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.

Генные технологии основаны на методах молекулярной биологии и генетики, связанных с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов . Генные технологии зарождались в начале 70-х годов как методы рекомбинантных (заново сконструированных) ДНК, названные генной инженерией . Современные генные технологии объединяют химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию и открывают новые пути решения многих проблем биотехнологий, медицины, сельского хозяйства.

Основная операция генной технологии заключается в извлечении из клеток организма гена, кодирующего нужный признак, и дальнейшее его соединение с молекулами ДНК, способными размножаться в клетках другого организма. Основная цель генных технологий – видоизменить ДНК , закодировав ее для производства белка с заданными свойствами. Генные технологии привели к разработке современных методов анализа генов и геномов, к синтезу, то есть к конструированию новых, генетически модифицированных организмов (ГМО).

На основе генной инженерии возникла новая отрасль фармацевтической промышленности – микробиологический синтез, с помощью которого получены инсулин, интерферон и другие лекарства, интенсивно используемые в лечебной практике. Генные технологии производства вакцин развиваются в двух основных направлениях. Первое – улучшение уже существующих вакцин и создание комбинированных, состоящих из нескольких вакцин. Второе направление – получение вакцин против таких болезней, как СПИД, малярия, язвенная болезнь желудка и других.

Генная инженерия позволила оплодотворить яйцеклетку in vitro, т. е. в искусственных условиях (в пробирке), а затем имплантировать зародыш в матку. В этом состоит метод экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), который широко используется во всем мире.

С помощью молекулярных проб (фрагментов ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов) можно определить, заражена ли донорская кровь вирусом СПИДа. А генные технологии для идентификации некоторых микробов позволяют следить за их распространением, например, внутри больницы или при эпидемиях.

Проводится целенаправленная работа по генетической модификации свойств микробов, используемых в производстве хлеба, молочной промышленности, пивоварении и виноделии с целью увеличения устойчивости производственных штаммов, повышения их конкурентоспособности по отношению к вредным бактериям и улучшения качества конечного продукта.

Однако при всех положительных результатах нельзя однозначно утверждать, что широкое практическое внедрение генных технологий не приведет к появлению новых заболеваний и других нежелательных последствий. В связи с этим все виды работ с микроорганизмами строго регламентированы, и цель таких ограничений – снижение вероятности распространения инфекционных агентов. ГМО не должны содержать генов, которые после их переноса в другие организмы могут дать опасный эффект.

Развитие генных технологий в конце XX века привело к появлению клонированных существ. Клонирование – это точное воспроизведение живого объекта в каком-то количестве копий. Клон представляет собой генетическую копию организма - донора соматической (телесной) клетки. Особенность соматической клетки - двойной набор хромосом, тогда как в половой клетке родителя только половина необходимых для развития клетки хромосом. Таким образом, клонирование относится к размножению посредством партеногенеза – бесполому размножению. Случаи подобного размножения встречаются в природе – это однояйцевые близнецы (не двойняшки). Этот достаточно редкий феномен (около 0,5 % от всех родов) возникает благодаря разделению оплодотворенной яйцеклетки на два бластомера, которые впоследствии развиваются самостоятельно.

В XX веке было проведено немало удачных экспериментов по клонированию животных, но все они были выполнены с помощью переноса ядер эмбриональных (недифференцированных или частично дифференцированных) клеток. При этом считалось, что получить клон с использованием ядра соматической (полностью дифференцированной) клетки взрослого организма невозможно. Однако в 1997 г. британские ученые объявили об успешном сенсационном эксперименте: получении живого потомства (овечка Долли) после переноса ядра, взятого из соматической клетки взрослого животного (донорской клетке более 8 лет). Недавно в США (универсистет в Гонолулу) были проведены успешные эксперименты по клонированию мышей. Таким образом, современная биология доказала, что получение клонов млекопитающих принципиально возможно. В средствах массовой информации заговорили об ошеломляющих перспективах клонирования, в первую очередь для животноводства. Особо острые дискуссии развернулись вокруг проблемы клонирования человека, что принципиально выглядит вполне выполнимым проектом.

Полученные данные заставили по-новому посмотреть на процесс клеточной дифференциации. Оказалось, что этот процесс обратим, и цитоплазматические факторы способны инициировать развитие нового организма на основе генетического материала ядра сформированной, полностью дифференцированной клетки. Можно сказать, «биологические часы» пошли вспять: развитие организма вновь может начинаться из генетического материала соматической клетки взрослого организма. Появление овечки Долли открыло новые перспективы для решения проблем геронтологии (старения организма).

Вместе с тем ученые очень осторожно относятся к перспективам клонирования, указывают на ограниченности этого метода исходя из закономерностей молекулярной генетики.

Во-первых, длительность жизни клонированного организма не будет равна времени жизни обычного организма, сформировавшегося из половых клеток, а в любом случае меньше ее (с учетом возраста донорского организма); так, овечка Долли умерла в 2003 г., прожив чуть более 5 лет, тогда как «естественные» овцы живут 14-15 лет. Предположительно, это произошло потому, что хромосомы соматической клетки значительно короче хромосом половых (зародышевых) клеток.

Во-вторых, клонированный организм будет нести на себе груз генетических мутаций донорской клетки, а значит, ее болезни, признаки старения и т.п. Следовательно, онтогенез клонов не идентичен онтогенезу их родителей: клоны проходят другой, сокращенный и насыщенный болезнями жизненный путь. Можно утверждать, что клонирование не несет омоложения, возврата молодости, бессмертия. Таким образом, метод клонирования нельзя считать абсолютно безопасным для человека.

В-третьих, клон человека не будет иметь жизненный и социально-культурный опыт донора клетки, и, значит, не является его полной копией.

