ГенЭтика или Рожать нельзя клонировать - Захаров-Гезехус Илья Артемьевич

Итак, для того чтобы получить из отдельной клетки целый животный организм, надо решить две задачи. Во- первых, снять все запреты на функционирование генов, то есть обеспечить, как говорят, дедифференцировку клеток, вернуть их в то состояние, в котором клетки были на ранних стадиях эмбрионального развития. Во-вторых, дать возможность генам строить новый организм, снабдив их с самого начала достаточным количеством питательных и строительных материалов.

Первые относительно успешные опыты в этом направлении были проведены на амфибиях еще в 50-е годы XX века. Американцы Р. Бриггс и Т. Кинг, а затем и другие исследователи микрохирургическим путем изолировали ядра из клеток ранних стадий развития зародышей лягушек (на этих стадиях еще не достигнуто жесткое программирование работы генов) и перенесли тонкой пипеткой эти ядра в яйцеклетку, из которой предварительно было удалено ее собственное ядро (в энуклеированные клетки) (см. рис. 1). Яйцеклетка начинала делиться, образовывались зародыши, часть которых развивалась до стадии головастиков, а единичные достигали стадии взрослой лягушки. Такие опыты по пересадке ядер показали, что их результат оказывается тем успешнее, чем моложе клетки, из которых брались ядра для пересадки. Более 20 лет не удавалось получить развития зародыша при использовании ядер из клеток взрослых лягушек; наконец в 1975 году удалось получить головастиков, происходивших от соматических клеток взрослого животного.

Хронология событий в клонировании позвоночных

Год

1952  Демонстрация возможности замены ядра яйцеклетки лягушки ядром эмбриональной клетки, получение из такого яйца головастика.

1975  Получение головастиков после пересадки в яйцеклетку ядра из клетки взрослой лягушки.

1986  Клонирование овец в результате переноса ядер из эмбриональных клеток.

1997 (24.02) Рождение овечки Долли - первого млекопитающего, клонированного путем пересадки ядра из клетки взрослого животного.

1998 Более 50 мышей получено путем клонирования из одной взрослой мыши; 8 телят - из одной взрослой коровы.

2000 Свиньи и козы клонированы из клеток взрослых животных.

2001 Компания ACT объявила о получении шестиклеточного человеческого зародыша в результате пересадки ядра в яйцеклетку.

2002 Кролики и котенок клонированы из клеток взрослых животных.

2002 (27.12) Компания «Клонейд» объявила о рождении первого клонированного младенца - Евы.

2003 (14.02) Смерть овечки Долли.

Были сделаны различные усовершенствования применяемых методов, однако в работе с амфибиями так и не удалось получить взрослых лягушек, если только ядра для пересадки не брались из зародышей ранней стадии развития (так называемой бластулы), в остальных случаях удавалось получить только головастиков. Опыты, таким образом, показали, что у позвоночных, во всяком случае у амфибий, при дифференцировке клеток складывается жесткий механизм регуляции работы генов, и полностью преодолеть его оказывается невозможным.

Объем яйцеклеток млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем яйцеклеток амфибий. Уже одно это затрудняет проведение соответствующих экспериментов на млекопитающих. Тем не менее попытки клонировать мышей, используя технику пересадки ядер, стали предприниматься еще в 70-е годы XX века. В течение 20 лет они оставались безрезультатными, а первый успех при работе с ядрами клеток ранних эмбрионов, переносимыми в энуклеированные яйцеклетки млекопитающих, был достигнут не на мышах, а на овцах, коровах и кроликах. В экспериментах именно с этими животными удалось довести развитие полученных в результате ядерной трансплантации эмбрионов до рождения. Несколько позднее было продемонстрировано, что источником ядер для пересадки (трансплантации) могут быть клетки не только зародышей, но и происходящей от них клеточной культуры.

