Из каких клеток невозможно клонирование. Клонирование. Плюрипотентные зародышевые клетки, полученные из крови пуповины человека

Член-корреспондент РАН И. Захаров

После успешных экспериментов с млекопитающими клонирование человека, видимо, лишь вопрос времени. Американские ученые заявляют, что готовы приступить к опытам с участием добровольцев - бездетных супружеских пар. Тем не менее в обществе продолжается бурное обсуждение научных, этических и юридических вопросов, связанных с возможным клонированием человека. Одни требуют полностью запретить любые вмешательства на генетическом уровне, другие с нетерпением ждут дальнейших успехов. Проблему анализирует член-корреспондент РАН Илья Артемьевич Захаров, заместитель директора Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Начало XXI века ознаменовалось несколькими событиями в биологической науке, которые привлекли к себе широкое внимание. В феврале 2001 года были опубликованы результаты "прочтения" генома человека. В начале мая того же года появились сообщения о первых "генетически модифицированных" детях, родившихся на свет в результате пересадки в яйцеклетку цито-плазматических наследственных структур, а именно митохондрий, взятых из клетки другой женщины. В июне было объявлено об успешном эксперименте по отбору зародышей, свободных от генов, вызывающих наследственные заболевания, до их пересадки в матку матери. Наконец, в ноябре 2001 года общественность взволновало сообщение о первом успехе в клонировании человеческих эмбрионов.

Рассмотрим суть экспериментов несколько подробнее. В середине 1990-х годов коллектив под руководством доктора Дж. Коэна из Института репродуктивной медицины и науки в штате Нью-Джерси (США) разработал и применил так называемую технику переноса ооплазмы, которая позволяла преодолеть врожденное бесплодие женщин, вызванное дефектом митохондрий. В яйцеклетку женщины, страдающей бесплодием, тончайшей пипеткой вводят сперматозоид мужа (который и производит собственно оплодотворение) и капельку цито-плазмы из яйцеклетки здоровой женщины-донора. Перенесенные таким образом цитоплазматические структуры - митохондрии, обеспечивающие снабжение клеток энергией, приживляются в яйцеклетке, восстанавливают нормальный уровень энергетического метаболизма и обеспечивают дальнейшее нормальное развитие яйцеклетки в матке матери, куда она возвращается после микрооперации.

С 1997 по 2001 год эту операцию провели на яйцеклетках 30 страдавших бесплодием женщин. Двенадцать женщин родили детей, причем у трех появились двойни. Сейчас эту технику освоили многие лаборатории.

Изучение митохондриальной ДНК двух младенцев показало, что в их клетках действительно присутствуют митохондрии как родной матери, так и женщины-донора. Переноса какого-либо другого генетического материала, кроме ДНК митохондрий, как и ожидалось, не обнаружили. В широкой прессе об экспериментах сообщили как о первом успешном получении "генетически модифицированных" детей.

Группа под руководством доктора Ю. Верлинского, работающая в Институте репродуктивной генетики в Чикаго, обеспечила зачатие ребенка, свободного от гена, вызывающего рак. Этот ген ребенок мог унаследовать от своего отца, предрасположенного к развитию онкологических заболеваний (так называемый синдром Ли-Фромени, вызываемый мутацией в гене р53). У страдающих этим наследственным недостатком людей раковые заболевания с вероятностью 50 процентов развиваются до 40-летнего возраста, а нередко - еще в детстве. Отец ребенка был гетерозиготным в отношении патологического гена. Это означает, что половина его сперматозоидов получали мутантную копию гена р53, а половина - нормальную. Оплодотворение яйцеклеток будущей матери производилось в "пробирке". В искусственных условиях оплодотворенные яйцеклетки начинали делиться и достигали стадии восьми клеток. Одна клетка такого зародыша изымалась (операция, считающаяся безвредной, так как дальнейшее развитие зародыша протекает нормально) и подвергалась генотипированию - установлению генотипа с помощью современных методов анализа ДНК. Из 18 зародышей 7 оказались свободными от патологического гена. Три из них были помещены в матку матери, которая в конце концов забеременела и родила здорового мальчика. Метод получил название предымплантационной генетической диагностики, и, по словам его разработчиков, может использоваться для предотвращения 45 различных наследственных заболеваний, в том числе тех, которые проявляются или могут проявиться в пожилом возрасте. Предымплантационное выявление генетических дефектов предпочтительнее широко применяемой пренатальной диагностики, когда устанавливают генотип развивающегося в матке эмбриона и в необходимых случаях производят аборт.

Более спорными оказались другие процедуры, произведенные тем же коллективом врачей и генетиков. Вот один из примеров. Родителями был "заказан" ребенок, который стал бы наиболее подходящим донором костного мозга для своей старшей сестры, страдающей смертельной анемией. Такой ребенок по имени Адам Нэш был "произведен" путем отбора эмбрионов и появился на свет в 2000 году; взятые от него клетки действительно позволили спасти жизнь сестры. В институт доктора Верлинского обратились две пары из Великобритании, не получившие в своей стране разрешение на осуществление подобной манипуляции. Эти пары хотели произвести на свет детей, клетки которых помогли бы спасти жизнь ранее рожденных детей, страдающих неизлечимыми наследственными заболеваниями - в одном случае лейкемией, в другом - талассемией.

Лежащая в основе всех рассмотренных работ техника "оплодотворения в пробирке" была разработана в Англии еще в 1978 году. С тех пор по меньшей мере миллион детей появился на свет благодаря этому методу, применяемому в тех случаях, когда женщина не может быть оплодотворе на естественным путем.

Американская биотехнологическая компания АСТ ("Продвинутые клеточные технологии") известна достижениями в клонировании высших животных. Сотрудникам АСТ удалось клонировать крупный рогатый скот, в том числе получить животных с пересаженными чужими генами, и представителя одного из исчезающих видов - быка гаура. Второе направление деятельности АСТ - так называемое терапевтическое клонирование человека. Представители АСТ заявляют, что не собираются помещать искусственно полученные человеческие зародыши в матку женщины, что необходимо для рождения ребенка-клона. Они разрабатывают технологию получения в культуре (то есть вне организма) стволовых клеток. (О стволовых клетках журнал "Наука и жизнь" писал в № 10, 2001 г.) Эти клетки способны превращаться в клетки разных типов. Их можно было бы использовать для "ремонта" пораженных органов, в первую очередь поджелудочной железы, спинного и головного мозга. Такие клеточные "запчасти" успешно приживутся, если они происходят от того же организма, для "ремонта" которого будут использованы. О первом успехе, точнее, первом шаге в направлении к решению этой задачи было объявлено в ноябре 2001 года. Ядро соматической человеческой клетки было перенесено в яйцеклетку, лишенную собственного ядра, и яйцеклетка приступила к делению, образовав зародыш, или клеточный клон, из шести клеток. Это сообщение, сильно взволновавшее общественность, по сути говорит лишь о первой успешной попытке пересадки человеческого ядра, но отнюдь не о получении стволовых клеток или клонировании людей. Чтобы исключить подозрения в намерениях клонировать человека, авторы (справедливо) настаивают на необходимости различать репродуктивное клонирование, чем они занимаются на животных, и терапевтическое клонирование, направленное на получение стволовых клеток, при котором получаемые клеточные клоны не будут переноситься в матку женщины.

Применительно ко многим домашним животным уже достаточно хорошо отработаны методы клонирования, а также методы переноса чужеродных генов, то есть получения трансгенных животных. В основном таких животных создают с целью получения в больших количествах белков, имеющих применение в медицине. Реализуются и другие проекты. Человеческие гены пересаживают свиньям в попытке получить животных, чьи органы можно будет использовать для трансплантации человеку. В январе 2001 года было сообщено о получении первой трансгенной обезьяны (до того подобные эксперименты проводились на более далеких от человека животных). Исследователям из Орегонского центра изучения приматов (США) с помощью безвредного вируса удалось перенести в ооциты макаки-резуса ген медузы, производящий флюоресцирующий белок (за образованием такого белка в организме легко следить). Двадцать эмбрионов, в которые пытались пересадить ген, были помещены в матки приемных матерей; родилось три детеныша, и у одного из них действительно происходило образование светящегося зеленым светом белка. В частности, светились ногти этой первой генетически измененной обезьяны. Описанный эксперимент показывает, какие попытки могут быть предприняты уже в ближайшем будущем с целью переделки генетического аппарата человека.

Эти достижения генетики сразу подняли волну дискуссий не только среди ученых, но и в широкой прессе, и среди политиков. Не будем здесь обсуждать этичность экспериментирования на животных, в частности получения линий животных, заведомо обреченных на раннюю смерть от онкологического заболевания, или попыток генно-инженерными методами улучшить качество мяса сельскохозяйственных животных. Рассмотрим допустимость применения современных генетических и клеточно-эмбриологических методик к человеку с этической точки зрения. Трудно дать определенные ответы на встающие сейчас вопросы не только потому, что эти вопросы новые и суть проблемы недостаточно осознана человечеством, но и потому, что не получили однозначного и для всех приемлемого решения близкие и более старые проблемы - использование противозачаточных средств, аборты, пересадка органов, эвтаназия.

В обсуждаемом нами круге проблем два ключевых вопроса. Первый - с какого момента развития начинается человеческая личность, имеющая право на существование и неприкосновенность. С момента оплодотворения? Имплантации в матку? Развития нервной системы? Рождения? От ответа на этот вопрос зависит, в частности, и возможность экспериментирования на человеческих зародышах, а также возможность их использования в медицинских или каких-то иных целях. Поставленный вопрос, очевидно, имеет непосредственное отношение и к проблеме абортов.

Второй вопрос - допустимы ли какие-либо вмешательства в человеческий геном и если да, то какие и с какими целями. В рамках так называемой генотерапии уже вводят человеческие или чужеродные гены в соматические (телесные) клетки, и это, по-видимому, особых этических и юридических проблем не вызывает. Теперь речь идет об изменениях генома тех клеток, которые образуют "зародышевый путь", то есть потенциально могут дать начало следующим поколениям. Способы такого вмешательства уже сейчас достаточно разнообразны, и они будут все более и более многообразны в самом ближайшем будущем.

Биолог может сформулировать поставленные вопросы, но чисто научного ответа на них нет. Рассматривая эту проблему, надо, по-видимому, отталкиваться от нескольких ключевых положений, которые могут быть сформулированы следующим образом.