Вообще, что же такое человеческий клон? С одной стороны, он может быть назван ребенком своего родителя. С другой стороны, он же одновременно является и чем-то вроде однояйцевого генетического близнеца своего родителя. Это рождает целый ряд моральных и юридических проблем.

Юристам необходимо будет определиться в следующем: должен ли обладать человеческий клон всеми правами человека и гражданина; кто должен считаться его родителями, раз в его появлении на свет участвуют три особи: донор клетки, донор яйцеклетки и суррогатная мать; нужно ли в связи с этим, а если нужно, то в каком направлении, пересматривать соответствующие разделы конституционного, гражданского, семейного и наследственного права, в частности, какие (родительские) права (и обязанности) имеют «вкладчик генетического материала», донор яйцеклетки, суррогатная мать? Вполне возможно, что юристам придется рассмотреть и вопрос о праве собственности на свою ДНК - ведь клетки могут быть взяты без согласия человека.

Юридическая сторона проблемы запутывается еще больше, если к этому добавить, что, по-видимому, нет принципиальных препятствий клонированию человека от клеток умершего человека. И тогда возникают еще вопросы: кто имеет право распоряжаться генетическим материалом умершего для последующего его клонирования; может ли индивид, чьи клетки были клонированы после смерти, считаться отцом (матерью)?

Кроме того, при клонировании человека необходимо принимать во внимание еще целый ряд аспектов. Клонирование человека может привести к коммерциализации ДНК, созданию детей с целью получения донорских органов, к осуществлению попыток создания «высшего класса» человеческих существ. В этом состоит биоэтический аспект проблемы клонирования.

Моральный аспект данной проблемы заключается в создании угрозы человеческому достоинству и личной неприкосновенности, утрате личной индивидуальности и неповторимости. Социальный аспект: при клонировании человека нарушаются важнейшие связи между личностями (кровное родство, материнство и отцовство); возникает вопрос о роли семьи в обществе клонов и опасение, что клоны «нормальными» людьми не будут восприниматься как люди. Не следует забывать и об ущемлении чувств верующих – часть проблемы религиозного плана.

Таким образом, для проведения дорогостоящих экспериментальных работ по клонированию человека в настоящее время нет ни естественнонаучной, ни нравственно-правовой базы. Не случайно многие общественные организации заявляют о неприемлемости любых попыток клонирования человека, а ООН готовит международное соглашение о запрете клонирования человека.

И все же процесс познания мира остановить невозможно. Очевидно, что исследования в области эмбриологии и клонирования человека очень важны для медицины, понимания путей достижения здоровья человека. Поэтому они должны проводиться. Сопутствующие клонированию научные знания могут быть уже сейчас полезными в решении многих медицинских проблем (лечение бесплодия, клонирование тканей и органов человека для создания банка донорских органов с целью продления его жизни). Непосредственное же клонирование человека (вплоть до обстоятельного уточнения правовых, этических и других аспектов этой проблемы) пока, по-видимому, неприемлемо.

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.

С момента изобретения термина «клон» в 1963 году генная инженерия пережила несколько колоссальных скачков: мы научились извлекать гены, разработали метод полимеразной цепной реакции, расшифровали геном человека и клонировали ряд млекопитающих. И все же, на человеке эволюция клонирования остановилась. С какими этическими, религиозными и технологическими проблемами она столкнулась? Т&P изучили историю создания генетических копий, чтобы понять, почему мы до сих пор не клонировали себя.

Слово «клонирование» (англ. «cloning») происходит от древнегреческого слова «κλών» - «веточка, отпрыск». Этот термин описывает целый ряд разнообразных процессов, которые позволяют создать генетическую копию биологического организма или его части. Внешний вид такой копии может отличаться от оригинала, однако с точки зрения ДНК она всегда полностью ему идентична: группа крови, свойства тканей, сумма качеств и предрасположенностей остаются теми же, что и в первом случае.

История клонирования началась больше ста лет назад, в 1901 году, когда немецкому эмбриологу Хансу Шпеману удалось разделить двухклеточный зародыш саламандры пополам, и вырастить из каждой половины полноценный организм. Так ученым стало известно, что на ранних стадиях развития необходимый объем информации содержит каждая клетка эмбриона. Год спустя другой специалист, генетик из США Уолтер Саттон предположил, что эти сведения находятся в клеточном ядре. Ханс Шпеман принял эту информацию к сведению и через 12 лет, в 1914 году, успешно провел опыт по пересадке ядра из одной клетки в другую, а спустя еще 24 года, в 1938 году, предположил, что ядро можно пересадить в безъядерную яйцеклетку.

Затем развитие клонирования практически остановилось, и только в 1958 году британскому биологу Джону Гердону удалось успешно клонировать шпорцевую лягушку. Для этого он использовал неповрежденные ядра соматических (не принимающих участие в размножении) клеток организма головастика. В 1963 году другой биолог, Джон Холдейн впервые использовал термин «клон», описывая работы Гердона. Тогда же китайский эмбриолог Тун Дичжоу провел эксперимент по переносу ДНК взрослого карпа-самца в икринку женской особи и получил жизнеспособную рыбу, - а заодно и звание «отца китайского клонирования». После этого было проведено несколько успешных экспериментов по клонированию живых организмов: моркови, выращенной из изолированной клетки (1964 год), мышей (1979 год), овцы, чей организмы был создан из эмбриональных клеток (1984 год), двух коров, «рожденных» из дифференцированных клеток однонедельного эмбриона и клеток зародыша (1986 год), еще двух овец по кличке Меган и Мораг (1995 год) и, наконец, Долли (1996 год). И все же, для ученых Долли стала скорее вопросом, чем ответом на вопрос.

