Дифференцировка в ходе дробления

   Итак, пересаженная ткань (хордомезодерма) индуцировала, т.е. вызывала развитие нервной трубки из эктодермы. Это явление было названо первичной эмбриональной индукцией. Клетки ткани-индуктора (хордомезодермы) как бы выдают инструкции клеткам эктодермы, направляют их развитие по пути нервных клеток.

    
 
Г. Шпеман в своих опытах продемонстрировал, что клетки бластулы недетерминированы, и, следовательно, их ядра тотипотентны. Бриггс и Кинг стали переносить ядра клеток бластулы в механически энуклеированные (лишенные ядра) яйцеклетки леопардовой лягушки Rana pipiens. Около 60% трансплантированных ядер были способны направлять развитие до стадии свободно плавающего головастика, однако при использовании ядер клеток гаструлы только около 20% из них оказались способны поддерживать развитие до стадии головастика, и ни одна из яйцеклеток с трансплантированным ядром соматической клетки от головастика на стадии хвостовой почки не смогла привести к нормальному развитию зародыша.  

   Клонирование

   В дальнейшем была разработана методика клонирования ядер, согласно которой  после получения бластул методом трансплантации ядер от зародышей на разных стадиях развития в энуклеированные ооциты, эти бластулы становились источником донорских ядер, которые переносили в другие энуклеированные ооциты. В результате было выяснено, что в пределах одного клона (от одной бластулы) ядра обладают одинаковыми потенциями, то есть все клонированные ядра обеспечивают развитие до какой-либо определенной стадии. Кроме того, если личинки развивались с какими-либо дефектами, то эти дефекты у всех личинок одного клона были одинаковыми. Была выявлена закономерность прогрессивного ограничения потенций ядер по мере развития головастиков, что свидетельствовало об отличии ядер в разных дифференцированных клетках.  
 
Большего успеха в клонировании эмбрионов амфибий добился английский биолог Джон Гердон. Он не удалял хирургическим путем ядро яйцеклетки-реципиента, а разрушал его ультрафиолетовыми лучами. Ядра клеток донора имели генетический маркер - одно ядрышко на клетку вместо обычных двух. Объектом его исследований стала более примитивная южноафриканская шпорцевая лягушка Xenopus laevis. В отличие от леопардовой лягушки взрослая особь Xenopus способна регенерировать утраченные конечности, раннее развитие у нее протекает в три раза быстрее. Возможно, это и явилось залогом его успеха. Гердон использовал метод серийных пересадок ядер и подтвердил гипотезу о постепенной утрате потенций по мере развития.  
 
Английский исследователь переносил ядра эпителиальных кишечных клеток в активированные энуклеированные ооциты шпорцевой лягушки. Число ядер, обеспечивающих нормальное развитие, составило около семи процентов. Некоторые из них были способны реализовывать генетическую информацию только до стадии бластулы, другие - до стадии плавающего головастика, но, кроме того, семь головастиков (около 1% от оперированных эмбрионов) претерпели метаморфозу и превратились в половозрелых взрослых лягушек, то есть трансплантированные ядра были тотипотентными. Эти результаты были с недоверием восприняты другими учеными, поскольку развитие взрослых особей из ядерных трансплантатов могло быть связано с использованием ядер первичных половых клеток, которые возникают из энтодермы и длительное время присутствуют среди клеток эпителия кишечника. В последующих работах Гердон пытался брать в качестве донорских ядра безусловно дифференцированных клеток межпальцевых перепонок шпорцевой лягушки.Однако при пересадке ни одно из них не обеспечивало развитие дальше стадии нейрулы.  

     Современное клонирование

   Что же есть клонирование как таковое? В  биологии - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Термин "клонирование" обычно используется в узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами. Термин "клон" как таковой происходит от греческого слова "klon", что означает - веточка, побег, черенок, и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве известно уже тысячи лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе. Только у животных все происходит иначе. По мере роста клеток животных происходит их специализация, то есть клетки теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре многих поколений.

   Вот такую схему клонирования приводит врач Эдди Лоренс. 

   Что подразумевается под репродуктивным клонированием? Это искусственное  воспроизведение в лабораторных условиях генетически точной копии любого живого существа. Под терапевтическим клонированием, в свою очередь, подразумевается все то же репродуктивное клонирование, но с ограниченным до 14 дней сроком роста эмбриона или, как говорят специалисты, "бластоциста". По прошествии двух недель процесс размножения клеток прерывается. Такие клетки будущих органов названы "эмбриональными стволовыми клетками".

   Около полувека назад были обнаружены спирали  ДНК. Изучение ДНК привело к открытию процесса искусственного клонирования животных.