Каждый человек уникален и неповторим по всем своим психическим и физическим качествам (за исключением редко появляющихся однояйцевых близнецов, которые, развиваясь в самостоятельные личности, остаются по большинству свойств копиями друг друга).
Врожденные свойства человека закладываются в момент слияния родительских половых клеток. Данная пара родителей может произвести миллиарды разных сочетаний своих генов, и какая комбинация реализуется - есть дело Случая (или Бога, если Бог управляет случайностью).
Во всех обществах и культурах (кроме самых примитивных, где еще не сложился институт семьи) каждый ребенок всегда происходил от двух родителей, которые обычно ему были известны.
К XXI веку общепризнано, что человек не является товаром; торговля людьми относится к явно криминальной сфере.
Широко принимается, что лишение человека жизни является недопустимым. Это положение, однако, достаточно спорно, как применительно к практике смертной казни по решению суда, так и к эвтаназии - помощи в безболезненном уходе из жизни неизлечимых и физически страдающих больных.
С научной точки зрения не следует стремиться к генетическому "улучшению" человеческого рода; во-первых, разнообразие является условием благополучного существования любой популяции живых организмов, в том числе и человека; во-вторых, невозможно на научной основе сформулировать критерии, которым должен соответствовать "идеальный человек".

Отталкиваясь от этих положений, попробуем рассмотреть недавно проведенные или ожидаемые эксперименты с человеческими клетками и зародышами.

Терапевтическое "клонирование". На самом деле эта процедура настоящим клонированием не является, поскольку не сопровождается помещением способного к развитию зародыша в матку женщины. Речь идет о манипуляциях с соматическими клетками, приводящих к их "омоложению". Получение таким образом стволовых клеток для использования в медицинских целях принципиально не отличается от пересадки кожи с одной части тела на другую при лечении ожогов или трансплантации костного мозга от одного человека другому. Употребление при этом термина "клонирование" только создает ажиотаж и вводит в заблуждение.

Репродуктивное клонирование. Если полученный "в пробирке" зародыш с генетическим материалом соматической клетки возвращается в матку, создается возможность действительно получить клон, то есть существо, копирующее физические и врожденные психические свойства донора генетического материала. Вероятно, такие дети появятся в ближайшие годы - слишком уж много говорится об этой возможности. Опасности для генетического благополучия человечества (для человеческого генофонда) клонирование представлять не может - эта процедура никогда не заменит естественное воспроизводство и не сможет заметным образом сократить разнообразие генотипов в человеческих популяциях. Естественно-научные возражения против клонирования заключаются в том, что технически процедура недостаточно отработана и может привести к появлению физически дефектных детей. Кто в таком случае несет за это ответственность? Кто будет содержать и воспитывать неполноценного ребенка? Сомнительность с этической точки зрения процедуры клонирования состоит в том, что нарушаются естественные принципы уникальности личности и происхождения каждого человека от двух родителей. Можно опасаться, что в семье и обществе "клонированный" ребенок не будет чувствовать себя комфортно, а его психическое развитие заведомо будет проходить с искажения ми. С религиозной точки зрения рождение каждого человека выражает промысел Бога (при этом предполагается, что Бог управляет случайностью, или, иначе говоря, "играет в кости"). В таком случае смерть человека есть тоже Божий промысел, следовательно, надо осуждать и реанимацию, особенно выведение человека из состояния клинической смерти. Последнее, однако, делается с благой целью - помочь человеку. Тогда надо рассматривать и оценивать и мотивы для клонирования: есть ли это тщеславие, эгоизм, стремление к материальной выгоде или желание бесплодных родителей иметь детей, воспроизводящих их генотип. Можно представить и такую ситуацию, когда 50-летние родители, потерявшие сына или дочь, хотят воспроизвести своего ребенка. Если соматические клетки были соответствующим образом законсервированы при жизни человека, они могут быть использованы для клонирования.

Рассмотрение мотивов для клонирования переводит проблему из этической или религиозной плоскости в юридическую: допустимость клонирования в каждом конкретном случае могла бы решаться так же, как и вопрос об усыновлении ребенка (разумеется, с возможностью ошибок, криминальных ситуаций и тому подобного).

Производство генетически модифицированных детей. Первые такие дети были получены доктором Коэном. Как указывалось, в этих случаях в оплодотворяемую in vitro яйцеклетку пересаживали митохондрии другой женщины. Если все полученные с помощью этой процедуры дети развиваются нормально (сообщения о противном не было), то трудно найти весомые аргументы против данного метода преодоления бесплодия. В митохондриальной ДНК находится 37 генов; от женщины - донора цитоплазмы ребенок получил 37 генов вдобавок к 30 000 генов от матери и 30 000 генов от отца. Трудно признать, что у данного ребенка две "матери" (к тому же надо напомнить, что митохондриальные гены не сказываются заметным образом на физических или психических признаках). Нельзя опасаться и каких-либо юридических коллизий в случае проведения таких операций. Пересадка митохондрий в яйцеклетку может восприниматься так же как, например, переливание донорской крови новорожденному с той, конечно, разницей, что пересаженные митохондрии могут сохраняться в клетках в течение жизни и даже быть переданы потомству (если полученный таким образом ребенок - девочка).

Подобные эксперименты открывают путь для пересадки в человеческую яйцеклетку чужих ядерных генов. Пересадка отдельных генов человека в яйцеклетку с лечебными целями вряд ли может вызывать возражения. Показания к подобным пересадкам следует ограничивать решением медицинских задач. Удовлетворение родительского тщеславия (например, придание будущему ребенку генов каких-либо выдающихся способностей - в перспективе это может стать реальным) должно быть исключено.

Следует запретить и пересадку генов других организмов, поскольку возможные последствия таких манипуляций заранее рассчитать невозможно, а с эмоциональной, этической или религиозной точек зрения создание человека с животными (растительными, бактериальными) генами, скорее всего, будет вызывать общее неприятие.

Производство детей запланированного или желаемого генотипа. Речь идет об отборе среди многих полученных "в пробирке" зародышей тех, которые имеют желаемый генотип. По мере достижения все большего успеха в расшифровке генома человека число генных вариантов, которые можно будет тестировать, стремительно возрастет. Проведение искусственного отбора эмбрионов есть явное стремление к соперничеству с Божьим промыслом и, очевидно, с религиозной точки зрения будет осуждаться. Когда речь идет об исключении зародышей с явно патологическими генами, чисто научных возражений быть не может. Сколь, однако, далеко можно идти по этому пути? Вправе ли родители "заказывать" ребенка с генами долголетия, музыкальных или математических способностей, с определенным цветом глаз или формой носа? Все это в ближайшие 10 лет может стать реальным. Как и в других случаях, по-видимому, должны рассматриваться цели данной манипуляции и обоснованность желаний родителей. Разумеется, законодательные ограничения будут способствовать уходу части клиник и лабораторий репродукции "в подполье", однако серьезной общественной опасности деятельность подобных клиник представлять не может из-за ограниченного круга их клиентов. Проблема состоит в том, что ребенок превращается в товар и может стать не целью, а средством. Так уже происходит при использовании клеток "запланированного" ребенка для лечения его ранее родившихся братьев и сестер. Легко представить цепочку вариантов такой ситуации, ведущую к преступлениям.

Итак, достижения экспериментальной генетики и эмбриологии позволяют производить на высших организмах совершенно фантастические эксперименты. Многие из этих достижений могут быть применены и к человеку. Открывающиеся возможности требуют широкого обсуждения, причем не только в среде специалистов. Обществу необходим если не консенсус, то, во всяком случае, определенное мнение большинства о приемлемости или недопустимости тех или иных генетических манипуляций (как, например, выработалось отношение к аборту и к эвтаназии). Разумеется, общественность должна быть хорошо информирована о сути новых достижений науки, о получаемых результатах и о возможных негативных последствиях.

Человеческий эмбрион (6 дней после оплодотврения)

Плюрипотентные зародышевые клетки, полученные из крови пуповины человека

Стволовые клетки костного мозга человека (электронная микрофотография)

Эритроциты – первые специализированные клетки, полученные из стволовых клеток человека

Колонии недифференцированных эмбриональных стволовых клеток человека при увеличении х 20

В октябре 2001 г. компании Advanced Cell Technology (АСТ, США) удалось впервые получить клонированный эмбрион человека, состоявший из 6 клеток. Это означает, что клонирование эмбрионов в медицинских целях (так называемое терапевтическое клонирование) уже не за горами.

Целью такого клонирования является получение бластоцистов человека (полых сферических образований, состоящих примерно из 100 клеток), которые содержат внутреннюю клеточную массу. После извлечения из бластоцистов внутренние клетки могут развиваться в культуре, превращаясь в стволовые клетки, которые, в свою очередь, могут превращаться в любые дифференцированные клетки человека: нервные, мышечные, кроветворные, клетки желез и т.д.

Медицинские применения стволовых клеток очень перспективны и необычайно разнообразны. Они могут использоваться, например, для лечения сахарного диабета путем восстановления популяции погибших или поврежденных клеток поджелудочной железы, производящих инсулин. Их можно использовать и для замены нервных клеток при повреждениях головного или спинного мозга. При этом не возникает опасности отторжения трансплантатов и прочих нежелательных осложнений, сопровождающих обычные операции по пересадке клеток, тканей и органов.

В последнее время термин «терапевтическое клонирование» стали использовать и для обозначения клонирования эмбрионов, предназначенных для имплантации в матку женщины, которая затем может родить клонированного ребенка. Это оправдывают тем, что такое клонирование позволит иметь детей бесплодным парам. Однако оно не имеет отношения к лечению как таковому. Поэтому большинство ученых, занимающихся клонированием в медицинских целях, считают, что время «репродуктивного» клонирования еще не наступило – предстоит решить еще множество сложнейших биологических, медицинских и этических проблем.

Под клонированием понимают получение эмбриона либо при замене ядра яйцеклетки на ядро соматической клетки, либо путем партеногенеза, т.е. при делении неоплодотворенной яйцеклетки. В обоих случаях для клонирования необходимы жизнеспособные яйцеклетки, которые могут быть получены только от доноров.

На объявление компании АСТ с просьбой предоставить материал для научных исследований в области клонирования откликнулось множество женщин, из которых после тщательной проверки здоровья и психического состояния были отобраны 12 доноров. Интересно, что большинство потенциальных доноров заявили, что отказались бы участвовать в экспериментах по репродуктивному клонированию.