Медицинские проблемы: аномалии и «старые» теломеры

Именно Долли на сегодняшний день принадлежит звание самого знаменитого клона в истории дисциплины. Ведь она была создана на основе генетического материала взрослой особи, а не зародыша или эмбриона, как ее предшественницы и предшественники. Однако источник ДНК, согласно предположением ряда ученых, стал для клонированной овцы проблемой. Концы хромосом в организме Долли - теломеры - оказались такими же короткими, как и у ее ядерного донора - взрослой овцы. За длину этих фрагментов в организме отвечает специфический фермент - теломераза. В случае со взрослым организмом млекопитающего она, чаще всего, активна только в половых и стволовых клетках, а также в клетках лимфоцитов в момент иммунного ответа. В тканях, состоящих из такого материала, хромосомы постоянно удлиняются, а вот во всех остальных - укорачиваются после каждого деления. Когда хромосомы достигают критической длины, клетка перестает делиться. Вот почему теломераза считается одним из главных внутриклеточных механизмов, который регулирует продолжительность жизни клеток.

Сегодня нельзя сказать точно, стали ли «старые» хромосомы Долли причиной ее ранней для овец кончины. Она прожила 6,5 лет, что составляет чуть больше половины обычной для этого вида продолжительности жизни.

Специалистам пришлось усыпить Долли, поскольку у нее развился вызванный вирусом аденоматоз (доброкачественные опухоли) легких и тяжелый артрит. Обыкноывенные овцы тоже нередко страдают этими заболеваниями, но чаще в конце жизни, так что исключать влияние длины теломер Долли на деградацию тканей, очевидно, нельзя. Ученым, которые хотели проверить гипотезу о «старых» теломерах клонированных живых существ, не удалось ее подтвердить: искусственное «состаривание» ядер клеток молодого теленка путем их длительного культивирования в пробирке после рождения его клонов дало совершенно противоположный результат: длина теломер в хромосомах новорожденных телят сильно увеличилась и даже перегнала нормальные показатели.

Теломеры клонированных животных могут оказаться короче, чем у их обыкновенных собратьев, однако это не единственная проблема. Большая часть эмбрионов млекопитающих, полученных путем клонирования, погибает. Момент рождения тоже является критическим. Новорожденные клоны часто страдают гигантизмом, умирают от респираторного дистресса, дефектов развития почек, печени, сердца, мозга, а также отсутствия в крови лейкоцитов. Если животное все-таки выживает, нередко к старости у него развиваются другие аномалии: например, клонированные мыши в преклонном возрасте часто страдают ожирением. Тем не менее, потомство клонированных теплокровных существ не наследует пороков их физиологии. Это позволяет говорить о том, что изменения ДНК и хроматина, которые могут возникать при пересадке донорского ядра, являются обратимыми и стираются, когда геном проходит через зародышевый путь: ряд поколений клеток от первичных половых клеток зародыша до половых продуктов взрослого организма.

Общественный аспект: как социализировать клона

Клонирование не позволяет полностью повторить сознание человека, ведь далеко не все в процессе его формирование обусловлено генетикой. Вот почему о полной идентичности донорской и клонированной личности речи идти не может, а потому практическая ценность клонирования в действительности намного ниже, чем то, как традиционно видят ее в своем сознании писатели- и режиссеры-фантасты. И все же, сегодня в любом случае остается неясным, как создать для клонированного человека место в обществе. Какое имя он должен носить? Как в его случае оформить отцовство, материнство, брак? Как решать правовые вопросы имущества и наследования? Очевидно, воссоздание человека на основе донорского генетического материала потребовало бы появления особой общественной и правовой ниши. Ее возникновение изменило бы ландшафт привычной системы семейных и социальных отношений намного сильнее, чем, к примеру, регистрация однополых браков.

Религиозный аспект: человек в роли Бога

Представители крупнейших религий и конфессий выступают против клонирования человека. Папа Римский Иоанн Павел II, который был предстоятелем Римско-католической церкви с 1978 по 2005 год, сформулировал ее позицию так: «Путь, указанный Христом, - это путь уважения человека, и любые исследования должны иметь целью познание его в его истинности, чтобы потом служить ему, а не манипулировать им в соответствии с проектом, который иногда высокомерно считается лучшим, чем проект самого Создателя. Для христианина тайна бытия настолько глубока, что она неисчерпаема для человеческого познания. Человек же, который с самонадеянностью Прометея возносит себя до арбитра между добром и злом, превращает прогресс в собственный абсолютный идеал и впоследствии бывает раздавлен им. Прошедший век с его идеологиями, которыми печально отмечена его трагическая история, и войнами, избороздившими его, стоит перед глазами всех как демонстрация результата такой самонадеянности».

Патриарх Русской православной церкви Алексий II, занимавший этот пост с 1990 по 2008 год, выступил против экспериментов по генетическому воссозданию человека еще жестче. «Клонирование человека - аморальный, безумный акт, ведущий к разрушению человеческой личности, бросающий вызов своему Создателю», - заявил патриарх. Далай-лама XIV также высказывался в отношении экспериментов по генетическому воссозданию человека с опаской. «Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесет пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего», - заявил буддийский первосвященник.

Опасения верующих и служителей церкви вызывает не только тот факт, что в подобных экспериментах человек заступает за рамки традиционных способов воспроизведения своего вида и, по сути, берет на себя роль Бога, но и то, что даже в рамках одной попытки клонирования тканей с использованием эмбриональных клеток должно быть создано несколько зародышей, большая часть из которых погибнет или будет умерщвлена. В отличие от процесса клонирования, который предсказуемо не упоминается в Библии, о зарождении жизни человека в канонических христианских текстах информация есть. Псалом Давида 138:13-16 говорит: «Ибо Ты устроил внутренности мои и соткал меня во чреве матери моей. Славлю Тебя, потому что я дивно устроен. Дивны дела Твои, и душа моя вполне сознает это. Не сокрыты были от Тебя кости мои, когда я созидаем был в тайне, образуем был во глубине утробы. Зародыш мой видели очи Твои; в Твоей книге записаны все дни, для меня назначенные, когда ни одного из них еще не было». Это утверждение богословы традиционно трактуют как указание на то, что душа человека возникает не в момент его появления на свет, а раньше: между зачатием и рождением. Из-за этого уничтожение или гибель эмбриона может рассматриваться как убийство, а это противоречит одной из библейских заповедей: «Не убий».

