Клонирование организмов. Основы технологии клонирования Клонирование организма

1. Клонирование животных

Термин "клон" происходит от греческого слова «klon», что означает веточка, побег, отпрыск. Клонированию можно давать много определений, вот некоторые самые распространенные из них, клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путём бесполого размножения, причём потомок при этом генетически идентичен своему предку.

Собственно процесс клонирования можно разделить на несколько стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из нее микроскопической пипеткой вытягивается ядро. В безъядерную яйцеклетку вводят другую, содержащую ДНК клонируемого организма. С момента слияния нового генетического материала с яйцеклеткой, как ожидается, должен начаться процесс размножения клеток и рост эмбриона. Подобные ожидания основываются, по крайней мере, на двух явных научных мотивациях. Первой является желание выяснить, насколько нетронутым остается генетический материал в процессе развития организма, имеющего характерную судьбу. Вторая мотивация состоит в том, насколько факторы цитоплазмы самой яйцеклетки совместимы с привнесенным в нее для перепрограммирования генетическим материалом - например, имеет ли значение тот факт, что чужие гены и собственные гены митохондрий яйцеклетки различны? Подобных вопросов возникает множество. Обратимся к истории исследований попыток клонирования животных.

Овечка Долли

В феврале 1997 года человечество было потрясено известием из шотландского Института Рослина о рождении и нормальном развитии первого млекопитающего, полученного путем переноса ядра, или, проще говоря, клонирования, - овечки Долли. Пожалуй, это событие произвело эффект, сходный с сообщением об изобретении ядерной бомбы или о возникновении телевидения.

Сначала из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Затем клетка была помещена в эмбриональное окружение, называемое ооцитом, чтобы произошла перестройка генетической программы на развитие эмбриона. Тем временем из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы - суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы - донора клетки молочной железы.

Слух, распространявшийся с неимоверной скоростью чуть ли не с момента объявления о существовании Долли, заключался в том, что клонированная овца стареет в несколько раз быстрее своих «нормально рожденных» родственников.

Эти данные, как оказалось, во многом соответствуют действительности. Согласно одному из наиболее вероятных объяснений этого феноменально быстрого старения является гипотеза, что оно происходит в силу запрограммированного ограничения количества делений и продолжительности жизни каждой клетки высших организмов. Разговоры о нарушениях репродуктивных способностей у Долли вообще не имеют под собой.

Никаких реальных оснований, поскольку она уже как минимум дважды благополучно разрешилась от бремени, родив своего первенца Бонни на втором году жизни, а еще год спустя - троих здоровых ягнят.

Овечка Долли прожила 6 по большей степени мучительных лет.

Клонирование 5 поросят

В 2000 году британские ученые, клонировавшие овцу Долли, создали этим же методом пять поросят. Специалисты компании PPL Therapeutics провели операцию в американском городе Блэксбург. За основу были взяты клетки взрослой свиньи.

Все выведенные поросята - самки, и все они здоровы.

Специалисты полагают, что таким образом в будущем можно будет производить свиней, органы которых впоследствии используют для пересадки людям. Ожидается, что первые эксперименты в этой области ученые будет проводить в течение четырех лет.

Достаточно больше перспективы перед нами открывает возможность клонирования, но так же перед нами постают множество споров и разногласий.

2. Терапевтическое клонирование

Что касается клонирования человека, данный процесс запрещен законом во многих странах в связи с многими аспектами.

Но сyществует такой вид клонирования, как терапевтический. В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, (замена ядра клетки, исследовательское клонирование и клонирование эмбриона), состоящий в изъятии яйцеклетки из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры (митозов культуры), данная клетка образует блацисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму.

Цель данной процедуры - получение стволовых клеток. генетически совместимых с донорским организмом.

Можно ли в специальных условиях воспроизвести генетически точную копию любого живого существа? Символом первого клонированного млекопитающего (1996 год) стала овца Долли, страдавшая на протяжении жизни воспалением легких и артритом и насильственно усыпленная в возрасте шести лет - возрасте, равном примерно половине средней жизни нормальной овцы. Клонирование животных оказалось не таким простым в исполнении, как растений.

В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток.

2.1 Перспектива терапевтичекого клонирования

Стволовые клетки, полученные путем терапевтического клонирования, применяются для лечения многих заболеваний. Кроме этого, в настоящее время ряд методов с их использованием находятся на стадии разработки (лечение некоторых видов слепоты, повреждений спинного мозга и др.)