Донорам делали специальные инъекции гормонов, чтобы при овуляции выделялась не одна, а примерно 10 яйцеклеток. В качестве источников ядер для пересадки в яйцеклетки использовали фибробласты. Фибробласты получали из биопсий кожи анонимных доноров, среди которых были больные сахарным диабетом, а также пациенты с повреждениями спинного мозга. После выделения фибробластов из них получали культуры клеток.

В первых экспериментах были использованы ядра фибробластов. Однако после пересадки ядра яйцеклетка хоть и начинала делиться, но процесс быстро завершался, и не образовывалось даже двух раздельных клеток. После ряда неудач американские исследователи решили использовать подход Т.Вакаямы и Р.Янагимачи (так называемый гавайский метод), с помощью которого была получена первая клонированная мышь.

Этот метод состоит в том, что вместо ядра соматической клетки (фибробласта) в яйцеклетку пересаживается целая овариальная клетка. Овариальные клетки обеспечивают питанием развивающуюся яйцеклетку и настолько прочно с ней связаны, что сохраняются на ее поверхности даже после овуляции. Эти клетки настолько малы, что вместо ядра можно использовать целую клетку.

Однако и в этом случае возникли значительные трудности. Потребовалось более 70 экспериментов, прежде чем удалось получить делящуюся яйцеклетку. Из 8 яйцеклеток, в которые были введены овариальные клетки, две образовали четырехклеточный эмбрион, а одна – шестиклеточный. После этого их деление прекратилось.

Партеногенетический подход основан на том, что яйцеклетка становится гаплоидной не сразу, а на довольно позднем этапе созревания. Если бы такую почти созревшую яйцеклетку удалось активировать, т.е. стимулировать к делению, можно было бы получить бластоцист и стволовые клетки. Недостаток этого подхода заключается в том, что полученные стволовые клетки будут генетически родственны только донору яйцеклетки. Получить стволовые клетки для других людей таким способом невозможно – обязательно потребуется пересадка ядер в яйцеклетку.

Ранее были удачные попытки активации яйцеклеток мышей и кроликов с помощью различных веществ или электрического тока. Еще в 1983 г. Э.Робертсон получила стволовые клетки из партеногенетического эмбриона мыши и показала, что они могут формировать различные ткани, включая мышечную и нервную.

С человеческим эмбрионом все оказалось сложнее. Из 22 яйцеклеток, активированных химическим путем, только 6 образовали через пять дней нечто похожее на бластоцист. Однако внутренней клеточной массы в этих бластоцистах не было…

Существуют три типа клонирования млекопитающих: эмбриональное клонирование, клонирование зрелой ДНК (репродуктивное клонирование, метод Рослина) и терапевтическое (биомедицинское) клонирование.

При эмбриональном клонировании клетки, образующиеся в результате деления оплодотворенной яйцеклетки, разделяются и продолжают развиваться в самостоятельные эмбрионы. Так можно получать монозиготных близнецов, тройни и т.д. вплоть до 8 эмбрионов, развивающихся в нормальне организмы. Этот метод давно используется для клонирования животных различных видов, но по отношению к человеку его применимость исследована недостаточно.

Клонирование ДНК состоит в переносе ядра соматической клетки в неоплодотворенную яйцеклетку, из которой предварительно удалено ее собственное ядро. Такая клеточная операция впервые была осуществлена генетиком Г.Шпеманном в 1920-х гг.

После удаления ядра яйцеклетку различными способами заставляют перейти в стадию G0 клеточного цикла. В таком состоянии клетка находится в покое, что очень важно при подготовке ее к пересадке нового ядра. Пересадка ядра осуществляется либо путем трансплантации, как описано выше, либо путем слияния яйцеклетки с другой клеткой, содержащей ядро.

В каждой лаборатории используют свои модификации этих общих подходов. Наиболее известен метод Рослина, с помощью которого была получена овечка Долли.

Для успеха операции пересадки ядра важно синхронизировать клеточные циклы клеток-доноров и яйцеклетки. Такой метод был разработан и использован И.Уилмутом и К.Кэмпбеллом. Сначала клетки-доноры (при клонировании овец – из вымени) помещали в культуральную среду, где они начинали делиться. Затем выбирали одну из них и помещали в обедненную среду, в результате чего голодающая клетка переходила в стадию G0 клеточного цикла. После удаления ядра из яйцеклетки ее сразу же помещали рядом с клеткой-донором, а через 1–8 ч с помощью электрического импульса вызывали слияние клеток и активацию развития эмбриона.

Однако только немногие клетки выживают после такой процедуры. Выжившую клетку помещали в яйцевод овцы и позволяли развиваться примерно 6 дней, после чего переносили в матку, где и продолжалось развитие эмбриона. Если все складывалось удачно, в конце концов рождалась клонированная овца – точная генетическая копия овцы, от которой была взята клетка-донор.

Из-за высокого риска развития генетических дефектов и рака против использования этого метода для клонирования человека выступают многие ученые и общественные деятели. В большинстве стран репродуктивное клонирование человека запрещено.

Новым и наиболее эффективным является упомянутый выше гавайский метод репродуктивного клонирования. В июне 1998 г. группе ученых Гавайского университета впервые удалось клонировать мышь, причем были получены три поколения генетически идентичных клонов. Несмотря на то, что генетика и строение клеток мыши изучены лучше, чем у других животных, клонирование мыши представляло собой сложную задачу. Это связано с тем, что яйцеклетка мыши после оплодотворения практически сразу начинает делиться. Не случайно поэтому, что Рослин использовал для клонирования овцу: ее яйцеклетка начинает делиться только через несколько часов после оплодотворения.

Вакаяма и Янагимучи смогли преодолеть эту трудность и получили клоны мыши даже с большим выходом (3 из 100 попыток), чем Уилмут (1 из 277 попыток). Вакаяма подошел к проблеме синхронизации клеток иначе, чем Уилмут. Клетки вымени, использованные Уилмутом, надо было искусственно заставлять переходить в фазу G0. Вакаяма же с самого начала использовал три типа клеток – клетки Сертоли, клетки головного мозга и овариальные клетки, – которые сами по себе либо всегда находятся в фазе G0 (первые два типа клеток), либо почти всегда в фазе G0 или G1. Кроме того, донорские клетки использовали через несколько минут после выделения из тела мыши, а не содержали в культуре.

После удаления ядра из яйцеклетки в нее вводили ядро клетки-донора. Примерно через 1 ч клетка начинала нормально функционировать с новым ядром. Еще через 5 ч клетку помещали в специальную среду, которая стимулировала клеточное деление наподобие того, как это происходит при естественном оплодотворении. При этом среда содержала специальное вещество – цитохалазин В, – которое предотвращало развитие полярных телец. В результате из яйцеклетки развивался эмбрион, который затем можно было пересадить в матку будущей матери.

Чтобы убедиться в жизнеспособности клонов, Вакаяма получил клоны клонов, а также нормальное потомство от родителей-клонов, а всего к моменту публикации им было получено более 50 клонов.

Биомедицинское клонирование описано выше. Оно отличается от репродуктивного клонирования только тем, что яйцеклетка с пересаженным ядром развивается в искусственной среде, затем из бластоциста удаляют стволовые клетки, а сам пре-эмбрион при этом погибает. Стволовые клетки могут быть использованы для регенерации поврежденных или отсутствующих органов и тканей в очень многих случаях, однако процедура их получения порождает множество морально-этических проблем, и во многих странах законодатели обсуждают возможности запрещения биомедицинского клонирования. Тем не менее исследования в этой области продолжаются, и тысячи неизлечимо больных (болезнями Паркинсона и Альцгеймера, диабетом, рассеянным склерозом, ревматоидным артритом, раком, а также с травмами спинного мозга) с надеждой ждут их положительных результатов.

Клонирование

Коммерческое клонирование

В последние десятилетия прошлого века происходило бурное развитие одной из интереснейших ветвей биологической науки - молекулярной генетики. Уже в начале 1970-х годов возникло новое направление генетики - генная инженерия. На основе ее методолог ии начали разрабатываться различного рода биотехнологии, создаваться генетически измененные организмы. Появилась возможность генной терапии некоторых заболеваний человека. К настоящему времени учеными сделано множество открытий в области клонировании животных из соматических клеток, которые успешно применяются на практике.

Идея клонирования Homo sapiens ставит перед человечеством такие проблемы, с какими оно прежде не сталкивалось. Так развивается наука, что каждый ее новый шаг несет с собой не только новые, неведомые ранее возможности, но и новые опасности.

Что же есть клонирование как таковое? В биологии - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения, - говорит нам энциклопедия "Кругосвет" . Именно так, на протяжении миллионов лет, размножаются в природе многие виды растений и некоторых животных. Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысл е 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 (по материалам Русской службы ВВС).

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.

Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 1950-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. 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 , 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. 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.

Человек с давних времен мечтал выращивать только качественные и вкусные овощи и фрукты, разводить коров с хорошими удоями, овец с большим настригом шерсти или же отличных кур-несушек, иметь домашних животных - точных копий уже отживших свой век любимцев, были всегда. Однако только в последнее время этот здоровый интерес был подогрет успехами ученых в клонировании животных и растений. Но реально ли осуществить эту мечту человечества именно методами клонирования?

Появление на полях трансгенных сортов растений, устойчивых к насекомым, гербицидам и вирусам, знаменует новую эру в сельскохозяйственном производстве. Созданные генными инженерами растения смогут не только прокормить увеличивающееся население планеты, но и станут основным источником дешевых лекарств и материалов.

Биотехнология растений заметно отставала вплоть до последнего времени, но сейчас на рынке наблюдается устойчивый рост доли трансгенных растений с новыми полезными признаками. Вот такие данные приводятся в статье "Биотехнология растений" : "Клонированные растения в США уже в 1996 году занимали площадь в 1,2 млн. га, которая в 1998 году увеличилась до 24,2 млн. га." Поскольку основные трансгенные формы кукурузы, сои, хлопчатника с устойчивостью к гербицидам и насекомым хорошо себя зарекомендовали, есть все основания ожидать, что площадь под клонированными растениями в будущем увеличится в несколько раз.