Польза клона: воссоздавать органы, а не людей

Клонирование биологического материала человека в ближайшие десятилетия, тем не менее, может все-таки оказаться полезным и лишиться, наконец, своей «криминальной» мистической и этической составляющей. Современные технологии сохранения пуповинной крови позволяют брать из нее стволовые клетки для создания органов для пересадки. Такие органы идеально подходят человеку, поскольку несут в себе его собственный генетический материал и не отторгаются организмом. При этом для такой процедуры нет необходимости воссоздавать зародыш. Эксперименты для развития подобной технологии уже проводились: в 2006 году британским ученым удалось вырастить небольшую печень из клеток пуповинной крови зачатого и рожденного обычным способом младенца. Это произошло спустя несколько месяцев после его появления на свет. Орган получился небольшим: всего 2 см в диаметре, - однако его ткани были в порядке.

Тем не менее, сегодня более известны формы терапевтического клонирования, которые предполагают создание бластоцисты: эмбриона ранней стадии развития, состоящего из порядка 100 клеток. В перспективе бластоцисты, разумеется, являются людьми, так что их использование нередко вызывает такие же споры, как и клонирование с целью получения живого человека. Отчасти именно поэтому сегодня все формы клонирования, включая терапевтическое, во многих странах официально запрещены. Воссоздание человеческого биоматериала в терапевтических целях разрешается только в США, Индии, Великобритании и некоторых частях Австралии. Технологии сохранения пуповинной крови сегодня используются нередко, однако пока ученые рассматривают ее лишь как потенциальное средство борьбы с диабетом I типа и сердечнососудистыми заболеваниями, а не как возможный ресурс для создания органов для трансплантации.

О. В. САБЛИНА,

кандидат биологических наук, СУНЦ НГУ

КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ

Пожалуй, ни одно из достижений биологической науки не вызывало такого накала страстей в обществе, как клонирование млекопитающих. Если некоторые люди, как биологи, так и не имеющие отношения к «Life Sciences» (наукам о жизни), с восторгом приняли появившуюся, хотя бы и теоретически, возможность клонирования человека и готовы завтра же клонироваться, то большинство неспециалистов отнеслись к такой возможности, мягко говоря, очень настороженно.

Бурные дебаты в средствах массовой информации привели к тому, что среди населения оказалось распространенным мнение о крайней опасности подобных исследований. Этому немало способствовали «клоны», «заселившие» художественную литературу и кино. Несколько лет назад одна из околонаучных группировок заявила о намерении клонировать Гитлера, для того чтобы его повесить за совершенные преступления. Это, в свою очередь, породило опасения, что диктаторы типа Гитлера могут увековечить свою власть, передав ее своим клонам. В большинстве подобных представлений клоны человека - «ненастоящие люди», тупые и злобные, а клонированные животные и растения угрожают погубить всю биосферу. Здесь следует особо отметить, что люди нередко путают клонирование и трансгенез, тогда как это абсолютно разные вещи. Действительно, при получении трансгенных многоклеточных животных применяют клонирование, однако в этом случае клонирование - не цель, а средство. Клонирование без транс-генеза - прием, широко используемый в самых разных по своим целям проектах.

Насколько обоснованы эти страхи и надежды? Представляется очень важным формирование спокойного взвешенного суждения относительно перспектив и возможных последствий этих исследований. Для этого нужно ответить на несколько основных вопросов, что мы и попытаемся сделать.

Итак, что же такое клонирование? Как клонируют животных? Почему ученые этим занимаются? Для чего можно использовать технику клонирования животных? Допустимо ли клонирование человека?

ЧТО ТАКОЕ КЛОН?

Греческое слово κλ w n означает побег, отросток. Сейчас клонами называются особи животных или растений, полученные путем бесполого размножения и имеющие полностью идентичные генотипы. Клоны очень широко распространены среди растений - все сорта вегетативно размножаемых культурных растений (картофель, плодовые и ягодные растения, гладиолусы, тюльпаны и т.д.) являются клонами. Разработанная в настоящее время техника микроклонального размножения позволяет получать за короткое время огромное количество генетически идентичных экземпляров даже таких растений, которые в естественных условиях вегетативно не размножаются.

У животных такой тип размножения распространен значительно меньше. Тем не менее известно более 10 ООО видов многоклеточных животных, размножающихся путем деления одного организма на два или даже несколько частей (аутофрагмен-тация), которые вырастают в полноценные организмы. Эти новые организмы также являются клонами. Естественные клоны, возникающие путем обособления части клеток организма и развития из них полноценной особи, характерны не только для таких примитивных животных, как губки или хрестоматийные гидры. Даже такие достаточно высоко организованные животные, как морские звезды и черви, могут размножаться делением. Но позвоночные или насекомые такой способности лишены. Тем не менее клоны, возникшие естественным путем, встречаются даже у млекопитающих.

Природными клонами являются так называемые монозиготные близнецы, которые происходят из одной оплодотворенной яйцеклетки. Это происходит, когда зародыш на самых ранних стадиях дробления разделяется на отдельные бластомеры и из каждого бластомера развивается самостоятельный организм. Например, у американского девятиполосного броненосца всегда рождается по четыре монозиготных близнеца. Разделение зародыша на стадии четырех бластомеров на самостоятельные зародыши - нормальное явление для этого млекопитающего.