Данный метод часто вызывает споры в ученой среде, под вопрос ставится термин, описывающий созданную бластоцисту. Некоторые считают, что неверно называть это бластоцистой или эмбрионом, так как оно не было создано оплодотворением, но другие утверждают, что при соответствующих условиях из него может развиться плод, и, в конечном счете, ребенок - поэтому уместнее называть результат эмбрионом.

Потенциал для применения терапевтического клонирования в области медицины просто огромен. Некоторые противники терапевтического клонирования выступают против того факта, что данная процедура использует человеческие эмбрионы, при этом разрушая их. Другим же кажется, что подобный подход инструментализирует человеческую жизнь или, что тяжело будет разрешить терапевтическое клонирование, не разрешая при этом репродуктивного клонирования.

3. Значение клонирования

В настоящее время с методами генной инженерии и, в частности, клонирования связано множество надежд и в области лечения неизлечимых ранее болезней, репродукции и трансплантации органов, и в области искусственного зачатия, борьбы с инвалидностью и врожденными пороками… Проводится все больше экспериментов по выращиванию млекопитающих и последующей пересадке их органов человеку. Совсем недавно в Южной Корее удалось клонировать поросенка, генетически измененные клетки которого способны на 60-70% снизить угрозу отторжения органов иммунной системой человека при трансплантации. А в свете проблемы, связанной с неспособностью иметь детей, методы искусственного оплодотворения получили широкую поддержку в обществе. Что касается самого клонирования, то оно позволяет проводить те же процедуры, обходясь генофондом лишь одного из родителей, что часто бывает необходимо в случае предрасположенности одного из родителей к серьезным заболеваниям.

Пересадка клеток поджелудочной железы позволит избавить больных сахарным диабетом от постоянных инъекций инсулина и необходимости соблюдения строгой диеты. Об этом на конференции в Чикаго доложил британский хирург Джеймс Шапиро, успешно проведший первые восемь операций.

Очищенные клетки поджелудочной железы здоровых доноров вводили больным сахарным диабетом внутривенно. Эти клетки задерживались в печени, где они продолжали вырабатывать инсулин. У восьми больных в возрасте от 29 до 53 лет в ближайшие сроки после операции исчезла потребность в инъекциях инсулина.

Представитель Британской диабетологической ассоциации Билл Хартнет считает новый метод лечения чрезвычайно перспективным, но предостерегает от поспешных выводов, поскольку результаты пересадки клеток пока не опубликованы. Больные после этой операции должны постоянно принимать иммунодепрессанты для предотвращения отторжения пересаженных клеток. Развитие метода клонирования позволит в будущем решить проблему получения достаточного количества клеток поджелудочной железы, заявил Джеймс Шапиро на конференции Американского общества трансплантологов.

Технологии клонирования были впервые применены для спасения исчезающих видов животных. Уже в следующем месяце ученые ожидают рождения на свет детеныша гаура (разновидности азиатского вола), которого выносила обыкновенная корова. Сам зародыш был создан в лаборатории из яйцеклетки коровы и генов, взятых из кожи гаура.

С другой стороны, часто поднимается вопрос о том, что клонирование может сократить генетическое разнообразие, сделав человечество более уязвимым, например, к эпидемиям, что приведет, по самым пессимистичным прогнозам, к гибели цивилизации.

Клонирование - это, методы получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. В наши дни термин “клонирование” как правило используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Экземпляры которые появились в результате бесполого размножения по определению генетически одинаковые, но и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, которая обусловлена случайными мутациями или создаваемую искусственно в лаборатории.

Что такое клон?

По научному клон (от греческого klon - ветвь, отросток) - «это ряд следующих друг за другом поколений наследственно однородных потомков одной исходной особи (растение, животное, микроорганизм), которые образуются в результате бесполого размножения». Классическим примером такой вегетации может послужить размножение амебы, клетка которой делится, а каждая из 2-х образовавшихся делится снова, образуя 4, и т. д. В основе методики клонирования лежит модель размножения, при которой внутри клетки происходит деление генетического материала.

Клон - не ксерокопия или двойник человека

Большинство людей толком и не представляют, как происходит сам процесс клонирования. Мало того, многие думают, что клон животного или человека это как ксерокопия: раз - и из лаборатории вышел ваш (или чей-то) готовый двойник.

Раз способом клонирования возможно копирование живых организмов, вегетативным (неполовым) путем выращивать клоны-копии живых существ, в том числе и млекопитающих, к классу которых относятся и люди, то клон человека, таким образом, - это просто идентичный близнец другого человека, отсроченный по времени. Скажем, для того чтобы получить клона человека в возрасте, к примеру, 40 лет, надо, чтобы прошли эти 40 лет.