История генной инженерии растений начинается с 1982 года, когда впервые были получены генетически трансформированные растения. Метод трансформации основывался на природной способности бактерии Agrobacterium tumefaciens генетически модифицировать растения. Так, с помощью культивирования растительных клеток и тканей, гарантирующих безвирусность растения, были выведены всюду продаваемые гвоздики, хризантемы, герберы и другие декоративные растения. Также можно купить и цветки экзотических орхидных растений, производство клонов которых уже имеет промышленную основу. Некоторые сорта клубники, малины, цитрусовых выведены с использованием техники клонирования. Прежде для выведения нового сорта требовалось 10-30 лет, теперь же, благодаря применению методов культивирования тканей этот период сокращен до нескольких месяцев. Весьма перспективными признаются работы, связанные с производством на основе культивирования тканей растений лекарственных и технических веществ, которые невозможно получить путем синтеза. Так, уже получают подобным способом из клеточных структур барбариса изохинолиновый алкалоид берберин, а из женьшеня - гинсеносид.

Известно, что любой прогресс биотехнологии растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами.

Что же касается животных, то уже с начала XIX столетия ученые пытались решить вопрос о том, является ли сужение функций ядра дифференцированной клетки процессом необратимым. В дальнейшем была разработана методика клонирования ядер. Наибольшего успеха в клонировании эмбрионов амфибий добился английский биолог Джон Гердон. Он использовал метод серийных пересадок ядер и подтвердил гипотез у о постепенной утрате потенций по мере развития. Сходные результаты получили и другие исследователи.

Несмотря на эти успехи, отмечает в своей статье "Русский медицинский сервер", проблема клонирования амфибий остается нерешенной и по сей день. Теперь уже можно судить о том, что эта модель была выбрана учеными для подобных исследований не очень удачно, поскольку клонирование млекопитающих оказалось делом более простым. Не стоит забывать, что развитие микроскопической техники и технологии микроманипуляций в то время еще не позволяло манипулировать с эмбрионами млекопитающих и проводить трансплантацию ядер. Объем яйцеклетки амфибий примерно в 1000 раз больше объема ооцита плацентарных, поэтому амфибии и были так привлекательны для изучения ранних процессов развития.

В настоящее время проведены фундаментальные исследования проблемы клонирования мышей. Полноценное эмбриональное развитие и рождение здоровых и плодовитых клональных мышей было достигнуто только при трансплантации ядер кумулюсных клеток, клеток Сертоли, фибробластов из кончика хвоста, эмбриональных стволовых клеток и фетальных клеток гонад. В этих случаях количество новорожденных мышат не превышало 3% от общего числа реконструированных ооцитов.

Клонирование же домашних животных оказалось более трудным делом, чем предполагалось. В 2001 году компания Genetic Savings and Clone объявила о рождении первой в мире клонированной кошки. Эта компания, штаб-квартира которой находится в фешенебельном пригороде Сан-Франциско, Саосалито, специализируется на "увековечивании" домашних любимцев - кошек и собак. Не смотря на то, что первая в мире кошка-клон и была "сделана под копирку", она не похожа по окрасу ни на родную мать (донор ДНК), ни на приемную (которая вынашивала зародыш). Ученые объясняют это тем, что расцветка меха лишь частично зависит от генетической информации, влияют еще и факторы развития.

Тем не менее, вдохновленная первым успехом компания начала коммерческое клонирование первой партии кошек-клонов по коммерческому заказу. Стоимость услуги - 50 тысяч долларов.

"Год назад мы сказали, что начнем коммерческое обслуживание через год, и вот год прошел, - говорит Бен Карлсон (Ben Carlson), представитель компании Genetic Savings & Clone, - и пока невозможно делать прогнозы относительного того, сколько времени потребуется для того, чтобы доработать технологию для получения хороших результатов".

Собак клонировать пока не удалось вообще. У них, как говорят ученые, очень сложный репродуктивный цикл, и их яйцеклетки трудно добывать и выращивать.

Сегодня главный бизнес GSC заключается не в клонировании (оно все-таки еще не поставлено на поток), а в хранении образцов ДНК животных. Такая биопсия в США стоит от $100 до $500 в зависимости от параметров домашнего любимца.

Эксперты, тем не менее, предупреждают, что хозяева, доверившие компании клонирование своих питомцев, могут быть разочарованы. Как правило, любовь к конкретной кошке или собаке определяется ее повадками и характером, что имеет мало общего с генами. Они отмечают, что внешние факторы на развитие животного оказывают не меньший эффект, чем наследственность.

Клонирование овцы Долли в 1996 году Яном Вильмутом и его коллегами в Рослинском институте в Эдинбурге вызвало бурную реакцию во всем мире. Долли была зачата из клетки молочной железы овцы, которой уже давно не было в живых, а ее клетки хранились в жидком азоте. Методика, с помощью которой была создана Долли, известна под названием "перенос ядра", то есть из неоплодотворенной яйцеклетки было удалено ядро, а вместо него помещено ядро из соматической клетки. Из 277 яйцеклеток с пересаженным ядром лишь одна развивалась в относительно здоровое животное. Этот метод размножения является "асексуальным", так как он не требует наличия представителя каждого пола, чтобы создать ребенка. Успех Вилмута стал международной сенсацией.

В декабре 1998 года стало известно об удачных закончившихся попытках клонирования крупного рогатого скота, когда японцам И. Като, Т. Тани и сотр. удалось получить 8 здоровых телят после переноса 10 реконструированных эмбрионов в матку коров-реципиентов.

Очевидно, что требования животноводов к копиям своих животных куда как скромнее, нежели у желающих клонировать своих домашних любимцев. Давал бы клон столько же молока, что и "мать-клониха", а какой он расцветки и характера - какая разница? Исходя из этого, новозеландские биологи сделали недавно новый важный шаг в клонировании коров. В отличие от американских коллег из Калифорнии, они ограничились воспроизведением лишь одной особенности клонируемого животного. В их случае - способности коровы давать молоко с повышенным содержанием белков. Как это обычно во всех экспериментах по клонированию, процент выживших эмбрионов был очень низок. Из 126 трансгенных клонов выжили лишь 11, причем лишь девять из них обладали требуемой способностью. Так что перспективы развития данной области клонирования, как говорится, "налицо".

В конце 2000 - начале 2001 г. весь научный мир следил за попыткой исследователей из американской фирмы "АСТ" клонировать вымирающий вид буйволов Bos gaurus (гяур), который когда-то был широко распространен на территории Индии и Юго-Западной Азии. Соматические клетки-доноры ядер (кожные фибробласты) были получены в результате биопсии post mortem от быка в возрасте 5 лет и после двух пассажей в культур е длительное время (8 лет) хранились в криоконсервированном состоянии в жидком азоте. Всего было получено четыре беременности. Чтобы подтвердить генетическое происхождение плодов, два из них были выборочно изъяты. Цитогенетический анализ подтвердил наличие в клетках характерного для гяуров нормального кариотипа, однако выяснилось, что вся митохондриальная ДНК происходит от яйцеклеток коров-доноров другого вида (Bos taurus).

К сожалению, в опыте американских ученых одна из беременностей прервалась на 200-дневном сроке, а в результате другой родился теленок, который умер спустя 48 ч. Представителями фирмы было заявлено, что это произошло "по причине инфекционного клостридиозного энтерита, не имеющего отношения к клонированию".

Реализация всего потенциал а, заложенного в новой технологии клонирования, для спасения исчезающих видов животных может быть возможна только при разумном подходе к решению возникающих проблем. Стоит отметить, что в результате клонирования очень часто обнаруживается различная патология плодов: гипертрофированная плацента, гидроалантоис, плацентомы, увеличенные в размере кровеносные сосуды пупочного канатика, отечность плодных оболочек. Клоны, погибшие в течение нескольких дней после рождения, характеризуются наличием патологии сердца, легких, почек, мозга. У новорожденных также часто встречается так называемый "синдром крупного молодняка".

Клонированные животные долго не живут и отличаются пониженной способностью бороться с болезнями. Это показали эксперименты, результаты которых обнародовали исследователи из токийского Национального института инфекционных заболеваний, сообщает Newsru.com Для опытов они отобрали 12 клонированных мышей и столько же рожденных естественным путем. Клоны начали умирать уже после 311 дней жизни. Десять из них скончались, не протянув и 800 дней. За это же время умерла только одна "нормальная" мышь. Большая часть клонов скончалась от острого воспаления легких и болезней печени. Судя по всему, их иммунная система не могла бороться с инфекциями и производить достаточное количество нужных антител, считают японские исследователи.

Причины слабости клонов, полагают они, нуждаются в тщательном изучении и могут быть связаны с нарушениями на генетическом уровне и недостатками нынешней технологии репродуцирования.

Тем не менее, ученые не останавливаются в своих изысканиях. Многим видятся широкие перспективы клонирования. Например, ученые британской компании "PPL Therapeutics", успешно клонировавшие пять поросят в штате Вирджиния, органы и ткани которых могут использоваться для пересадки больным людям, полагают, что клинические испытания таких операций могут начаться в ближайшие четыре года, сообщают.

Но, как отмечают многие эксперты, до широкомасштабных операций по пересадке органов от свиньи к человеку обществу и научному миру необходимо еще решить целый ряд трудных этических вопросов, таких, как "корректность" трансплантации органов животного в организм человека или замена органов одного вида живых существ на органы другого вида.

С другой стороны, многие ученые считают, что уже очень скоро клонирование сельскохозяйственных животных начнет приносить первые плоды. Молоко клонов коров, мясо потомства клонированных коров и свиней может появиться в продаже уже в следующем году. Фактически и сейчас в США, где компании, занимающиеся разведением скота, создали уже около сотни клонов лучших представителей элитных пород, официального запрета такой деятельности нет.

Однако есть неформальная просьба Управления по пищевым продуктам и лекарствам (FDA) не спешить с продажей таких продуктов. Национальная академия наук США подкрепила уверенность, что подобные продукты безопасны для здоровья. Как сообщают Медновости , в выводах комиссии, занимавшейся вопросами клонирования коров и свиней, содержится рекомендация по проведению некоторых дополнительных исследований, но в целом продажу продуктов из клонированных животных и их потомства ученые сочли безопасной. Конечно, речь не идет о том, чтобы забивать на мясо клонированных животных. Сейчас это очень дорогой процесс, как правило, обходящийся более чем в 20000 долларов. Однако животные из первого-второго поколения потомства клонов вполне могут пойти на мясо. Тем не менее, у экспертов FDA есть опасение, что при клонировании животных у владельцев может возникнуть соблазн подкорректировать их гены, чтобы улучшить характеристики. Этого ученые опасаются значительно больше, нежели самого клонирования, при котором гены животного остаются неизменными.