Такие близнецы представляют собой как бы обособившиеся части одного организма и имеют один и тот же генотип, т. е. являются клонами.

Монозиготные (или идентичные) близнецы у человека также являются клонами. Наибольшее известное число родившихся монозиготных близнецов у человека равняется пяти. Вероятность рождения близнецов у человека невелика - среди белого населения Европы и Северной Америки она в среднем составляет около 1%. Реже всего близнецы рождаются в Японии. В африканском племени йоруба частота близнецов составляет 4,5% всех рождений, а в некоторых районах Бразилии - до 10%, однако только незначительная часть из них являются монозиготными. Существуют и семьи с генетической предрасположенностью к рождению близнецов, но тоже только дизиготных.

Одновременная овуляция обусловлена определенным сбоем в работе гормональной системы, который может иметь генетическую природу. Причина же, по которой происходят разделение зародыша и образование монозиготных близнецов у человека, неизвестна. Частота этого явления - около 0,3% во всех популяциях человека.

Очень редко случается, что по неизвестной причине зародыш разделяется не до конца. Тогда рождаются сросшиеся (вернее, недоразделившиеся), так называемые сиамские близнецы. Примерно четверть всех идентичных близнецов являются «зеркальными», например, один из близнецов левша, другой правша, у одного волосы на макушке закручены по часовой стрелке, у другого против, у одного сердце расположено слева, а печень справа, у другого - наоборот. Ученые считают, что «зеркальность» близнецов является следствием разделения эмбриона на достаточно поздней стадии развития.

Таким образом, клоны животных и человека - нормальное природное явление. Этот факт сразу позволяет ответить на некоторые вопросы в связи с клонированием человека: клоны - абсолютно нормальные, полноценные люди, отличающиеся от всех остальных людей только тем, что имеют генетического двойника. Они являются самостоятельными, автономными организмами, хотя и имеющими идентичные генотипы. Поэтому любые надежды достичь бессмертия путем клонирования абсолютно беспочвенны. По этой же причине клоны не могут нести никакой ответственности за поступки, совершенные их «генетическим оригиналом».

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ

Клонированием называют искусственное получение клонов животных (в случае клонирования растений чаще пользуются терминами «вегетативное размножение», «меристемная культура»). Поскольку высшие животные не могут размножаться вегетативно, то для получения клона можно в принципе воспользоваться тремя методами:

удвоить набор хромосом в неоплодот-воренной яйцеклетке, получив таким образом диплоидную яйцеклетку, и заставить ее развиваться без оплодотворения;
искусственно получить монозиготных близнецов, разделив начавший развиваться эмбрион;
удалить ядро из яйцеклетки, заменив его на диплоидное ядро соматической клетки, и тоже заставить развиваться такую «зиготу».

Все эти три возможности ученые использовали для клонирования животных.

Первый способ удается применить не для всех животных. Еще в 30-е гг. XX в. Б.Л. Астаурову удалось с помощью термического воздействия активировать неопло-дотворенное яйцо тутового шелкопряда к* развитию, блокировав при этом прохождение первого деления мейоза. Естественно, ядро при этом оставалось диплоидным. Развитие такой диплоидной яйцеклетки заканчивалось вылуплением личинок, точно повторяющих генотип матери. Естественно, при этом получались только самки. К сожалению, разводить самок экономически невыгодно, так как при большей затрате корма они дают коконы худшего качества. В.А. Струнников усовершенствовал этот метод, разработав способ получения клонов тутового шелкопряда, состоящих только из особей мужского пола. Для этого на ядро яйцеклетки воздействовали гамма-лучами и высокой температурой. Это делало ядра, не способными к оплодотворению. Ядро сперматозоида, проникшего в такое яйцо, удваивалось и приступало к делению. Это приводило к развитию самца, повторявшего генотип отца. Правда, полученные клоны для промышленного шелководства непригодны, но их используют в селекции для получения эффекта гетерозиса. Это позволяет резко ускорить и облегчить получение выдающегося по продуктивности потомства. Сейчас эти методы широко применяются в шелководстве в Китае и Узбекистане.

К сожалению, успех с тутовым шелкопрядом является исключением - у других животных получить клоны таким способом не удается. Исследователи пробовали удалить один из пронуклеусов из оплодотворенной яйцеклетки и удваивали число хромосом другого, обрабатывая их веществами, разрушающими микротрубочки веретена деления. Получались диплоидные клетки, гомозиготные по всем генам (содержащие либо два материнских, либо два отцовских генома). Такие зиготы начинали дробиться, однако развитие прекращалось на ранней стадии и получить таким способом клоны млекопитающих оказалось невозможно. Были сделаны попытки пересадить пронуклеусы из одной оплодотворенной яйцеклетки в другую. Оказалось, что полученные таким способом зародыши развивались нормально только в том случае, если один пронуклеус представлял собой ядро яйцеклетки, а другой - сперматозоида. Эти эксперименты показали, что для нормального развития эмбрионов млекопитающих необходимы два разных генома - материнский и отцовский. Дело в том, что при формировании половых клеток имеет место геномный импринтинг - метилирование участков ДНК, что приводит к выключению метилированных генов. Это выключение остается на всю жизнь. Поскольку в мужских и в женских половых клетках выключаются разные гены, то для нормального развития организма нужны оба генома - одна работающая копия гена должна быть.