Долгое время задача получения взрослого организма из яйцеклетки с ядром, взятым из клетки не эмбриона, а взрослого животного, оставалась нерешенной. Только в 1997 году группой исследователей, работающих в Эдинбурге (Шотландия) под руководством И. Уилмута (Рослин Институт), было сообщено о получении ягненка, генетический материал которого берет начало от ядра клетки молочной железы взрослой овцы. Эта овца- донор принадлежала к породе Финн Дорсетт, приемная мать - к породе шотландская черномордая. Появившийся на свет ягненок - овечка Долли - по всем признакам походил на свою генетическую прародительницу. Его происхождение было подтверждено и анализом ДНК. Использованные клетки молочной железы до изоляции ядер прошли несколько делений в клеточной культуре. Успех при трансплантации их ядер был достаточно редким событием - один родившийся ягненок из 276 реконструированных яйцеклеток. Использование в качестве источника ядер эмбриональных клеток примерно в три раза повышало процент успешного получения зародышей.

Успех, достигнутый при получении овцы Долли, подстегнул исследователей: одно за другим стали появляться сообщения о клонировании различных животных. Лаборатория И. Уилмута произвела на свет вторую овцу, Полли, из клетки, в которую был предварительно пересажен чужой ген. С использованием ядер эмбриональных клеток были получены клоны макаки- резус, получившие имена Нети и Дитто. Трудности в клонировании мышей были наконец преодолены и появились целые семьи клонированных мышей, которые начали успешно размножаться. В 2000 году из клеток взрослых животных были получены клоны свиней и коз. Таким же способом были произведены в 2002 году котенок и кролики.

Зачем исследователи занимаются клонированием животных? Помимо чисто научного интереса к проблеме сохранения клетками потенции к развитию в целый организм, работы по клонированию преследуют и прикладные цели - главным образом в области биомедицины, в меньшей степени - в области сельского хозяйства.

Поскольку оказалось возможным получать клоны, используя ядра клеточных культур, стало реальным относительно легко создавать трансгенных животных, несущих те или иные чужеродные гены, предварительно проводя трансформацию (введение чужого гена) клеток в культуре. В предыдущей главе упоминались полученные именно таким образом коровы, в крови которых образуются человеческие антитела. Французские исследователи, получившие клонированных кроликов, отмечают, что 20 или 40 кроликов могут дать столько же молока, сколько одна овца, но кролики размножаются намного быстрее, и, используя трансгенных кроликов, выделяющих с молоком тот или иной применяемый в медицине человеческий белок, легко создать целые биофабрики по производству такого белка. В кроличьем молоке уже получены антитела, которые могут использоваться при лечении рака почки. Через три - пять лет предполагается выпустить на рынок продукты кроличьих фармацевтических биофабрик.

В сфере сельского хозяйства клонирование позволит тиражировать уникальные генотипы особо ценных животных, например коров-рекордисток. Одна такая корова голштинской породы в США незадолго до смерти была клонирована, и ожидают, что две ее копии, когда они достигнут соответствующего возраста, должны оказаться столь же продуктивными. Говорят и о возможности клонирования скаковых лошадей-чемпионов, но, вероятнее всего, их использование на соревнованиях будет запрещено.

Хотя есть сообщения, что одна из клонированных свиней уже была съедена, высказываются сомнения, насколько безопасно использовать в пищу продукты, получаемые из клонированных животных. Несмотря на действительно возможные нарушения в функционировании отдельных генов у клонов, кажется маловероятным, чтобы такие изменения могли привести к накоплению в тканях животных каких-либо особо вредных веществ, и высказываемые опасения не имеют под собой реальной основы.

Вернемся к фундаментальным проблемам получения организма при переносе в яйцеклетку ядра клетки взрослого животного. Внешне нормальное развитие отдельных, правда, всегда немногих, зародышей, способность к размножению взрослых клонированных мышей и кроликов создавали мнение об отсутствии каких-либо нарушений функционирования генетического аппарата после процедуры клонирования. Сомнения в этом возникли, однако, когда у еще молодой овечки Долли, первенца клонирования, проявился артрит.