Секреты наследственности человека - Сергей Афонькин

Криоконсервирование — область биологии быстро развивающаяся. В ближайшем будущем возможность заморозить образцы своих клеток и, тем самым, передать в далекое будущее вместе с ними все свои гены, наверняка будет доступна частным лицам. Только представьте себе, что вы живете уже в XXII веке, и при этом в криобанке хранятся клетки и гены ваших дедушек и бабушек, а также их родственников. Быть может, в то время такой материал будет представлять большую ценность не только лично для вас, но и для общества. Ведь уже ясно, что с помощью современных методов эмбриологии из некоторых отдельных клеток человека можно создать полную его копию.

Клонирование людей

Бомба Долли

В феврале 1997 г. на страницах газет и журналов всего мира замелькала фотография симпатичной овечки по кличке Долли. Это милое копытное преподносилась как очередная сенсация, своеобразная биологическая бомба, подложенная учеными под моральные и религиозные устои современной цивилизации. Первое клонированное животное! Точная генетическая копия своей матери! Разработана уникальная возможность копировать людей! Скоро производство гениев будет поставлено на поток! В XXI веке каждый сможет заказать себе брата-близнеца! Ученые опять пытаются вмешаться в божий промысел! Католическая церковь против! Генеральная ассамблея Всемирной Организации Здравоохранения считает клонирование людских индивидов этически неприемлемым! Президент Б. Клинтон запрещает использовать государственные средства для финансирования работ по клонированию человека!

Общественности было от чего всполошиться. В солидном научном журнале «Nature» биолог А. Уилмут и его сотрудники четко и кратко, всего на четырех страничках, описывали удачный эксперимент, в результате которого был получен вполне жизнеспособный ягненок, выращенный из одной-единственной клетки молочной железы овцы породы финн дорсет. Другими словами, у новорожденной овечки не было папы и она была точной копией своей матери, вернее даже и не матери вовсе, которая ее не рожала, а овцы — донора клетки, из которой произошла Долли. Выносила и произвела ее на свет шотландская черномордая овца, на которую Долли оказалась совсем не похожа. Возможно, публикация Уилмута и была рассчитана на определенную сенсационность (биологам ведь тоже нужна реклама своих достижений), поскольку описание почти аналогичных опытов, проделанных им в 1996 году, почему-то не вызвало столь бурной реакции прессы. Более того, история попыток копирования позвоночных насчитывала к тому времени уже не один десяток лет, а клонированием растений люди занимались, наверняка, с палеолита.

Проблема тотипотентности

В самом деле, получением точных генетических копий организмов с легкостью занимается на своих шести сотках любой огородник, размножая клубнику усами, а черную смородину отводками. Подавляющее большинство растений способны размножаться вегетативным способом, и ни у кого этот факт не вызывает удивления — он слишком для нас привычен, чтобы стать поводом для сенсаций. Более того, в лаборатории почти любую изолированную и лишенную жесткой оболочки растительную клетку можно простимулировать к делению. В результате сначала образуется что-то вроде бесформенного недифференцированного нароста (каллуса), из которого потом образуется маленькое растеньице. Разумеется, производить морковку для винегрета таким экзотическим способом никто не собирается, а вот, к примеру, выращенные из пыльцы гаплоидные (то есть не с двойным, а с одинарным набором хромосом) растения имеют большое значение для генетики и селекции!

Подобные опыты говорят о том, что все клетки растения сохраняют так называемую тотипотентность. Это означает, что практически каждая из них может дать начало новому организму. Отсюда, кстати, и великолепно развитая у растений способность к регенерации. Возможно, подобные фокусы свойственны растениям потому, что у них не так много специализированных тканей и органов, да и те разнятся между собой лишь устройством клеточной стенки, за которой скрывается более-менее однотипное содержание.

Клетки животных, по сравнению с растениями, гораздо более специализированны. Они могут либо делиться, либо выполнять необходимую организму работу. Постоянно делящиеся (так называемые стволовые) клетки, как правило сохраняют свою тотипотентность, а специализированные клетки утрачивают это свойство. С этой-то проблемой в основном и сталкиваются биологи, пытающиеся размножать высших позвоночных так сказать «вегетативным путем».