Второй метод - разделение эмбриона на ранних стадиях дробления в эмбриологии используют очень давно, правда в основном на морских ежах и лягушках. Именно таким способом были получены данные о способности выделенных из зародыша бластоме-ров дать начало полноценному организму. Клоны-монозиготные близнецы млекопитающих были получены существенно позже, но искусственное разделение эмбрионов и последующая их имплантация «суррогатным матерям» уже применяются в селекции сельскохозяйственных животных для получения большого числа потомков от особо ценных родителей. В 1999 г. таким способом была клонирована обезьяна. Оплодотворение было проведено в пробирке. Зародыш на стадии восьми клеток был разделен на четыре части, и каждая двуклеточная часть была имплантирована в матку другой обезьяны. Три зародыша при этом развиваться не стали, а из четвертого родилась обезьянка, которую назвали Тетра (Четвертинка).

Самое знаменитое клонированное животное, овечка Долли, была клонирована с помощью третьего метода - переноса генетического материала соматической клетки в яйцеклетку, лишенную собственного ядра.
Метод пересадки ядер был разработан еще в 40-х гг. XX в. русским эмбриологом Г.В. Лопашовым, работавшим с яйцеклетками лягушки. Правда, взрослых лягушек он не получил. Позднее англичанину Дж. Гёрдону удалось заставить яйцеклетки лягушки с чужим ядром развиваться до получения взрослых особей. Это было выдающееся достижение - ведь он пересаживал в яйцеклетку ядра дифференцированных клеток взрослого организма. Он использовал клетки плавательной перепонки и клетки эпителия кишечника. Но и у него до взрослого состояния развивалось не более 2% таких яйцеклеток, причем выросшие из них лягушки отличались меньшими размерами и пониженной жизнеспособностью по сравнению с их нормальными сверстниками.

Пересадить ядро в яйцеклетку млекопитающего значительно труднее, так как она примерно в 1000 раз мельче, чем яйцеклетка лягушки. В 1970-х гг. в нашей стране в Институте цитологии и генетики в Новосибирске на мышах это пытался сделать замечательный ученый Л.И. Корочкин. К сожалению, его работы не получили продолжения из-за трудностей с финансированием. Зарубежные ученые продолжали исследования, однако операция трансплантации ядра оказалась слишком травматичной для мышиных яйцеклеток. Поэтому экспериментаторы пошли другим путем - стали просто проводить слияние яйцеклетки, лишенной собственного ядра, с целой неповрежденной соматической клеткой.

Группа исследователей из Рослинско-го института в Шотландии, возглавляемая Я. Вилмутом, клонировавшие Долли, использовали для слияния клеток электрический импульс. Они удаляли ядра из зрелых яйцеклеток, затем с помощью микропипетки вводили под оболочку яйцеклетки соматическую клетку, выделенную из молочной железы овцы. С помощью электрического удара клетки сливались и в них стимулировалось деление. Затем, после культивирования в течение 6 дней в искусственных условиях, начавший развиваться эмбрион на стадии морулы имплантировали в матку специально подготовленной овцы другой породы (хорошо отличавшейся фенотипически от донора генетического материала). Рождение овечки Долли стало громкой сенсацией, а у некоторых ученых возникли сомнения в том, что она действительно была клоном. Однако специальные проведенные исследования ДНК показали, что Долли - настоящий клон.

В дальнейшем техника клонирования млекопитающих была усовершенствована. Группе ученых из университета Гонолулу под руководством Риузо Янагимачи удалось с помощью изобретенной ими микропипетки осуществить перенесение ядра соматической клетки непосредственно в яйцеклетку. Это позволило им обойтись без электрического импульса, который был далеко небезопасен для живых клеток. Кроме того, они использовали менее дифференцированные клетки - это были клетки кумулуса (соматических клеток, окружающих яйцеклетку и сопровождающих ее во время движения по яйцеводу). К настоящему времени этим методом клонированы и другие млекопитающие - корова, свинья, мышь, кошка, собака, лошадь, мул, обезьяна.

ЗАЧЕМ КЛОНИРОВАТЬ ЖИВОТНЫХ?

Несмотря на огромные успехи, клонирование млекопитающих остается сложной и дорогостоящей процедурой. Почему же ученые не оставляют эти эксперименты? Прежде всего потому, что это... интересно. Причем не просто любопытно - получится или нет, уже ясно, что получится. Клонирование млекопитающих чрезвычайно важно для фундаментальной науки. Это уникальный инструмент, позволяющий исследовать один из самых сложных и интригующих вопросов биологии - как, какими путями информация, записанная последовательностью нуклеотидов в ДНК, реализуется во взрослом неповторимом организме, каким образом осуществляется точнейшее взаимодействие тысяч генов, каждый из которых «включается» и «выключается» именно в то время и в той клетке, где это необходимо. Известно, что некоторые гены, работающие на самых ранних этапах эмбриогенеза, в ходе дальнейшего развития и дифферен-цировки клеток необратимо выключаются.

Как это происходит? Можно ли заставить дифференцированную клетку претерпеть обратную дифференцировку? На последний вопрос без клонирования ответить вообще невозможно. Сам факт, что клонирование млекопитающих удается, вроде бы говорит о том, что обратная дифференцировка возможна. Однако не все так просто. Часто животные клонированы из недифференцированных - эмбриональных стволовых клеток или из клеток кумулуса. В других случаях, возможно, также были использованы стволовые клетки. В частности, овечка Долли была клонирована из клетки молочной железы беременной овцы, а при беременности под действием гормонов стволовые клетки молочной железы начинают размножаться, так что вероятность того, что экспериментаторы возьмут именно стволовую клетку, повышается. Предполагают, что именно так и было с Долли. Этим может объясняться и очень малая эффективность клонирования - ведь стволовых клеток в ткани немного.