А вот в Японии с 1999 года было разрешено пополнять поголовье молочных и мясных пород с применением техники "тиражирования" оплодотворенных яйцеклеток. Однако при этом коммерческое клонирование в классическом понимании запрещено, то есть "с использованием соматической (неполовой) клетки". Но, велика вероятность того, что Япония все-таки станет первой в мире страной, где на прилавках магазинов появится мясо клонированных животных.

Так или иначе, возможности клонирования открывают новые перспективы для садоводов-огородников, фермеров-животноводов, а также медицины, хотя в настоящее время его применение ограничивается нерешенными технологическими и биологическими проблемами. Кроме того, нам не хватает знания структуры геном ов сельскохозяйственных животных, что необходимо для их направленного изменения. Сначала продукция от клонированных животных должна пройти апробацию в соответствующем компетентном государственном органе, отвечающем за применение пищевых и лекарственных ресурсов, которое запрещает продажу молока или мяса генетически модифицированных и клонированных животных, пока не выработает все необходимые правила. Предстоит также еще провести эксперименты по проверке безопасности получаемого молока для людей. Однако, не смотря ни на что, возможно, все-таки рано или поздно, по полям и лугам загуляют стада клонированных и генетически модифицированных коров, а любимые лающие и мурлыкающие питомцы будут десятки лет услаждать взор своих хозяев и преданно заглядывать им в глаза.

История клонирования.

История клонирования живых существ берет свое начало с 1839 года, именно в этом году Теодором Шванном была создана клеточная теория, которая произвела настоящий переворот в области генетики. Основная идея клеточной теории - любая клетка происходит от клетки. Два противоречащих положения теории – наследственность и дифференциация. Долгое время ученые не могли выяснить, какие клетки образуются в процессе деления – идентичные дочерние или производные разные. Неудачи не останавливали ученых, эксперименты продолжались. И в 1883 году немецким цитологом Оскаром Гертвигом была открыта яйцеклетка. В 1892 году Ганс Дрейш проводит эксперимент по разделению двухклеточного эмбриона морского ежа на две отдельные клетки, а затем ему удалось разделить четырехклеточный эмбрион морского ежа на четыре отдельных клетки. Ученому удалось вырастить каждую отдельную клетку в нормальную особь.

После этого эксперимента многие ученые также провели ряд успешных экспериментов, направленные на разделение клеток эмбрионов и выращиванию из разделенных клеток отдельных особей. Но при проведении исследования по развитию нематод были получены противоречивые результаты:

1. Чаще всего наблюдался регулятивный тип развития, т.е. после деления клетки имели различные «судьбы»;
2. В других случаях клетки развивались по мозаичному типу.

Что такое регуляционное и мозаичное развитие?

Регуляция в генетике – это восполнение в развитии каждой клетки ее утерянной части. Так, у многих позвоночных организмов, в том числе и у человека, при раннем полном распаде оплодотворенной, начавшей делиться клетки на части (бластомеры), может образовываться совершенно новый организм. Это происходит в случае определенного сбоя в развитии, при этом части клетки не погибают, а дают жизнь новому организму. Образовавшийся эмбрион не является дефективным, а представляет собой полноценный организм. Ярким примером природного регулятивного развития является рождение однояйцовых близнецов, каждый из которых является самостоятельным организмом, но при этом они имеют одинаковую наследственность.

Ученые считают, что для относительно крупных организмов, дающих не очень много потомства, такое положение дел будет иметь свои плюсы. Но было замечено, что неблагоприятные последствия возникают для небольших организмов (например, некоторых членистоногих). В результате разделения клеток эмбриона на раннем этапе развития развиваются самостоятельные организмы, но они имеют определенные дефекты, например, у них может отсутствовать какой-либо участок тела. Это развитие получило название мозаичное. Ученые считают, что, используя принципы мозаичного развития, можно корректировать организм. Было выявлено, что носителем наследственности является ядро, несущее определенное количество хромосом. Ученые переключают свое внимание с клеточного потенциала на ядерный потенциал. Так Ганс Спиман продолжил свои эксперименты, но экспериментировал уже с пересадкой ядра у амфибий и у морских ежей. Он брал для эксперимента эмбрион из 16 клеток, извлекал одно из ядер и помещал его в зародышевую цитоплазму. В результате слияния ядра с цитоплазмой образовывался вполне нормальный эмбрион. Почему он брал эмбрион из 16 клеток? Результаты эксперимента показали, что потенциал ядер остается неизменным, именно до образования 16 клеток. Уже в то время Ганс Спиман задумал эксперимент о пересадке ядра клетки отдельной взрослой особи в отдельную яйцеклетку, но еще не было достаточных знаний и технических возможностей для осуществления подобного эксперимента. Идея Спимана была осуществлена позже другими учеными.

В России опыты по клонированию живых существ начались в 40-е годы 20-го столетия. Первые эксперименты были проведены эмбриологом Г.В. Лапашовым, в основе которых находился метод трансплантации (пересадки) ядер клетки в яйцеклетку лягушки. Программа «Клонирование млекопитающих» стояла в плане совместной работы двух лабораторий, Л.И. Корочкина и Д.К. Беляева. Начинания советских ученых первоначально хорошо финансировались, но вскоре государство потеряло интерес к этому вопросу.

В конце 80-х годов за рубежом генетические опыты стали проводиться с завидной регулярностью. В 1977 году ученые Оксфордского университета под руководством профессора зоологии Дж. Гердона методом клонирования получили более 50 лягушек. Метод клонирования состоял в том, что из яйцеклетки удалялось ядро и в нее трансплантировались разные ядра из специализированных клеток. В более поздних экспериментах Гордон пытается пересаживать ядра из клеток взрослого организма. Несколько экспериментов привели к тому, что особи проходили «стадию метаморфозы» и превращались во взрослых лягушек, но до полного успеха было еще далеко, так как лягушки рождались очень слабыми, практически не приспособленными к дальнейшему существованию.

Первое успешное оплодотворение в пробирке было проведено в 1943 году, но эксперимент закончился неудачей, через какое-то время эмбрион погиб. Но это не остановило ученых, исследования и эксперименты продолжились, и уже в 1978 году в Англии родился первый ребенок «из пробирки»: это была девочка. Ребенок родился у первой в мире суррогатной матери; зачат ребенок был из донорской яйцеклетки, женщина только выносила ребенка. После этого эксперимента стало ясно, что ребенка может выносить и родить не только его биологическая мать.

В 1987 году ученым из университета имени Дж. Вашингтона после проведения определенных генетических исследований удалось с помощью специального фермента разделить клетки человеческого зародыша, которые были клонированы до стадии 32 клеток.

В 1984 году в лаборатории Стена Вилладсена родился первый клонированный ягненок. Он был получен из эмбриональных клеток несозревшей овцы. Впоследствии в своих экспериментах ученый использовал кролика, козу, обезьяну, свинью и корову. Основой метода было изъятие ядра и перемещение его в яйцеклетку.

В 1994 году Неаль Ферст успешно провел клонирование более зрелых эмбриональных клеток: был клонирован эмбрион теленка, состоящий из 120 клеток. Метод клонирования был таким же, как и у Стена Вилладсена: изъятое ядро пересаживалось в яйцеклетку.

В 1996 году Ян Вильмут повторил опыт Неаля Ферста, но клонировал он не теленка, а овцу. В эксперименте было использовано 270 яйцеклеток, из них только одна дала жизнь новому организму. Впоследствии эмбрион был имплантирован в матку овцы.

Через некоторое время в институте Рослин в Эдинбурге родилось первое клонирование животное, овца Долли. 27 февраля 1997 года на обложке журнала «Nature» появилась первая фотография клонированной овцы. Но уже в июне 1999 года основными темами на встречах ученого мира становятся жизнь и развитие первого клонированного животного – овцы Долли. Были выявлены серьезные нарушения в развитии животного: обнаружены аномалии в хромосомах, вследствие чего организм овцы уже при рождении был биологически преждевременно состарившимся. В начале февраля 2000 года в СМИ появились первые сообщения о том, что овца Долли на самом деле не клонированное животное. Под сомнение был поставлен сам метод создания клонов. 14 февраля 2003 года овца Долли погибла: у животного развилась опухоль легких. По некоторым данным, Долли успела дать потомство. Шесть ягнят появились на свет естественным путем.

Клонирование животных.

Как мы уже знаем, целью клонирования является получение потомства, генетически идентичного той особи, ядро которой было взято для клонирования. Как известно, ядро клетки содержит код ДНК, определяющий основные характеристики всего живого, как растений, животных, так и человека. Помимо этого, ДНК, содержащаяся в митохондриях клетки, является совершенно самостоятельной и зависит от хромосомной ДНК.

Клонирование овцы Долли. В случае с овцой Долли клетки были взяты из тканей вымени взрослой овцы и выращены в среде с 0,5% сыворотки. Ученые пришли к выводу, что эта среда остановила рост клеток на стадии готовности, в результате чего активизировались все гены, клетки стали полностью задействованы. Под воздействием электрических импульсов эти клетки смешались с неоплодотворенными яйцеклетками, из которых предварительно были удалены ядра. В особой среде клетки достигли необходимой стадии развития, и эти эмбрионы вживили в матку уже другой овцы. При проведении эксперимента, смешивания клеток овцы с яйцеклетками было получено 277 соединенных клеток, только 29 из них развились до стадии бластоцита. 29 зародышей вживили в матки 13 овец, но родился только один живой ягненок. Такой низкий результат был получен по той причине, что для клонирования использовались клетки взрослого животного.

Процесс выращивания донорских клеток – это долгий и сложный процесс, донорская клетка выращивается в нескольких средах. Помимо этого, в данном случае необходимо особым образом вырастить измененную яйцеклетку-реципиент и дождаться окончания необходимого срока беременности. Более удачные результаты достигаются, когда в качестве донорских клеток берутся зародышевые клетки (или клетки плода). Однако до тех пор, пока животное не достигнет зрелости, невозможно точно определить, какая особь наиболее подходит для донорских целей. Если бы процент удачных результатов был достаточно высоким, данный метод мог бы существенно облегчить работу животноводов. Генетический набор клонов несколько отличается от генетического набора животного, ядра клеток которого были вживлены в яйцеклетки с удаленными ядрами. Опыты с овцами показали, что можно взять клетки здорового животного и в результате клонирования получить животное с мясом и шерстью идеального качества.