   После получения патента в 1981 году появилось  первое клонированное животное - мышь. В начале же 1990-х годов исследования ученых обратились и к крупным  млекопитающим. Реконструированные яйцеклетки крупных домашних животных, коров  или овец сначала культивируют не in vitro, ain 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. Некоторое время назад СМИ потрясли сообщения о появлении Долли - шотландской овечки, представляющей, как утверждают ее создатели, точную копию ее генетической материи. Позже появился американский бычок Джефферсон и второй бычок, выведенный французскими биологами.

   Неожиданно  группа ученых из Рокфеллеровского и  Гавайского университетов столкнулась  с проблемой клонирования мышей  в шестом поколении. По результатам  исследований есть данные, что у  подопытных животных возникает некий  скрытый дефект, явно приобретенный  в процессе клонирования. Выдвигаются две версии этого явления. Одна заключается в том, что окончание хромосомы с каждым поколением должно было бы "стачиваться", становясь короче, что могло привезти к вырождению, то есть к невозможности дальнейшего произведения потомства, так и к преждевременному старению клонов. Вторая версия - ухудшение общего состояния здоровья мышек-клонов с каждым новым клонированием. Но и эта версия не нашла пока подтверждения. Все эти данные настораживают и обращают внимание на то, что и другие млекопитающие (в том числе и человек) могут не избежать той же "участи".

   Тем не менее, многие видят в клонировании одни позитивные стороны, и столь  же многие этим пользуются. По сообщению Genoterra.ru, биотехнологическая компания Genetic Savings & Clone, имеющая четырехлетний опыт по клонированию кошек, уже работает над заказами шести клиентов, которые хотели бы видеть клонов своих питомцев после их ухода из жизни. Такое удовольствие им будет обходиться в 50000 долларов. На этой неделе компания представила публике четвертую клонированную кошку на Международной выставке кошек в Хьюстоне, США. Эту кошку прозвали Пичес, ядерным донором которой является кошка Манго. Они в целом похожи, но у клона имеется на спине светлое пятно. Такие различия у клонов неизбежны, поскольку в энуклеированной яйцеклетке реципиента остается митохондриальная ДНК, которая отличается от донорской. Немалую роль играют также различные средовые факторы, при которых происходило развитие животных. В 2005 году компания планирует приступить к клонированию собак.

   Кроме этого недавно Genetic Savings & Clone лицензировала  новый, улучшенный вариант процесса клонирования и продемонстрировала его результат - двух котят-клонов по имени Табули и Баба-Гануш. Новый процесс, названный "передача хроматина" (chromatin transfer) гораздо бережнее и полнее передаёт генетический материал от клетки донора к яйцеклетке, которая должна вырасти в клон. Ключ - в раскрытии ядерной мембраны и удалении лишних для данного процесса белков клетки кожи (которая обычно и используется при клонировании). Этот вид клонирования приводит более чем к 8-процентной норме успеха, говориться в статье на Genoterra.ru. "Очищенный" хроматин, похоже, производит клонированные эмбрионы более сходные с оригинальным организмом, что и показали котята, похожие на прототип не только внешне, но, кажется, и по характеру.

   Но  возвращение любимого животного  в дом - иллюзия, потому, что определение "точно такой же" относится лишь к генетическому набору, в остальном это всё же будет другое существо.

   В 2002 году была сформирована практически  полная генетическая карта человека. Тогда же компания Clonaid (входит в  состав религиозной секты Raelian Movement) объявила о том, что впервые в мире клонировала человека. За это время, по утверждению компании, на свет появилось три клонированных ребенка, однако серьезных доказательств этому не было представлено. Clonaid предлагает всем желающим заплатить $200 тыс. за право произвести собственную копию.

   Какова  же практическая польза клонирования?

   Разработка  биотехнологии получения в большом  количестве стволовых клеток при  терапевтическом клонировании даст возможность медикам корректировать и лечить многие до сих пор неизлечимые заболевания, такие, как диабет (инсулинозависимый), болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера (старческое слабоумие), болезни сердечной мышцы (инфаркты миокарда), болезни почек, печени, заболевания костей, крови и другие.

   Новая медицина будет базироваться на двух основных процессах: на выращивании здоровой ткани из стволовых клеток и пересадке такой ткани на место поврежденной или больной. В основе же метода создания здоровых тканей лежат два сложных биологических процесса - первоначальное клонирование человеческих эмбрионов до стадии появления "стволовых" клеток и последующее культивирование полученных клеток, и выращивание в питательных средах необходимых тканей и, может быть, органов.