Но, конечно, если бы у метода клонирования не было хорошо просматриваемых практических выходов, исследования не были бы столь интенсивными. Какая же практическая польза может быть от клонированных животных? В первую очередь, клонирование высокопродуктивных домашних животных может быть использовано для получения в короткий срок больших количеств элитных коров, ценных пушных зверей, спортивных лошадей и т.д. Некоторые ученые считают, что клонирование никогда не будет широко применяться в животноводстве из-за того, что эта процедура весьма дорогая. Кроме того, условием селекции всегда было генетическое разнообразие, клонирование же, тиражируя один генотип, сужает это разнообразие. Тем не менее поскольку половое размножение необходимо связано с рекомбинацией, разрушающей сочетания аллелей, клонирование может помочь сохранить уникальные генотипы. Клонирование путем разделения начавших дробиться эмбрионов уже сейчас используется в селекции крупного рогатого скота.

Особые надежды ученые возлагают на клонирование диких животных, которым грозит исчезновение. Уже в настоящее время создаются «Замороженные Зоопарки» - образцы клеток таких животных, хранящиеся в замороженном виде при температуре жидкого азота (-196°С). В Америке уже родились два детеныша дикого быка бантенга, клонированные из клеток животного, умершего в 1980 г. Его клетки были заморожены и более 20 лет хранились в жидком азоте. Клонированы также другой вид дикого быка гаур, европейский дикий баран, дикие африканские степные кошки.

Клонирование кошек - особо интересный и важный эксперимент, проведенный в Институте Природы в городе Одюбоне (США). Там были получены два клона-самки от одной кошки-донора и один клон-самец от кота по имени Джаз. Джаз, в свою очередь, был выращен из эмбриона, который в течение 20 лет хранился в замороженном состоянии в жидком азоте, а потом был выношен и рожден обычной домашней кошкой. В 2005 г. обе кошки-клоны общими усилиями родили восьмерых котят. Отцом всех восьмерых был кот-клон Джаз. Этот опыт показал, что клоны способны к нормальному размножению. Следует, однако, понимать, что с помощью клонирования вряд ли удастся «воскресить» исчезнувший вид. Тем не менее это может помочь сохранить генофонд, если использовать полученные клоны в скрещиваниях с животными, содержащимися в зоопарках. Такое использование клонов может помочь избежать негативных последствий близкородственного скрещивания, неизбежного при малой численности вида.

Здесь следует сказать и о надеждах клонировать уже исчезнувших животных - мамонта, тасманийского сумчатого волка, зебры квагги. Оптимисты предполагают, что можно использовать ДНК этих животных, сохранившуюся либо в вечной мерзлоте, либо в законсервированных тканях. Однако предпринятая попытка клонировать тасманийского сумчатого волка, последнийэкземпляр которого погиб в зоопарке в 1936 г., не удалась. Это и неудивительно, так как в распоряжении ученых не было живых клеток, а только образцы тканей, хранившиеся в спирте. Из них была выделена ДНК, но она оказалась слишком поврежденной, да и существующие в настоящее время методы не позволяют клонировать животных») не имея достаточного количества живых клеток. По этой же причине мала вероятность когда-либо клонировать мамонта. Во всяком случае, все предпринятые попытки культивировать клетки мамонта, пролежавшие тысячелетия в вечной мерзлоте, оказались безуспешными. Кроме того, следует иметь в виду, что если даже и удалось бы получить и вырастить один клон мамонта или квагги, это не было бы воскрешением вида. Из одного или даже из нескольких экземпляров получить вид нельзя. Считается, что для устойчивого существования и воспроизведения вида необходимо по крайней мере несколько сотен особей. Поэтому ископаемая ДНК или ДНК из хранящихся в спирте тканей достаточна для анализа или даже для трансгенеза, но недостаточна для клонирования. Хотя известны случаи выживания вида после катастрофического падения численности. Один из таких видов - гепард. Генетический анализ показывает, что в его истории был момент, когда его поголовье составляло 7-10 особей. Хотя гепарды и выжили, последствия близкородственного скрещивания остались - частое бесплодие, мертворождения и другие трудности с размножением. Другой такой вид - человек. В эволюционной истории человека было не менее двух эпизодов прохождения резкого падения численности вида, а для американских индейцев - даже больше (заселение Америки шло из Восточной Сибири по Берингийскому перешейку очень небольшими группами - 7-10 человек). Именно поэтому генетическое разнообразие человека невелико, следствием чего является разнообразие фенотипическое - многие гены находятся в гомозиготном состоянии.

Безусловно, незаменимым методом клонирование является для получения трансгенных животных. Хотя применяются и другие методы получения трансгенных животных, именно клонирование позволяет получать животных с заданными свойствами для практических нужд. В том же Рослинском институте в Эдинбурге, где родилась Долли, были получены и клонированные овечки Полли и Молли. Для их клонирования были использованы генетически измененные клетки, культивировавшиеся в искусственных условиях. Эти клетки, кроме обычных овечьих генов, несли человеческий ген IX фактора свертываемости крови.

Генетическая конструкция содержала промотор, экспрессирующийся в клетках молочной железы. Поэтому белок, кодируемый этим геном, выделялся с молоком. Полли была первым клонированным трансгенным млекопитающим. Ее рождение открыло новые перспективы в лечении некоторых заболеваний человека. Ведь многие болезни связаны с нехваткой определенного белка - фактора свертываемости или гормона. До сего времени такие лекарства можно было получать только из донорской крови. А ведь количество гормона в крови очень мало! Кроме того, использование препаратов крови чревато инфекционными заболеваниями - не только СПИДом, но и вирусными гепатитами, которые не менее опасны. А трансгенных животных можно тщательно отобрать и проверить, содержать их на чистейших альпийских пастбищах. Ученые подсчитали, что для того чтобы обеспечить лекарственным белком всех (!) больных гемофилией на Земле, потребуется не слишком большое стадо трансгенных животных - 35-40 коров. При этом провести трансгенез и клонирование нужно-то всего только двух животных - самки и самца, а они, размножаясь естественным путем, передадут нужный ген потомству. При этом, поскольку у самцов ген в молочной железе не работает вообще, а у самок работает только во время лактации и продукт сразу же выводится с молоком из организма, никаких неудобств или нежелательных последствий для животных этот чужой ген не представляет. Сейчас используют в качестве таких биореакторов овец, коз, кроликов и даже мышей. Правда, коровы дают существенно больше молока, но и размножаются они гораздо медленнее и лактировать начинают позже. Есть и другие возможности использования трансгенных клонов и в научных, и в практических целях, но здесь мы это рассматривать не будем.

