музее Шотландии (англ. Royal Museum of Scotland ). А первые клонированные овцы, которым был введён человеческий ген, были названы похожими на неё именами — Полли и Молли.
Развитие и значение эксперимента
В последующем были клонированы из исходного материала (клетки молочной железы) ещё четыре овечки, которые также носят клички Dollies. Эти овечки под наблюдением, они находятся в полном здравии, признаков каких-либо болезней пока не выявлено (на конец 2010 года им уже исполнилось 3,5 года).
В дальнейшем британскими и другими учёными были проведены эксперименты по клонированию различных млекопитающих, включая лошадей, быков, кошек, собак. В них также использовалась технология замещения ядер ооцита ядрами соматических клеток, взятых у живых взрослых теплокровных животных (мышь, коза, свинья, корова). Также проводились эксперименты по той же технологии с клонированием замороженных мёртвых животных. [8] Но именно удача с Долли давала учёным обоснованные надежды на успех.
Клонирование может быть использовано как для сохранения вымирающих видов, так и для воспроизводства трансгенных, искусственных видов и пород. Но такие простые методы, как те, что применялись при получении Долли, не могут решить проблему генетического многообразия. Для её решения необходимо разрабатывать более дорогие и гибкие подходы.
Реакция общества
Успех эксперимента с Долли вызвал моментальную и обширную реакцию общества. Диапазон мнений был очень широк: от уподобления удачи сотворению Евы из ребра Адама до трудов доктора Франкенштейна, способных погубить весь человеческий род.
Со стороны учёных вне оспаривания самого факта удачного опыта критиковались его невысокая эффективность (выжила только 1 из 277 яйцеклеток) и недостаточная чистота — научный подход требует устойчивой повторяемости опыта и анализа большего массива результатов. Но последующие успехи в клонировании других животных отчасти ослабили эту критику, показав неслучайность успеха в эксперименте с Долли.
В СМИ, массовой культуре и искусстве тема клонирования стала обсуждаться и обыгрываться сразу же и очень разнообразно. Клонирование Долли очень широко обсуждалось в США, в прессе и на телеканалах. В фильмах и компьютерных играх клоны не только животных, но даже и людей перестают быть необычным или исключительным персонажем.
Клонирование Долли поставило перед обществом ряд этических и философских вопросов. Последнее связано прежде всего с тем, что по прогнозам некоторых учёных оставалась дистанция лишь в десяток лет до клонирования человека.
Правительства некоторых стран [каких?] ограничили финансирование и поддержку исследований по клонированию. А парламенты запретили исследования и разработки, прямо нацеленные на клонирование человека.