Клонирование лягушек.

Большой вклад в область клонирования животных внес Дж. Гордон. Ученый разработал собственную методику удаления ядер из яйцеклеток: он стал использовать ультрафиолетовые лучи. Также он стал удалять из яйцеклетки собственное ядро и трансплантировать в нее разные ядра, взятые из специализированных клеток. Так в 1962 году Гордон в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, как это было до него, а уже вполне сформировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика.
Гордон добился следующих результатов:

Примерно из 10% реконструированных яйцеклеток образовались эмбрионы; оставшиеся 90% вообще не развивались;

65% из образовавшихся эмбрионов достигали стадии бластула, 30% - стадии головастика и только 5% развивались в половозрелых особей.

В последующих опытах Гордон и его последователи не смогли подтвердить данные этих первых опытов. Гордон объясняет свои прошлые успехи тем, что появление взрослых особей может быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника получившегося головастика довольно длительное время присутствовали первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки. Гордон пытался несколько раз повторить свой эксперимент, принимая во внимание прошлые неудачи, он решил попробовать извлечь ядра на стадии бластулы и снова пересадить их в новые энуклеированные яйцеклетки. Эту процедуру назвали серийной пересадкой. Используя подобную методику, ученому удалось увеличить число зародышей, которые развивались нормально до более поздних стадий по сравнению с зародышами, полученными в результате первичной пересадки.

Гордон проводил свои опыты и совместно с Ласки, в которых ученые попытались вырастить клетки почек, легких и кожи взрослых животных вне организма в питательной среде. Эти клетки ученые решили использовать в качестве доноров ядер. В результате подобного эксперимента около 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. Также было проведено несколько серийных пересадок, в результате яйцеклетки развивались до стадии плавающего головастика. Благодаря этим исследованиям стало ясно, что клетки различных тканей взрослого позвоночного содержат ядра, которые могут обеспечить развитие, по крайней мере, до стадии головастика.

Диберардино и Хофнер продолжили дело Гордона, но проводили опыты над эритроцитами – дифференцированными клетками крови лягушки. Они применяли серийную пересадку этих ядер, в результате чего около 10% реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Была проведена еще серия экспериментов с помощью многократных серийных пересадок (более 100 клеточных циклов) реконструированным яйцеклеткам, но дальше стадии головастика развитие не пошло. Последние эксперименты в области генетики показали, что в случае с амфибиями донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития, потому, как считают некоторые авторы, такие эксперименты правильнее было бы назвать клонированием именно зародышей амфибий, а не просто амфибий.

Опыты с амфибиями также показали, что ядра различных типов клеток одного и того же организма генетически идентичны. В процессе клеточной дифференцировки такие ядра постепенно утрачивают способность обеспечивать развитие реконструированных яйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток вне питательной среды в определенной степени увеличивают эту способность. Клонирование амфибий с каждым последующим экспериментом проходило все успешней, и ученые всерьез задумались об экспериментах по клонированию эмбрионов млекопитающих, а именно мышей.

Клонирование мышей.

Необходимые разработки по клонированию млекопитающих уже были и вскоре опыты по клонированию млекопитающих действительно начались, но они проходили не так успешно, как в случае с амфибиями. Исследования были осложнены тем, что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. Но вскоре ситуация изменилась, ученые научились микрохирургически удалять ядро из оплодотворенных яйцеклеток мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов. Полученные зародыши мышей развивались лишь до стадии бластоциты.

МакГрат и Солтер значительно усовершенствовали методы извлечения ядер и разработали собственную методику введения их в клетку. После многочисленных экспериментов они пришли к выводу, что в качестве доноров ядер необходимо использовать оплодотворенные яйцеклетки (зиготы), только благодаря этому можно добиться получения эмбрионов. В иных случаях реконструированные яйцеклетки развивались только до стадии бластоциты.
Манн и Ловел-Бадж начали свои генетические опыты с того, что пытались выделить пронуклеусы - ядро (мужское, женское) оплодотворенной яйцеклетки из яиц, активированных к партеногенезу (развитие особи с участием только материнских генов), и пересадить их в энуклеированные зиготы мышей. Подобные опыты не удались – эмбрионы погибали на ранних стадиях. Ученые стали получать пронуклеусы из оплодотворенных яиц и пересаживать их в партеногенетически активированные и лишенные ядра яйца. В этом случае зародыши развивались нормально до самого рождения.

Сурани проводя эксперименты, установил, что нормальное развитие обеспечивает только рекомбинации мужского и женского пронуклеусов из разных оплодотворенных яйцеклеток мышей. И наоборот, комбинация 2 мужских или 2 женских пронуклеусов приводят к остановке развития эмбриона, т.е. для нормального развития млекопитающих требуется 2 набора хромосом – отцовский и материнский.

Хоппе проводя генетические исследования, пытался пересадить ядра клеток партеногенетических бластоцит мышей в энуклеированные зиготы. Опыты закончились успешно, ученому удалось получить 4 взрослые самки. Хоппе пришел к выводу, что партеногенетические и андрогенетические зародыши у млекопитающих погибают вследствие различия активности онтогенеза материнского и отцовского геномов. Он ввел новый термин «геномный импринтинг», обозначающий механизм, который отвечает за регулировку этих функциональных различий. В результате своих опытов Хоппе получил 3 взрослые особи, которые являлись генетически идентичными донорской линии. По мнению ученого, чтобы результаты опыта были положительными, необходимо за один прием провести введение ядер-доноров и удаление пронуклеусов из зиготы. После этого реконструированные яйцеклетки следует выращивать вне питательной среды до стадии бластоциты, а затем пересадить в матку самки. Результат эксперимента: из 16 пересаженных бластоцит 3 развились во взрослых животных. В последующих опытах Хоппе в качестве доноров ядер использовал клетки эмбрионов на еще более поздней стадии (7 суток), результат – 3 взрослых особи мышей.

Другим долго не удавалось повторить опыт Хоппе. В научных журналах появились статьи, что ученый фальсифицировал результат. МакГрат и Солтер продолжили генетические опыты и в скором времени они пришли к выводу, что ядра 8-ми клеточных зародышей и клеток внутренней клеточной массы бластоциты не обеспечивают развития вне питательной среды реконструированных яйцеклеток. В этом случае, по мнению ученых, клетки сложно вырастить даже до стадии морулы (эмбрион на начальной стадии развития, образующийся в результате дробления зиготы), а уж тем более до стадии бластоциты. Лучшим результатом может быть развитие 5% ядер 4-х клеточных зародышей до стадии морулы. При этом около 19% реконструированных яйцеклеток, содержащих ядра 2-х клеточных зародышей, смогли достичь стадии морулы или бластоциты. Ученые сделали вывод, что в связи с очень ранней активизацией генома зародыша (на стадии 2 клеток) в эмбриогенезе у мышей клеточные ядра рано теряют тотипотентность. У крупных млекопитающих активация первой группы генов в эмбриогенезе происходит намного позже, на 8-16 клеточной стадии. Именно этим ученые объясняют трудности при клонировании мышей.

Клонирование коров.

В 2004 году бразильские ученые заявили об успешном эксперименте по клонированию коровы. Корова появилась на свет благодаря использованию генетического материала другого клона. Клонированная корова по кличке Виторьоза являлась точной копией другой коровы по кличке Витория, которую клонировали около 3 лет назад. Независимые эксперты провели исследование, по результатам которого стало ясно, что у коровы Витории ученые взяли немного кожи с уха через год после ее рождения. Затем клетки, содержащиеся в этой коже, использовали для клонирования.
Опыт бразильских ученых решили повторить ученые из Аргентины, но не ради научного эксперимента, а с целью улучшения качества и увеличения количества, получаемых от коров молока и мяса. Были проведены необходимые эксперименты, первый клонированный теленок должен был появиться на свет в начале 2001 года, но сведений от ученых о завершении эксперимента не поступило.

В 2003 году в китайской компании «Изиньню» решили провести самый масштабный проект по клонированию коров: в общей сложности они решили получить 479 клонированных коров. По некоторым данным, уже во время первого эксперимента было получено от 20 до 50 клонированных телят, которые появились на свет в деревне Люшику, уезда Урумчи Синьизян -Уйгурского автономного района. Из заявления зампредседателя уездного комитета Народного политического консультативного совета Фэн Лишэ известно, что настоящий проект клонирования крупного рогатого скота реализуется совместно с Китаем, Австралией, Канадой, США и Великобританией и другими странами. В результате реализации первой стадии проекта из 479 коров с клонированными эмбрионами забеременело 10% . этот показатель соответствует передовому уровню. На осуществление данного проекта компания «Изиньню» выделила около 1 млн. долларов. На эти деньги было куплено новейшее оборудование, а также создан институт биотехнологических исследований. Целью проекта было «дальнейшее развитие биофармацевтики и улучшение племенной работы».

Информация к размышлению.

Некоторыми независимыми компаниями были проведены исследования, доказывающие, что мясо и молоко клонированных коров полностью безопасно и ничем не отличается от мяса и молока обычных животных.
«Мясо и молоко от крупного и мелкого рогатого скота и свиней так же безопасны, как те продукты, которые мы едим каждый день», - сказал Стивен Сандлоф, директор ветеринарной службы FDA. Сандлоф призвал различные компании быть осторожнее с заявлениями о том, что их продукты не содержат ничего клонированного, так как «Такие заявления подразумевают, что «неклонированная» продукция более безопасна. FDA намерено борется с такими утверждениями, если они ничем не подтверждены и вводят потребителей в заблуждение». Действительно, в прессе было много информации о вреде генетически модифицированных продуктов, но информация о вреде мяса и молока клонированных животных мне не попадалась.