Клонирование лягушек

В конце шестидесятых годов английский биолог Д. Гёрдон одним из первых сумел получить клонированные эмбрионы шпорцевых лягушек. Он выжигал ультрафиолетовым уколом ядро икринок и затем подсаживал в них ядра, выделенные из клеток кишечного эпителия головастиков этого вида. Работа была кропотливая; большая часть полученных таким образом икринок дохла, и лишь совсем маленькая их доля (2,5 %) развивалась в головастиков. Взрослых лягушек получить таким образом не удавалось. Тем не менее, это был определенный успех, и результаты этих опытов Д. Гордона попали во многие учебники и руководства по биологии. Однако даже сам экспериментатор не мог дать гарантии, что в икринках развивались ядра именно эпителия, а не первичных половых клеток, которые в этом эпителии порой попадаются.

Два года спустя Д. Гёрдон и его соавтор Р. Ласки публикуют работу, в которой описывают опыты с ядрами, выделенными из клеток почек, кожи и легкого уже взрослых шпорцевых лягушек. Исследователи сначала подращивают эти клетки вне организма (in vitro), а затем вводят их ядра в безъядерные икринки. Четверть таких икринок начинает делиться, но вскоре замирает на одной из ранних стадий развития. Тогда ученые выделяют ядра полученных эмбрионов и снова подсаживают их в лишенные собственных ядер икринки. Те опять начинают развиваться… В результате целой серии подобных пересадок на свет наконец-то появляется несколько головастиков! Успех? Да, но весьма сомнительный. Методика серийных пересадок трудна и утомительна, а появившиеся на свет головастики упорно не желают превращаться во взрослых лягушек.

Другие исследователи проделали подобные эксперименты на леопардовых лягушках, вводя в икринки ядра эритроцитов взрослых особей (в отличие от млекопитающих, у земноводных эритроциты с ядрами). В результате серийных пересадок нм также удавалось получить головастиков, но дальше дело не шло. Вот если подсаживать в икринки ядра, выделенные на самых ранних стадиях дробления оплодотворенного яйца, тогда удастся получать взрослых лягушек.

Однако кого удивишь подобными экспериментами, если сама природа ставит их достаточно часто. Вспомните рождение однояйцовых близнецов! Ведь это не что иное, как естественный способ клонирования! Из клетки, возникшей в результате первого, второго или даже третьего деления зиготы, может развиться полноценный зародыш, который потом превращается во взрослый организм. Вопрос, таким образом, по-прежнему заключался в том, можно ли вырастить взрослое позвоночное из одной специализированной клетки его тела. Опыты на амфибиях давали отрицательный результат.

Скандал с мышами

Быть может, другие лабораторные животные окажутся более подходящими объектами для подобных экспериментов? Действительно, в 1981 г. в солидном международном журнале «Селл» («Клетка») появилась публикация К. Ильменей и П. Хоппе, описывающая их сенсационные опыты на мышах. В тонкую стеклянную пипетку они засасывали ядро из клетки мышиного эмбриона на ранней стадии развития (из бластоцисты) и помещали его в оплодотворенную мышиную яйцеклетку (зиготу). Собственные, еще не успевшие слиться два ядра зиготы — мужское и женское — удаляли в конце операции с помощью той же пипетки. Всего таким образом было прооперировано 363 зиготы. 16 из них после прохождения первых стадий развития были подсажены в матки мышиных самок, заранее подготовленных к подобной операции. В результате на свет появились три вполне нормальных мышонка!

Итак, победа? Пусть клетки для подобных опытов брались не от взрослой мыши, а лишь от эмбрионов, но новорожденные мышата — это вам не головастики, не способные превратиться в лягушку! Ничто не мешало им вырасти во взрослых мышей, которые являлись бы рукотворным клоном, то есть полученными в эксперименте близняшками с абсолютно одинаковыми наборами генов! Все было бы прекрасно, сели бы не одно обстоятельство. Другим исследователям никак не удавалось воспроизвести эти блестящие результаты. Лишенные собственных ядер мышиные зиготы с введенными ядрами, взятыми от восьми, четырех и даже двух клеточных зародышей, развивались в лучшем случае лишь до стадии маленького шарика из клеток (до бластоцисты). Никаких эмбрионов, не говоря уже о новорожденных мышатах, не получалось. В воздухе запахло скандалом, а по биологическим лабораториям и институтам мира поползли слухи о сознательной подтасовке результатов, представленных К. Ильменей и П. Хоппе. Те, в свою очередь, ссылались на свой уникальный методический опыт и виртуозную технику экспериментов.