Но научно-фантастические романы и фильмы создали у людей впечатление, словно человеческие клоны окажутся мрачными , монстрами. Это, конечно, не так.

Клоны людей будут обычными человеческими существами. Их станет вынашивать обычная женщина на протяжении 9-ти месяцев, они родятся и будут воспитываться в семье, как и любой другой ребенок. Клон-близнец будет на несколько десятилетий моложе своего оригинала, потому нет опасений, что люди могут их перепутать. Клон не сможет унаследовать ничего из воспоминаний оригинального индивида. То есть, клон - это не ксерокопия или двойник человека, а младший идентичный близнец. Ничего опасного в этом обстоятельстве нет.

Что ожидать от клонирования

Как было сказано выше, многие думают, что клонирование может привести к созданию людей-монстров или уродов. Но клонирование - это не генная инженерия, которая в действительности способна создавать монстров. Во время клонирования ДНК копируется, как результат появляется человек - точный близнец существующего индивида и, следовательно, не урод.

Что важно - у каждого клона, как бы там ни было, будет хотя бы один родитель - мать, выносившая и родившая его, и, как следствие, родившийся ребенок с юридической точки зрения ни чем не будет отличаться от других детей.

Теперь становится понятным, что ни сейчас, ни в скором будущем нашу планету не наводнят толпы клонов-гениев, нигде не появятся армии солдат-клонов, никто не сможет создать клонов-рабов, гаремы из клонов-наложниц и т. п.

Зачем нужно клонировать человека?

Тут имеются как минимум две веские причины: чтобы дать возможность семьям зачать детей - близнецов выдающихся личностей, и чтобы бездетные семьи могли иметь детей.

Ответ на первый взгляд простой, однако у самой проблемы имеется множество подводных камней. Казалось бы - почему не разрешить клонировать знаменитых ученых, представителей творческой интеллигенции, спорта? Стоило бы клонировать всех Нобелевских лауреатов ради того будущего вклада, который их близнецы смогли бы привнести в науку.

Но клон, к примеру, Альберта Энштейна, по факту, будет в любом случае являться родственником всех потомков великого ученого. И вот большой вопрос, как они могут отнестись к тому, что на свете появился их родственник, внешне как две капли воды похожий на их гениального предка, но при этом из-за разного воспитания, образования и прочего вдруг после 18-ти лет захочет стать не физиком, а скажем… сапожником! А ведь весь мир будет ждать от дубля Энштейна гениальных открытий.

Также и с другими выдающимися деятелями. Практически нельзя рассчитать, какое событие в жизни, к примеру, Махатмы Ганди или Жюля Верна подтолкнуло первого возглавить борьбу индийцев за независимость, а второго - стать известным писателем-провидцем.

Или еще похлеще - сбросятся, скажем, все поклонники , соберут деньги и заплатят за клонирование своего кумира, а новая секс-дива посмотрит вокруг и скажет: «Боже, в каком мрачном мире я родилась! Ухожу в монастырь». И все…

Следует заметить, по данным исследований службы Гэллапа, 9 из 10-ти американцев считают, что клонирование человека, если это в ближайшее время станет возможным, должно быть запрещено, а 2/3 американцев выступают против клонирования животных.

Мы живем в обществе, в котором мнение большинства может оказаться решающим, да еще ко всему это мнение можно легко сформировать при помощи современных PR-технологий. И тогда ребенок - клон выдающейся личности с самого детства станет заложником репутации своего давно умершего близнеца, а это уже прямое нарушение прав человека на целый ряд свобод.

Таким образом, единственно реальный и обусловленный довод в пользу клонирования - это желание родителей, потерявших своего ребенка, воссоздать, или, точней, возродить свое чадо.

И такого рода прецедент уже имеется - некая американская компания «Клонэйд» уже сейчас намеревается приступить к выполнению заказа одной семейной пары клонировать их умершую в 10-ти месячном возрасте дочь. Оплата предстоящей операции в сумме 560 тыс. долларов произведена, работы вроде бы уже ведутся. Со слов руководителя проекта, у компании имеется множество других заявок.

Клонирование и мнение церкви

Если с людскими законами вроде бы все в порядке, то вот закон Божий решительно против клонирования.

За запрет клонирования людей выступают представители практически всех мировых религий. Исследования ученых по клонированию живых существ и человека подрывают в сознании верующих идею Божественного творения всего сущего на Земле, оскорбляют личность и институт брака.

О непримиримой позиции Католической Церкви, которая насчитывает в мире больше миллиарда последователей, в отношении клонирования человеческих органов и самого человека, заявлял и Папа Римский Иоанн Павел II в своем выступлении еще в августе 2000 г. на Международном конгрессе специалистов по трансплантации в Риме.