Генетически модифицированные продукты, например, новые сорта картофеля, получают путем генетического скрещивания какого-либо сорта картофеля с другим растением, в результате чего получается картофель с измененным генным кодом. Ученые утверждают, что клонированные коровы являются генетически идентичными донорской линии, т.е. генетический код коров-доноров и клонированных коров должен совпадать как у однояйцовых близнецов, каждый из которых представляет собой самостоятельный организм, но при этом имеют совершенно одинаковую наследственность. Теперь мы знаем, что ученые работают не просто по увеличению приплода у крупных млекопитающих, но также и по улучшению качества и увеличению количества молока и мяса. Но какими путями это достигается? И не закладываются ли какие-либо генные изменения, которые могут привести к необычным болезням у этих животных (по примеру с Долли) или в дальнейшем вызвать какие-либо болезни, и чего еще хуже, генные изменения у людей, употребляющих в пищу молоко и мясо этих животных? Когда человек задается вопросом, ответ на него всегда приходит. Думаю, что в ближайшее время мы узнаем ответа на поставленные вопросы.

Клонирование кошки.

Первую клонированную кошку удалось получить ученым из Техаса, но котенок получился совершенно непохожим на свою генетическую мать. С генетической точки зрения, котенок, которого назвали Сиси, и мать, совершенно идентичны, но ученых смутил тот факт, что у котенка совсем другой окрас по сравнению с матерью. В ходе эксперимента было создано 87 клонированных эмбрионов кошки, однако выжил всего лишь один зародыш, но ученые были удовлетворены результатом эксперимента, так как до этого им удавалось клонировать лишь мышей, овец, коров, коз и свиней. Ученые опасались, что кошка вырастет не совсем здоровой, поскольку у клонированных животных часто бывает нарушена репродуктивная функция. Но Сиси успешно родила 3 котят. Как сообщается на официальном сайте университета A8rM (Техас), Сиси и ее потомство чувствуют себя хорошо. Кошка Сиси – первая в мире кошка-клон, она родилась в декабре 2001 года.

Клонирование собаки.

В августе 2005 года южнокорейскими учеными был получен первый клон собаки – это щенок афганской борзой.
Этими же учеными был создан клонированный эмбрион человека, а также велись работы по созданию стволовых клеток для 11 пациентов, имеющих различные болезни и повреждения.

Клонирование свиней.

5 марта 2000 года британская компания PPL Therapeutics объявила о том, что в их исследовательском центре родилось 5 поросят. Этот эксперимент примечателен тем, что это первое клонирование, полученное от взрослой особи свиньи, завершившееся успешным результатом. Основной же целью эксперимента было получение измененных органов свиньи, которые будут использованы для трансплантации вместо человеческих органов. Органы свиньи наиболее подходят человеку по размерам. Единственной проблемой является отторжение органа животного человеческим организмом. Именно в этом направлении будут развиваться дальнейшие исследования ученых. В качестве одного из оптимальных путей решения данной задачи, по мнению ученых, является «генетическая маскировка» органов животного, чтобы человеческий организм не смог идентифицировать их как чужие.

Информация к размышлению.

Заманчивые перспективы, которые якобы открыло для человечества клонирование, в настоящее время все больше и больше развенчиваются. В погоне за прибылью генетики оставили развитие селекции и целиком переключились на идею клонирования. Есть предположение, что идея воссоздания идентичной копии человека возникла с целью привлечь большое количество дотаций на исследования. Бесспорно, перспектива клонирования интересна, однако в реальной жизни она должна быть направлена не на создание приспособленных для жизни клонов животных и людей, а на сохранение редких видов животных, растений или на возрождение утраченных. Но ученые выбрали иное направление.

С развитием науки, сложный и трудоемкий процесс клонирования стал возможным. Но уже сейчас существует небезосновательное предположение, что у клонированных животных развиваются различные болезни и живут эти животные в 1,5-2 раза меньше, чем животные, родившиеся в результате естественного оплодотворения.
Предположение ученых, что клонированные животные будут жизнеспособнее и продуктивнее, чем их родители, на практике не оправдалось. Это предположение исходило из того, что при исследованиях было выявлено: у клонированных животных самостоятельное деление клетки идет больше, чем у оригинала. Например, у клонированного быка получалось 90 делений клетки, а у оригинала существует только 60. Был сделан вывод – клонированное животное должно быть более жизнеспособно, чем оригинал. Но почему сделан такой вывод, непонятно. Ведь известно, например, что клетки человека делятся только 50 раз и живет он в среднем 70-80 лет, а клетки быка делятся 60 раз и живет он 15-20 лет. Уже из этого можно было предположить, что продолжительность жизни клонированного животного будет меньше его оригинала.

Деление клеток нельзя отследить внутри организма живого существа, поэтому деление клеток отслеживалось в пробирках, в специальных питательных растворах. Но не исключено предположение, что вне организма клетки в пробирке могут давать больше делений. В целостном же организме клетки организованы, между ними постоянно происходит обмен веществами и информацией. Ученым также было известно, что клонирование не может полностью исключить накопившиеся отрицательные мутации – факторы воздействия окружающей среды. Сильное влияние таких факторов было доказано еще ранее при генетическом обследовании близнецов. Различия между ними были тем больше, чем более были различны условия, в которых они росли. Также известно, что роль среды очень велика в проявлении многих наследственных заболеваний. Чтобы получить здоровый, жизнеспособный клон, необходимо удалить из клетки, используемой для клонирования, все мутационные гены, но в настоящее время это не представляется возможным. Есть также предположение, что если ученые научатся удалять мутационные гены у живых существ, то необходимость в клонировании отпадет.

Также необходимо сказать еще о следующем моменте в пользу полового размножения. При бесполом размножении, к которому относится и клонирование, вредные мутации всегда сохраняются и от оригинала передаются всем, без исключения, потомкам. При половом размножении такие мутации в большинстве случаев приобретают рецессивные признаки, т.е. те, которые не обязательно должны проявиться и с каждым поколением они все больше подавляются. Большинство же клонированных существо обречено на гибель по причине деградации. Только очень малый процент существ, получивших исключительно положительные мутации, способен выжить в перспективе. Именно от таких жизнеспособных особей происходит очередные массовые увеличения численности вида в животном мире. Следует отметить, что эта возможность предполагается исключительно для мелких и простейших животных и растений.

Плодовитость высокоразвитых животных и человека сравнительно невелика, поэтому такой способ размножения, как клонирование, непременно приведет к деградации, так как процесс вымирания происходит быстрее размножения.
Также известно, что конечные клоны практически не соответствуют оригиналу, т.е. исходному генотипу. Ученые уже сделали вывод, что сохранение точной копии оригинала невозможно ни при каких условиях и с течением времени в каждом последующем поколении клонов эта точность идентичности будет ухудшаться. Также не вызывает сомнений, что через 8-10 поколений все положительные показатели клона, взятые от оригинала, изживут себя.
При естественном размножении, чем больше скрещиваются между собой особи с разными признаками, тем сильнее и выносливее потомство. Такой способ размножения позволяет уменьшить недостатки мутационных изменений, неизбежно происходящих в природе.

Генная инженерия.

В древнейших городах Двуречья археологи нашли глиняные таблички с шумерской клинописью. В вавилонских текстах описывается рыба-человек Энки – сын Анну (Неба). Энки занимался созданием разумных существ, производил скрещивание первобытного человека с различными животными, пока не создал человека разумного. Он передал людям письменность, науки, всякого рода искусства, научил их строить города и храмы, устанавливать законы, научил людей сажать и собирать различные плоды. Все тело у Энке было рыбье и покрыто чешуей, под рыбьей головой была голова человеческая и речь его также была человеческая. Он проводил весь день среди людей, не принимая никакой пищи, а когда солнце заходило, «это удивительное существо погружалось в море и проводило ночи в пучине, ибо там был его дом. Он написал также книгу о начале мира и о том, как он возник, и вручил ее людям. В древнейшем городе Шумера существовал его храм Энки-Абзу, т.е. храм «морской бездны». Изображения Энки, рыбы-человека, сохранились и поныне.

Зоофилия.

Загадку появления зверолюдей ученые также объясняют зоофилией, существовавшей в древние времена. Первобытный человек удовлетворял свои сексуальные потребности с помощью животных. Особенно распространено это было в армиях во время военных походов. При каждой армии было стадо овец или коз. Эти животные служили воинам не только провиантом, но и объектами любви. Такая ситуация сохранялась довольно долго. Если верить письменным источникам, в 1562 году при осаде Лиона в итальянской армии наблюдалось массовое дезертирство из-за дефицита овец и коз для соответствующих нужд. А такие ученые древности, как Парацельс и Кардано, а также известный акушер XVI века Лицети неоднократно описывали случаи рождения человекозверей как у женщин, так и у самок различных животных. Подтверждение существования человекоживотных и человекоптиц давно уже находят археологи, просто об этих находках было запрещено говорить, и эта информация была известна только в узких научных кругах.

Люди-животные.

Недавно китайские генетики объявили о том, что им удалось скрестить человека с кроликом. Для этого яйцеклетки крольчихи были освобождены от родной ДНК, после чего в них внесли ДНК человека. Было получено более 400 эмбрионов, которые затем разрушили, получив стволовые клетки для дальнейших экспериментов. Для каких экспериментов? Об этом нам не сообщают. Воодушевленные же успехом, ученые планируют уже в ближайшем будущем создать новый гибрид – человека-мышь. Об этом нам сообщает журнал Cell Research, который издается Шанхайским институтом клеточной биологии и Академией наук КНР. Следует добавить, что подобные опыты проводились учеными из Массачусетса (США) с клетками коровы, но успехом они не увенчались.
Были сообщения и том, что ученые Австралии создали человеко-свиной эмбрион, который планировалось имплантировать в матку свиньи для дальнейшего выращивания. Для получения этого гибрида из клетки человеческого эмбриона изъяли ядро и внедрили в яйцеклетку свиньи. Получился эмбрион в 97% человеческой ДНК и 3% свиной.

Люди-растения.

Читая сказки братьев Гримм, мы узнаем, что в заколдованном лесу вдруг как по волшебству оживают деревья. Не эту ли идею из подобных сказок взяли современные ученые-генетики, и решили создать гибрид человека с растением? Но, тем не менее, откуда бы, не пришла эта идея, из прессы мы узнаем, что идея создания гибрида человека с растением уже захватила научные умы. Так, британские ученые начали выращивать деревья-надгробные памятники. В ядрах клеток этих деревьев содержатся ДНК покойных. Этими разработками занимается компания Bioabsence, которая за год высадила уже 500 генномодифицированных яблонь на могилах усопших. Специалисты этой компании заверяют заказчиков, что каждое дерево и его плоды будут «сходны по внешнему облику» с покойным.
В дальнейшем компания Bioabsence планирует предложить к продаже растения, способные двигаться и элементарно мыслить. Первые экспериментальные тропические лианы уже выращиваются в оранжереях, но увидеть мы их пока не можем, так как доступ в эти оранжереи закрыт для посторонних лиц. Как говорят ученые, лианы очень быстро растут, умеют поворачиваться в сторону человека, приближающегося к ним, и имеют устрашающего вида колючки, способные парализовать или даже убить человека. Большой интерес к этим разработкам уже сейчас проявляют различные службы безопасности.

