Клонирование

     "Бог  создал человека  по Своему образу  и подобию, следовательно, 
Человек должен жить вечно и бесконечно увеличивать свои знания 
... клонирование — только один шаг" 
Ричард Сид

     Термин "клон" 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, в частности в садоводстве, известно уже более 4-х тыс. лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений.

     Однако  у животных есть препятствие. По мере роста их клеток, они в ходе клеточной  специализации - дифференцировки - теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре

     Возможность клонирования эмбрионов позвоночных  впервые была показана в начале 50-х  годов в опытах на амфибиях. Опыты  с ними показали, что серийные пересадки  ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степени увеличивает эту способность.

     Уже в начале 90-х была решена и проблема клонирования эмбриональных клеток млекопитающих. Реконструированные яйцеклетки крупных домашних животных, коров  или овец 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.

     Статья Уилмута с соавторами, появившаяся в начале 1997 года стала сенсационной именно потому, что впервые клональное животное (овца по кличке Долли) появилось в результате использования донорского ядра клетки молочной железы взрослой овцы. У этого первого успешного эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%). Однако он доказывает возможность полноценного клонирования, (или получения копии взрослого человека). Остаётся лишь разрешить технические и этические вопросы.

     Самое интересное, что методология клонирования, использованная Уилмутом была подготовлена в СССР ещё в 1987-ом году, но в Академии наук на это прореагировали вяло - не до того, видимо… 

     Но  вернёмся к клонированию человека. Существует несколько способов обойти этические проблемы – вырашивать отдельные органы из клеток рецепиента или использовать животных. Но это только "косметический" метод. Реальный шаг к бессмертию - искуственое изменение ДНК. В июне 2000 года и случилось то, чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы PPL Therapeutics (коммерческого отделения Розлин Института в Эдинбурге) удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был "подправлен" с лучшую сторону. Однако именно этого, генетического вмешательства и боятся многие противники клонирования.

     Хотя  Существует и уже  узаконенный путь обхода запрета на клонирование человека, который называется "терапевтическое" клонирование человеческих существ. Речь идет о создании ранних эмбрионов - своего рода банка донорских тканей для конкретных индивидуумов. Именно используя, его американская компания Advanced Cell Technology Inc. (ACT, городе Вустер, штат Массачусетс) объявила в ноябре 2001 года об успешном клонировании человеческого эмбриона.

     Интересно отметить, что эта  компания в октябре  получила правительственный  грант 1.8 млн. $ на проведение исследований в области биотехнологии. Порадовала и реакция конкурентов: "Я очень рада, что мы не одиноки. Мы получаем эмбрионы, каждый день", - заявила директор Clonaid Бриджит Боселье (Brigitte Boisselier).

     Для эксперимента учёные использовали в  общей сложности 17 женских яйцеклеток: удалив из них ядра, они внедрили на их место ядра, позаимствованные из клеток кожи взрослого человека. В трёх яйцеклетках начался нормальный процесс роста и деления. Когда эмбрионы состояли из 6-ти клеток каждый, учёные прервали их дальнейшее развитие с тем, чтобы использовать полученные клетки для дальнейших исследований.

     Следует отметить, что стволовые клетки, которые, собственно, и являются предметом  интереса ученых, занимающихся исследованиями в области терапевтического клонирования, можно выделить только из эмбриона, в своем развитии достигшего стадии бластоцисты ( около сотни клеток). Однако специалисты ACT заявляют, что созданные ими, в другом эксперименте, обезьяньи зародыши развились до стадии бластоцисты. Из эмбрионов были выделены стволовые клетки, которые в ходе их специализации удалось превратить в нейроны. Сообщается, что эти нейроны оказались в состоянии вырабатывать допамин и серотонин - два важнейших гормона, которые вырабатываются мозгом.

     В интервью CNN президент компании ACT доктор Майкл Вест сказал, что его компания не заинтересована в клонировании людей, и что она не создавала эмбрион человека для репродуктивных целей "Мы только хотим помочь больным людям, нуждающимся в помощи, и в этом состоит работа всего нашего центра"

     Для этого используются стволовые клетки (упрощенно - клетки ранних человеческих зародышей.). Потенциал роста стволовых клеток просто фантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организм новорожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишь за 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека, будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит. "Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам. Одно уникальное свойство этих клеток превращает их в поистине бесценный объект для медицины. "Чужие" стволовые клетки, введенные в организм человека, отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов.

     Однако  внезапно обнаружился вероятный  предел клонирования - шесть поколений. А в январе 2001 года появилась информация об открытии, которое может сделать  клонирование просто не нужным. Удалось  повернуть вспять биологические  часы внутри человеческой клетки, заставив ее вернуться к состоянию, в котором она находилась на момент образования в эмбрионе.