Так что ученые, которые замахнулись на божественное, сильно рискуют. Как минимум - быть отлученными от церкви, а как максимум… Религиозных фанатиков много, и погромы в лабораториях - это еще не самое страшное, на что они способны.

«За» и «против»

Опытным путем удалось установить, что даже копирование ДНК не дает возможности получить идентичное живое существо. Так, к примеру, у клонированной кошки был другой окрас, чем у ее матери – донора генетического материала. Многие считали, что эта технология даст возможность «воскрешать» домашних любимцев, наиболее смелые надеялись даже воспроизводить умерших людей.

Рассматривать клонирование, как отрасль репродуктивной медицины, в наши дни никто не берется. А вот развивать ее потенциал в терапевтической области возможно. Если следовать исключительно таким путем, то количество противников клонирования резко уменьшается. Для этого можно рассмотреть все нюансы, затрагивающие процесс под названием клонирование.

«За» и «против» вкратце можно изложить так. К главным преимуществам относятся открывающуюся возможность лечения многих серьезных заболеваний, восстановления пострадавшей от ожогов кожи, замены органов. Однако противники настаивают на том, что надо не забывать о моральной и этической стороне вопроса, о том, что такие технологии призваны убивать зародившуюся жизнь (эмбрионы, из которых берутся стволовые клетки).

1997 год, 23 февраля в Великобритании, в лаборатории, под руководством ученого-генетика Яна Вильмута, после 277 неудачных опытов появилось «первое в мире искусственное млекопитающее» - овца Долли. Ее фотографии обошли почти все мировые газеты. Но, оказывается, еще в 1987 г. в одной российской лаборатории была искусственно создана мышь, получившая имя Маша.

Клонирование (биотехнология)

Клони́рование (англ. cloning от др.-греч. κλών - «веточка, побег, отпрыск») - в самом общем значении - точное воспроизведение какого-либо объекта N раз. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клоном. Причём как каждый по отдельности, так и весь ряд.

Клони́рование челове́ка - действие, заключающееся в формировании и выращивании принципиально новых человеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего.

Термины клон , клонирование первоначально использовался в микробиологии и селекции , после - в генетике , в связи с успехами которой и вошли в общее употребление. Надо добавить, что их популяризации в значительной мере способствовали также литература, киноискусство и компьютерные игры.

Технология

Пока технология клонирования человека не отработана. И здесь встаёт ряд как теоретических, так и технических вопросов. Однако, уже сегодня есть методы, позволяющие с большой долей уверенности говорить, что в главном вопрос технологии решён. Наиболее успешным из методов клонирования высших животных оказался метод «переноса ядра». Именно он был применён для клонирования овцы Долли в Великобритании, которая, как известно, прожила достаточное число лет (6), чтобы можно было говорить об успехе эксперимента. По мнению учёных, эта техника является лучшей из того, что мы имеем сегодня, чтобы приступить к непосредственной разработке методики клонирования человека. Более ограниченным и проблематичным выглядит метод партеногенеза, в котором индуцируется деление и рост неоплодотворённой яйцеклетки, даже если он будет реализован, то позволит говорить только об успехах в клонировании индивидов женского пола. 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

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.

Репродуктивное клонирование человека

Репродуктивное клони́рование человека - предполагает, что индивид, родившийся в результате клонирования, получает имя, гражданские права, образование, воспитание, словом - ведёт такую же жизнь, как и все «обычные» люди. Репродуктивное клонирование встречается со множеством этических, религиозных, юридических проблем, которые сегодня ещё не имеют очевидного решения. В некоторых государствах работы по репродуктивному клонированию запрещены на законодательном уровне.

Терапевтическое клонирование человека

Терапевти́ческое клони́рование челове́ка - предполагает, что развитие эмбриона останавливается в течение 14 дней, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток. Законодатели многих стран[уточнить] опасаются, что легализация терапевтического клонирования приведёт к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах (США, Великобритания) терапевтическое клонирование разрешено.

Препятствия клонированию

1)Технологические трудности и ограничения

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 ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов. Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую неидентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.

2)Социально-этический аспект

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

3)Этико-религиозный аспект

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

Ключевым моментом , который вызывает наибольшее неприятие, является здесь тот факт, что для получения клона одного человека необходимо убить находящийся на самой ранней стадии развития, но уже начавший формироваться эмбрион другого человеческого зародыша.

Точку зрения 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

В то же время, некоторые религиозные течения (раэлиты) активно поддерживают разработки по клонированию человека.