Человек-кактус по случаю.

Оказывается, что гибриды человека с растением могут появляться не только в специальных экспериментальных лабораториях. Так в одной из своих книг известный писатель и журналист Николай Непомнящий рассказывает о молодой москвичке, решившей съездить с родителями на отдых в Мексику. В окрестностях курортного города Акапулько девушка увидела кактус, сплошь покрытый дымчатыми, пушистыми волосками. Движимая любопытством, она дотронулась до кактуса и почувствовала боль в руке, оказалось, что она укололась острыми колючками. Промокнув салфеткой капельки крови, девушка забыла о случившемся. Однако через какое-то время рука, а за ней и все тело у девушки начало зарастать. Ни удаление их пинцетом, ни сбривание результата не дало: колючки вырастали вновь. Как оказалось, споры кактуса проникли в кожу, прижились и дали поросль. Девушка была в отчаянии, но, вернувшись в Москву, она нашла клинику, где ей с помощью лазера удалили существенную часть колючек и спор. Прошло время, девушка вышла замуж, родила ребенка. Но о том времени, когда она была гибридом человека и кактуса, вспоминает с содроганием.

Вокруг всевозможных гибридов человека с животными и растениями бушуют нешуточные споры. Общественность давно уже бьет тревогу, католическая церковь также хочет остановить ученых. В свою очередь ученые уверяют всех о пользе подобных опытов для человечества. Чем реально могут обернуться для нас эти эксперименты? Хочется надеяться, что не злом.

История клонирования.

Введение.

Проблема клонирования животных приобрела в последнее время не только научное, но и социальное звучание, поэтому оно широко освещается в СМИ, зачастую некомпетентными людьми и с непониманием сути проблемы. В связи с этим возникает необходимость осветить положение дела.

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.

Воспроизводство организмов полностью повторяющих особь, возможно только в том случае, если генетическая информация матери будет без каких-либо изменений передана дочерям. Но при естественном половом размножении этому препятствует мейоз. В ходе этого незрелая яйцеклетка, имеющая двойной, или диплоидный набор хромосом – носителей наследственной информации – делиться дважды и в результате образуются четыре гаплоидных, с одинарным набором хромосом, клетки. Три из них дегенерируют, а четвёртая с большим запасом питательных веществ, становится яйцеклеткой. У многих животных она в силу гаплоидности не может развиваться в новый организм. Для этого необходимо оплодотворение. Организм, развившийся из оплодотворенной яйцеклетки, приобретает признаки, которые определяются взаимодействием материнской и отцовской наследственности. Следовательно, при половом размножении мать не может быть повторена в потомстве.

Как же вопреки этой строгой закономерности заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Теоретически решение этой трудной биологической проблемы найдено.

Растения.

Клонирование, прежде всего, изначально относится к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями известно уже более 4 тысяч лет. Начиная с 70-х гг. нашего столетия для клонирования растений стали широко использовать небольшие группы и даже соматические (неполовые) клетки.

Дело в том, что у растений в отличие от животных по мере их роста, в ходе клеточной специализации – дифференцировки – клетки не теряют так называемые тотипотентные свойства, то есть, не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Поэтому практически любая растительная клетка, сохранившее в процессе дифференцировки своё ядро, может дать начало новому оргазму. Эта особенность растительных клеток лежит в основе многих методов генетики и селекции.

При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потокам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений.. Всё организмы, входящие в состав определённого клона имеют одинаковый набор генов и фенотипически не различаются между собой.

Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотенстности, и в этом, одно из существенных отличий от клеток растений. Как будет показано ниже именно здесь главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных.

Клонирование шелкопряда.

В изобретение клонирования животных, несомненно, надо отдать должное русским учёным. Сто лет тому назад русский зоолог московского университета А.А. Тихомиров впервые открыл, что яички тутового шелкопряда в результате различных химических и физических воздействий начинают развиваться без оплодотворения.

Однако это развитие, названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибли ещё до вылупления личинок из яиц. Но это уже была прелюдия к клонированию животных.

БЛ.Л. Астауров в 30-е гг. в результате длительных исследований, получивших мировую известность, подобрал термическое воздействие, которое одновременно активизировало неоплодотворённое яйцо к развитию и блокировало стадию мейоза, то есть превращение диплоидного ядра яйцеклетки в гаплоидное. Развитие с ядром, оставшимся диплоидным, заканчивалось вылуплением личинок, точно повторяющих генотип матери, включая и пол. Так, в результате амейотического партеногенеза были получены первые генетические копии, идентичные матери.

Количество вылупившихся партеногенетических гусениц находилось в зависимости от жизнеспособности матери.

Поэтому у «чистых» пород былупление гусениц не превышало 1%, в то время как у значительно более жизнеспособных межрасовых гибридов оно достигло 40-50%. Несмотря на огромный успех, автор этого метода пережил горькое разочарование: партеногенетическое потомство характеризовалось пониженной жизнеспособностью на эмбриональных и постэмбриональных стадиях развития (гусеницы, куколки, бабочки). Гусеницы развивались неравномерно, среди них было много уродливых, а завитые ими коконы различались по массе. Позже Астауров улучшил метод, применив гибридизацию между селекционными линиями. Так он смог повысить жизнеспособность у новых клонов до нормы, но довести до этого уровня другие количественные признаки ему не удалось: например масса партеногенетических коконов не превышала 82% от массы нормальных коконов такого же генотипа.

Позднее установили причины партеногенетической депрессии и сложными методами, которые позволили накапливать «гены партеногенеза», вывели новые высоко жизнестойкие клоны самок, а позднее и партеногенетических самцов. Скрещивая таких самцов со своими «матерями» или склонными к партеногенезу самками других клонов, получили потомство с ещё большей склонностью к партеногенезу. От лучших в этом отношении самок закладывали новые клоны.

В результате многолетнего отбора удалось накопить в генотипе селекционируемых клонов невиданно большое число генов, обуславливающих высокую склонность к партеногенезу. Вылупление гусениц достигло 90%, а их жизнеспособность повысилась до 95-100%, опередив в этом отношении обычные породы и гибриды. В дальнейшем «скрестили» с помощью партеногенетических самцов два генетически резко отличающихся клона разных рас и от лучших гибридных самок вывели сверхжизнеспособные клоны.

Наконец, научились клонировать самцов тутового шелкопряда. Это стало возможным после того, как удалось получить самцов, у которых все парные гены были идентичными, или гомозиготными. Вначале таких самцов клонировали особым мужским партеногенезом (андрогенезом). Для этого воздействием гамма-лучей и высокой температуры лишали ядро яйца способности к оплодотворению. Ядро проникшего в такое яйцо сперматозоида, не встретив дееспособного женского ядра, само, удваиваясь, приступало к развитию мужского зародыша, который естественно повторял генотип отца. Таким способом ведутся мужские клоны в десятках поколениях. Позже один из таких клонов был преобразован в обоеполовую линию, также состоящих из генетически идентичных (за исключением половых хромосом) теперь уже самок и самцов. Поскольку положивший начало этой линии полностью гомозиготный отец возник в результате размножения, приравненного к самооплодотворению, то сам он и линия двойников обоего пола имеют пониженную жизнеспособность. Скрещивая между собой две такие линии, стали без труда получать гибридных и высоко жизнеспособных двойников в неограниченном количестве.

Итоги клонирования шелкопряда: полученные клоны самок и самцов тутового шелкопряда для практического шелководства непригодны, но это не крах всех надежд. Целесообразно использовать клоны не для непостредственноо применения в шелководческой практике, а на племя для выдающегося по продуктивности потомства. Примерная схема использования клонов в промышленном производстве выглядит следующим образом. Из большого количества коконов выбирают те, из которых развиваются выдающиеся по продуктивности самки, и от каждой получают партеногенетическое потомство, для дальнейшей работы используют партеногенетических клоны, которые повторяют высокую продуктивность матери и проявляют высокую склонность к партеногенезу. За этим следует скрещивание с определёнными клонированными самцами и из полученного гибридного поколения выбирают два производства, только те клоны, которые дали прекрасное во всех отношениях потомство. Его высокие качества обусловлены не только предшествующей селекцией, а ещё и тем, что в процессе отбора особей на высокую склонность к партеногенезу в их генотипе образуется комплекс генов жизнеспособности, компенсирующей вредное влияние искусственного размножения. При переводе клонов на половое размножение этот комплекс, оказавшись несбалансированным, сильно повышает гетерозис.

Первые опыты на амфибиях

Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в конце 40-х начале 50-х гг. в опытах на амфибиях, когда российский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки. В июне 1948 года он отправил в «Журнал общей биологии» статью, написанную по материалам собственных экспериментов. Однако на беду Лопашова в августе 1948 года состоялась печально известная сессия ВАСХНИЛ, утвердившая по воле коммунистических вождей беспредельное господство в биологии малограмотного агронома Т.Д. Лысенко, и набор статьи Лопашова, принятой к печати, был рассыпан, потому что она доказывала ведущую роль ядра и содержащихся в нём хромосом в индивидуальном развитии организмов. Работу Лопашова забыли, а в 50-х гг. американские эмбриологи Бриггс и Кинг выполнили сходные опыты, и приоритет достался им, как это часто случалось в истории российской науки.

Бриггс и Кинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишённые ядра клетки (энуклеированные клетки).

Они установили, что если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития – бластуле (бластула – стадия в развитии зародыша, представляющая собой полный шар из одного слоя клеток), то примерно в 80% случаях зародыши благополучно развиваются дальше и превращаются в нормального головастика. Если же развитие зародышей продвинулось на следующую стадию – гастулу, то лишь менее чем в 20% случаев оперированные клетки развивались нормально. Эти результаты позже были подтверждены в других работах.