     Но  все ждут - когда-же появится первый клонированный человек. И если Ричард Сид, объявивший об этой цели ещё в 1998-м  году изчез в тени. Другой "старейший" игрок - секта "раэлитов" - по прежнему активна. Раэлиты убеждены в существовании вестников из космоса, которые указали человечеству путь к процветанию — экспоненциальный рост научной мощи и все более активное вмешательство в природные процессы. Представители секты и не думают скрывать, что финансируют эксперименты по клонированию человека. В феврале 2002 го года глава и основатель секты 55-летний канадец Клод Ворильон, бывший спортивный репортер, ныне известный как Раэль, заявил, что исследования компании «Клонэйд», приостановившей свою деятельность по клонированию человека из-за преследований правительства США, продолжаются в секретной лаборатории: «Процесс протекает успешно, ребенок родится через 12 или 24 месяца». После этого ещё несколько организаций заявило о том, что ждёт появления человеческого клона. И вот, наконец, в начале 2003-го года Раэлиты заявили о том что первый клонированный человек появился, но, к сожалению, пока никаких интересных подробностей неизвестно 

     КЛОНИРОВАНИЕ. История и Методология

     Первые  опыты на амфибиях

     Возможность клонирования эмбрионов позвоночных  впервые была показана в начале 50-х  годов в опытах на амфибиях. Американские исследователи Бриггс и Кинг разработали  микрохирургический метод пересадки  ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра (энуклеированные) яйцеклетки. Они 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.

     Большой вклад в эту область внес английский биолог Гердон. Он первым в опытах с  южноафриканскими жабами Xenopus laevis (1962) в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика. Ядра яйцеклеток реципиентов он не удалял хирургическим путем, а разрушал ультрафиолетовыми лучами. 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 (рис. 1). 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.

     Затем Гердон вместе с Ласки (1970) стали  культивировать in vitro (вне организма  в питательной среде) клетки почки, легкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер. Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика. Таким образом, было показано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (X. laevis) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.

     В сною очередь ДиБерардино и Хофнер использовали для трансплантации ядра недслящихся и полносгью дифференцированных клеток крови - эритроцитов лягушки  Rana pipiens. После серийной пересадки таких ядер 10% реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Однако даже с помощью многократных серийных пересадок (более 100 клеточных циклов) реконструированные яйцеклетки дальше стадии головастика не развивались.

     Таким образом, во многих работах показано, что в случае амфибий донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития. Некоторые авторы называют подобные эксперименты клонированием амфибий, хотя правильнее называть их клонированием эмбрионов амфибий, так как в этом случае мы размножаем бесполым путем не взрослых животных, а зародышей.

     Дифференцировка клеток в ходе развития позвоночных  сопровождается инактивацией неработающих генов. Поэтому клетки теряют тотипотентность, дифференцировка становится необратимой. В конце концов у одних клеток происходит полное репрессирование генома, у других - в той или иной степени деградирует ДНК, а в некоторых случаях разрушается даже ядро. Однако наряду с дифференцированными кочетками культивируемые in vitro клеточные популяции содержат малодифференцированные стволовые клетки, которые и могут быть использованы как доноры ядер для клонирования млекопитающих.

     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.

     Неудачи экспериментов с  мышами

     Успешные  опыты с амфибиями заставили  ученых задуматься о клонировании эмбрионов  млекопитающих, в частности мышей. МакКиннел в одной из своих  работ отмечал, что все необходимые  для этого методы уже существуют, и непонятно, почему мышь до сих пор  не клонирована. По его мнению, первыми объектами должны были стать именно мелкие животные, такие как мышь или кролик. Однако предсказание МакКиннелла не сбылось, хотя в конце 70-х годов опыты на мышах действительно начались и протекали весьма драматично. К тому времени, замечу, весьма основательно были изучены биология и генетика ранних этапов развития млекопитающих, и, в частности, мыши как модельного объекта.

     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) мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов. Однако все полученные разными способами зародыши мышей развивались лишь до стадии бластоцисты.

     Пронуклеус - одно из двух гаплоидных ядер в яйце млекопитающих в период после  проникновения сперматозоида, но до слияния мужского и женского пронуклеусов в ядро зиготы в процессе оплодотворения. Мужское ядро формируется из ядерного материала сперматозоида, женское - из хромосом яйцеклетки.

     Бластоциста (бластула) - зародыш млекопитающих  на одной из ранних стадий развития, еще до его имплантации в матку.

     В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменси о том, что они получили семь взрослых самок мышей, пять из которых имели голько магеринский, а две - отцовский геном. Это, якобы, зависело от гого, какой пронуклеус был оставлен в яйце - женский или мужской, он и определял развитие особи но типу гиногенеза или андрогенеза. Их успех был связан, но описанию авторов, с гем, что, удаляя один нронуклеус, они удваивали число хромосом другого, обрабатывая яйца специальным веществом, затем выращивали полученные диплоидные гомочиготные (с двумя одинаковыми наборами генов) зародыши in vitro до стадии бластоцисты и пересаживали в матку самки-реципиента для дальнейшего развития.