4)Отношение в обществе

Большинство аналитиков сходится в том, что клонирование в той или иной форме уже стало частью нашей жизни. Но прогнозы касательно клонирования человека высказываются достаточно осторожно.

Ряд общественных организаций (Российское трансгуманистическое движение, WTA) выступает за снятие ограничений на терапевтическое клонирование.

5)Биологическая безопасность

Обсуждаются вопросы биологической безопасности клонирования человека. Такие как: долгосрочная непредсказуемость генетических изменений, опасность утечки технологий клонирования в криминальные или/и международные террористические структуры.

6)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.

Вот такую схему клонирования приводит врач Эдди Лоренс (по материалам Русской службы ВВС).

Основы. Клонирование целых животных.

Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотентности, и в этом - одно из существенных их отличий от клеток растений. Именно здесь главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных. Методы клонирования целых животных до сих пор не доведены до стадии практического («промышленного») применения.

Наиболее удачными являются эксперименты по клонированию животных из эмбриональных недифференцированных клеток, не утративших тотипотентных свойств, однако есть положительные результаты и со зрелыми клетками.

Процесс клонирования протекает следующим образом - ядро соматической клетки пересаживают в лишенную ядра (энуклеированную) яйцеклетку и имплантируют ее в организм матери (если это животное, требующее вынашивания).

Энуклеация традиционно проводится микрохирургически или путем разрушения ядра ультрафиолетом, пересадка производится с помощью тонкой стеклянной пипетки или электрослиянием. В последнее время ученые из датского Института сельскохозяйственных наук разработали недорогую технологию клонирования, которая гораздо проще используемой ныне.

По новой технологии, яйцеклетки разрезаются пополам, и половинки с ядрами выбрасываются. Выбирается пара оставшихся пустых половинок, которые «склеиваются» в одну яйцеклетку после добавления нового ядра. Самая дорогая часть оборудования, которую использовали в этом эксперименте, -- машина для «сварки» клеток -- стоит всего лишь $3,5 тысячи. Технология может быть полностью автоматизирована и поставлена «на поток».

Успешность пересадки зависит от вида животного (амфибий клонируют успешнее, чем млекопитающих), методики пересадки и степени дифференцировки клетки-донора. Так, ещё Бриггс и Кинг в первых опытах на амфибиях установили, что если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития - бластуле, то примерно в 80% случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается в нормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра, продвинулось на следующую стадию - гаструлу, то лишь менее чем в 20% случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально. Эти результаты позже были подтверждены и в других работах.

Гердон, использовавший в качестве доноров специализированные клетки эпителия, получил следующие результаты: в большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, но примерно десятая часть их них образовывала эмбрионы. 6,5% из этих эмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% - стадии головастика и только 1% развился в половозрелых особей. Однако, появление нескольких взрослых особей в таких условиях могло быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника развивающегося головастика довольно длительное время присутствуют первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки. В последующих работах как сам автор, так и многие другие исследователи не смогли подтвердить данные этих первых опытов.

Позже Гердон модифицировал эксперимент. Поскольку большинство реконструированных яйцеклеток (с ядром клетки кишечного эпителия) погибают до завершения стадии гаструлы, он попробовал извлечь из них ядра на стадии бластулы и снова пересадить их в новые энуклеированные яйцеклетки (такая процедура называется «серийной пересадкой» в отличие от «первичной пересадки»). Число зародышей с нормальным развитием после этого увеличивалось, и они развивались до более поздних стадий по сравнению с зародышами, полученными в результате первичной пересадки ядер.

Таким образом, во многих работах показано, что в случае амфибий донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития, хотя и клоны дифференцированных клеток удавалось «доводить» до поздних стадий, особенно при использовании метода серийных пересадок.

Опыты с амфибиями показали, что ядра различных типов клеток одного и того же организма генетически идентичны и в процессе клеточной дифференцировки постепенно теряют способность обеспечивать развитие реконструированных яйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степени увеличивает эту способность.

У млекопитающих в качестве доноров используются малодифференцированные стволовые клетки или клетки ранних эмбрионов. Работа методически оказалась довольно трудной, прежде всего потому, что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. Однако эти трудности были успешно преодолены. Экспериментаторы научились микрохирургически удалять пронуклеусы из зигот (оплодотворенных яйцеклеток) млекопитающих и пересаживать в них клеточные.

Опыты на мышах закончились полной неудачей - клоны гибли на стадии бластоцисты, что связано вероятно, с очень ранней активацией генома зародыша - уже на стадии 2-х клеток. У других млекопитающих, в частности, у кроликов, овец и крупного рогатого скота, активация первой группы генов в эмбриогенезе происходит позднее, на 8-16-клеточной стадии. Возможно поэтому первые значительные успехи в клонировании эмбрионов были достигнуты на других видах млекопитающих, а не на мышах.

Для кроликов (Стик и Робл, 1989) был получен результат - 3,7% реконструированных яйцеклеток развились до нормальных животных.

Работа с реконструированными яйцеклетками крупных домашних животных, коров или овец, идет несколько по-другому. Их сначала культивируют не in vitro, a in vivo - в перевязанном яйцеводе овцы - промежуточного (первого) реципиента. Затем их оттуда вымывают и трансплантируют в матку окончательного (второго) реципиента - коровы или овцы соответственно, где их развитие происходит до рождения детеныша. По данным одних авторов реконструированные зародыши лучше развиваются в яйцеклетке, чем в культуральной среде, хотя некоторые исследователи получили неплохие результаты и при культивировании.

Таким образом, была в целом решена проблема клонирования крупного рогатого скота. Например, в одном из экспериментов, 92 яйцеклетки из 463 развились до взрослых коров.

Позднее были получены клоны овец. В 1993-1995 годах, группа исследователей под руководством Уилмута получила клон овец - 5 идентичных животных, донорами ядер которых была культура эмбриональных клеток. Клеточную культуру получали следующим образом: выделяли микрохирургически эмбриональный диск из 9-дневного овечьего эмбриона (бластоцисты) и культивировали клетки in vitro в течение многих пассажей (по крайней мере до 25). Сначала клеточная культура напоминала культуру стволовых недифференцированных эмбриональных клеток, но вскоре, после 2-3-х пассажей, клетки становились уплотненными и морфологически сходными с эпителиальными. Эта линия клеток из 9-дневного зародыша овцы была обозначена как TNT4.

Эта работа, особенно в части культуры эмбриональных клеток, - значительное достижение в клонировании млекопитающих, хотя она и не вызвала столь шумного интереса, как статья того же Уилмута с соавторами, опубликованная в начале 1997 года, где сообщалось, что в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы было получено клональное животное - овца по кличке Долли. Последняя работа методически во многом повторяет предыдущее исследование, но в ней ученые использовали не только эмбриональные, но еще и фибробластоподобные клетки (фибробласты - клетки соединительной ткани) плода и клетки молочной железы взрослой овцы. Клетки молочной железы получали от шестилетней овцы породы финн дорcет, находящейся на последнем триместре беременности. Все три типа клеточных культур имели одинаковое число хромосом - 54, как обычно у овец. Деление клеток всех трех типов останавливали на стадии G0 и ядра клеток пересаживали в энуклеированные ооциты (яйцеклетки) на стадии метафазы II. Большинство реконструированных эмбрионов сначала культивировали в перевязанном яйцеводе овцы, но некоторые и in vitro в химически определенной среде. Коэффициент выхода морул или бластоцист при культивировании in vitro в одной серии опытов был даже вдвое выше, чем при культивировании в яйцеводе (поэтому, видимо, нет строгой необходимости в промежуточном реципиенте и можно обойтись культивированием in vitro. Однако для полной уверенности в этом нужны дополнительные данные).

Перспективным направлением в технологии клонирования животных является изучение генетических механизмов развития и дифференцировки клеток. Так, Рудольф Яниш из Whitehead Institute обнаружил, что 70-80 генов, которые обычно активизируются в развивающихся мышиных эмбрионах, у клонов оказываются либо неактивны, либо демонстрируют пониженную активность. Хотя непонятно, что же делают эти гены, однозначно установлено, что они включаются одновременно с еще одним геном, Oct4. Этот ген, в свою очередь, дает эмбрионам возможность создавать плюрипотентные клетки - то есть клетки, которые могут превратиться в любую ткань. Возможно, что часть активизирующихся одновременно с этим генов также задействуется в этом процессе. Теперь ученым предстоит выяснить, что заставляет эти гены молчать. В случае удачи наука сделает важный шаг вперед в разработке методологии клонирования.

Клонирование животных: применение и перспективы.

Клонирование в животноводстве.

Учитывая трудности в клонировании животных, говорить о широком практическом применении клонов в животноводстве рано. Однако перспективы у этого направления есть.

Клонирование ценных трансгенных животных может быстро и экономично обеспечить человечество новыми лекарственными препаратами, содержащимися в молоке, специально полученных для этого генноинженерными методами овец, коз или коров.

Появилось сообщение, что ученым из шотландской фирмы PPL Therapeutics, того самого, где была клонирована Долли, удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Был внедрен ген, который добавляет в молоко овец фермент, используемый в современной фармакологии для лечения наследственной эмфиземы легких.

Клонирование высокопродуктивных домашних животных, в частности, молочных коров, может произвести буквально революцию в сельском хозяйстве, так как только этим методом можно создать не отдельные экземпляры, а целые стада элитных коров рекордисток. Это же относится к размножению выдающихся спортивных лошадей, ценных пушных зверей, сохранению редких и исчезающих животных в природных популяциях и т.д. Беспрецедентный по своему масштабу эксперимент по массовому клонированию крупного рогатого скота недавно начался в Китае. Как сообщает местная печать, в Синьцзян-Уйгурском автономном районе на северо-западе страны в этом году ожидается появление от 20 до 50 клонированных телят.

Проект ведется компанией «Цзиньню» и является крупнейшим в своем роде в мире. В нем также участвуют Австралия, Канада, США и Великобритания и ряд других стран. Китайские ученые полагают, что клонирование станет важным шагом в развитии животноводства и улучшении племенной работы.

Внедрение в практику методов межвидового переноса ядер может открыть невиданные перспективы для спасения находящихся на грани исчезновения видов животных. Было зафиксировано, что энуклеированные яйцеклетки крупного рогатого скота обеспечивают реализацию генетического материала донорских ядер из соматических клеток человека даже до более продвинутых эмбриональных стадий. Это является свидетельством того, что даже перенос ядер в ооциты далеких в эволюционном отношении видов обеспечивает их частичное репрограммирование. А может ли быть так, что трансплантация ядер в энуклеированные яйцеклетки близких видов приведет к получению полноценного здорового потомства?

Терапевтическое клонирование.

Новейшие технологии в области клонирования и создания эмбриональных стволовых клеток открывают огромные возможности для лечения многих заболеваний, связанных с дегенерацией определенных типов клеток, потерей функций тканей и целых органов. Около 16 млн. человек во всем мире страдают нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, свыше 120 млн. - диабетом и миллионы - артритами, СПИДом, инфарктами и другими заболеваниями, которые могут быть излечены с помощью применения клеточных трансплантатов.

По самым скромным подсчетам десятки наиболее распространенных заболеваний могут быть вылечены с внедрением клеточной терапии. Методы терапевтического клонирования позволяют избежать иммунного отторжения трансплантатов, поскольку ЭС клетки несут генетическую информацию донора ядер. Низкая эффективность трансплантации ядер не важна для осуществления клеточной терапии, так как для получения линии ЭС клеток достаточно всего одного или нескольких предимплантационных эмбрионов. Кроме того, сейчас рассматривается вопрос об использовании в качестве цитопластов энуклеированных яйцеклеток животных, например, крупного рогатого скота, которые поддерживают реализацию генетического материала ядра человеческой соматической клетки до стадии 5-дневного эмбриона.

Одной из перспективных сфер применения клонирования может оказаться ксенотрансплантация, то есть межвидовая трансплантация тканей и органов. Некоторыми компаниями ведется работа по созданию линии свиней с инактивированным геном альфа-1,3-галактозилтрансферазы. Этот ген кодирует фермент, участвующий в синтезе поверхностных антигенов клеток свиней, которые обусловливают немедленное отторжение трансплантатов у приматов. Технология клонирования с использованием генетически модифицированных культур клеток в качестве доноров ядер значительно упростит процесс создания такой линии.

Важный результат получен американскими учеными, которым удалось разработать метод выращивания новых костей в позвоночнике крыс.

В проведенных экспериментах ученые работали со стволовыми клетками. Они модифицировали их так, что стволовые клетки костного мозга стали экспрессировать белок ВМР-9, который способствует росту новых костей. Затем модифицированные клетки были инъецированы в одну сторону позвоночника крыс, в то время как в другую ученые инъецировали стволовые клетки, содержащие инактивированный ген.

Через 8 недель после начала эксперимента был зафиксирован рост костей лишь на той стороне спины, которая содержала модифицированные стволовые клетки. При этом вновь образованные кости выглядели абсолютно нормально.

Эта методика пока не была опробована на людях, однако исследователи полагают, что этот метод генной терапии, который включает в себя этап работы с клетками вне организма, является многообещающим для лечения заболеваний костей, а также показателем перспективности терапевтического клонирования вообще.

Не менее интересные результаты получили российские ученые. Им удалось клонировать из стволовых клеток человека кардиомиоциты.

см. Клон) - образование идентичных потомков (клонов) путем бесполого размножения. В 1997 г. в Великобритании осуществлено первое клонирование млекопитающих (овечка Долли) путем пересадки ядра соматической клетки в лишенную ядра яйцеклетку, культивирования эмбриона и последующей его пересадки в организм приемной матери. Сама Долли в 1998 г. дала полноценное потомство. В 2002 г. в Италии незаконно начаты опыты по клонированию человека.

Отличное определение

Неполное определение ↓

КЛОНИРОВАНИЕ

от древнегреч. klon, буквально - росток, побег) - 1)появление потомства растительного или животного организма, которое образуется неполовым путем из части организма материнского;

2)выращивание искусственным способом, в том числе с помощью специальных генных технологий, отдельных клеток, тканей или живых организмов (клонов) в целом.

Процедура К. отработана. Из яйцеклетки матери удаляется ядро. На его место имплантируется ядро донорской клетки, и электрическим разрядом слабого тока запускается программа ее деления. Через некоторое время эмбрион пересаживают в матку, и дальше все идет, как при обычной беременности.

После появления на свет в британской лаборатории Института Рослин клонированной овечки Долли (недавно, впрочем, почившей в бозе), тема К. стала актуальной настолько, что спровоцировала появление целых общественных, религиозных и политических движений как за, так и против клонов. Против - альтермондиалисты, радикальные зеленые и немалое число поддерживающих их фермеров; они отвергают по преимуществу трансгенную инженерию сельскохозяйственных культур, считая генетически модифицированные овощи и корма пищей рабов, однозначно вредной для здоровья и унижающей человеческое достоинство, а также средством установления тоталитарного мирового порядка. Политики и традиционные церкви встревожены этическими проблемами, которые неизбежно могут возникнуть, если ученым удастся клонировать человека. За запрещение К. человека высказался генеральный директор ЮНЕСКО Коитиро Мацуура. Отцы церкви и паства считают творение человека и вообще живых существ исключительной прерогативой вышних сил. Так, католический архиепископ Парижа, кардинал Жан-Мари Люстиже, сравнил опыты по К. с фашистскими экспериментами на людях. Правительства большинства стран солидаризуются с такой позицией и одно за другим законодательно запрещают К.

Естественно, подобные гонения стремительно формируют полузапретную, а потому привлекательную субкультуру. Начинают восходить совершенно неожиданные звезды, наподобие итальянского ученого Северино Антинори, которому в свое время удалось провести успешное искусственное оплодотворение 63-летней пациентки. Он прославился в основном эффектными заявлениями: о правомерности передачи качеств донора своему потомству, о возможности генетического перепрограммирования, о бесплатном К. двадцати супружеских пар, о том, что вот-вот в Сербии родится клонированный им ребенок.

Более того: в пику традиционным церквам появилась секта раэлитов, в основу своей веры положивших К. как демиургический акт творения. Согласно учению бывшего спортивного журналиста и автогонщика Клода Ворильона, провозгласившего себя пророком Раэлем, население Земли было создано 25 тысяч лет назад путем К. пришельцами-элохимами, которые использовали нашу планету в качестве своего рода лаборатории. Де, у себя дома элохимам заниматься генной инженерией запретили тамошние консерваторы. Теперь же землянам необходимо вернуться к «небесному» способу репродукции. С этой целью разлиты в 1997 году создали компанию Clonaid. А уже в декабре 2002 и январе 2003 года компания заявила о рождении первых трех клонированных детей. Правда, никаких доказательств секта не представляет и от экспертиз отказывается. А главная цель, по словам отца Раэля,- «дать человечеству через К. бессмертие».

Впрочем, это еще не крайности - как с одной, так и с другой стороны. Пока что генная инженерия очень далека от совершенства. Клоны, в любом случае, для вынашивания нуждаются в материнском организме, рождаются без иммунитета ко многим болезням, обнаруживают признаки раннего старения и живут недолго. Успешно завершаются не более 2% попыток К. Для создания той же Долли пришлось сделать 277 пересадок, все остальные клоны либо погибали, либо рождались уродами, и даже тщательный отбор не уберег овечку от множества болезней. Соответственно, шанс клонированного ребенка родиться здоровым невелик. Более того, ученым пока что не удается даже клонировать отдельные ткани человеческого или животного организма, которые можно было бы пересаживать при операциях. Да и операция недешева: 200 тысяч долларов. Но совершенствование технологии - дело времени. Генетически модифицированные растения, так или иначе, будут распространяться, потому что в мире миллионы голодающих, и они в нюансах происхождения пищи, которая поможет им спастись от смерти, разбираться не будут. А когда- нибудь, рано или поздно, успешно клонируют сначала ткань человеческого организма, потом совокупность тканей...

Потом все и начнется.

[Д. Десятерик]

СМ.: Антиглобализм, Зеленые, Секта.

Отличное определение

Неполное определение ↓