ТРУДНОСТИ И ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ КЛОНИРОВАНИИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Несмотря на впечатляющие успехи, пока нельзя утверждать, что клонирование стало обычной лабораторной методикой. Это по-прежнему очень сложная процедура, не слишком часто приводящая к ожидаемому результату. Какие же трудности возникают при клонировании животных?
В первую очередь, это низкая эффективность клонирования. Процедуры, применяемые при клонировании млекопитающих, являются весьма травмирующими для клеток. Далеко не всем клеткам удается их благополучно пережить. Не все начавшие развиваться эмбрионы доживают до рождения. Так, чтобы получить Долли, пришлось для выделения яйцеклеток прооперировать 40 овец (см. рис. 5). Из 430 яйцеклеток удалось получить 277 диплоидных «зигот», из которых только 29 начали развиваться и были имплантированы «суррогатным» матерям. Из них дожил до рождения всего один эмбрион - Долли. Для получения клонированной лошадки Прометеи было «сконструировано» около 840 эмбрионов, из них только 17 развились до того, чтобы их можно было имплантировать «матерям». Четыре из них стали развиваться, но до рождения дожила только одна Прометея.

Другой серьезной проблемой является здоровье родившихся клонов. Как правило, когда сообщается о рождении очередного клона, подчеркивается его отменное здоровье. Действительно, многие клонированные животные, вполне здоровые при рождении, доживали до взрослого состояния и рождали нормальных детенышей. Однако потом у них проявлялись нарушения со стороны разных систем органов. Так, Долли родилась здоровой и родила нескольких здоровых ягнят, но потом начала стремительно стареть и прожила вдвое меньше, чем обычная овца. Трансгенные Полли и Молли, также клонированные в Рослинском институте, прожили еще меньше. Успешно размножились клонированные степные кошки. Правда, о продолжительности их жизни данных пока нет. А вот бычок гаур, также производивший при рождении впечатление здорового, прожил всего два дня из-за кишечного заболевания. Вопрос о здоровье клонов еще нельзя считать окончательно решенным - результаты разных исследователей противоречивы. По некоторым данным очень многие клоны обладают слабым иммунитетом, подвержены простудным и желудочно-кишечным заболеваниям и стареют в 2-3 раза быстрее своих генетических родителей. Исследования японских ученых показали, что у клонированных мышей серьезно нарушено функционирование примерно 4% генов.

Но, пожалуй, самым обескураживающим оказалось то, что клоны могут довольно сильно отличаться от оригинала. Еще В.А. Струнниковым на тутовом шелкопряде было установлено, что, несмотря на одинаковые генотипы, члены одного клона оказываются непохожими по целому ряду признаков. В некоторых клонах это разнообразие оказалось даже большим, чем в обычных, генетически разнородных, популяциях. Несколько лет назад в США родилась очередная клонированная кошечка, которую назвали Сиси (Сс, CopyCat). Генетической мамой ее была трехцветная кошка Рэйн-боу (Радуга). Сиси оказалась непохожей на маму - двухцветной. Но анализ ДНК показал, что она действительно является клоном Радуги. Различия связаны с тем, что ген рыжей окраски находится в Х-хромосоме. У самок одна из Х-хромосом оказывается инактивированной в раннем эмбриогенезе. Инактивируются Х-хромосомы случайно, состояние инактивированности в клетке и клетках-потомках сохраняется на всю жизнь. У гетерозиготной кошки рыжими оказываются те клетки, где инактивирована «нерыжая» Х-хромосома. Клон был получен из одной соматической клетки, в которой одна из Х-хромосом уже была инактивирована. У Сиси инактивированной оказалась «рыжая» Х-хромосома. У млекопитающих в Х-хромосоме находится около 5% всех генов, и клоны могут оказаться непохожими друг на друга по достаточно большому числу признаков. Кстати, такое явление известно и для природных клонов - монозиготных близнецов. Были описаны две сестры - монозиготные близнецы, одна из которых была здорова, а у другой была гемофилия. Известно, что у женщин гемофилия бывает крайне редко, только в случае гомозиготное™. У гетерозигот примерно половина «здоровых» Х-хромосом инактивирована, но оставшейся половины достаточно для нормальной свертываемости крови. Упомянутые близнецы, по-виДимому, возникли в результате разделения эмбриона на стадии, когда Х-хромосомы уже были инакти-вированы и у одной из сестер нормальная хромосома оказалась инактивированной во всех клетках организма. Результатом стало развитие заболевания у гетерозиготы.

Могут быть и другие причины непохожести клонов. Все искусственно полученные клонированные эмбрионы развиваются не в таких условиях, как оригинал. Другими являются возраст суррогатной матери, её гормональный статус, питание и т. п. А эти факторы очень важны во время эмбриогенеза. Причинами различий клона и оригинала могут быть и вариации фенотипического проявления генов (экспрессивность и пенетрантность), различия в геноме митохондрий (клоны имеют не такие митохондрии, как оригинал), отличия в рисунке инактивации (импринтинг) некоторых генов в эмбриогенезе, неустранимые различия ядер соматических и половых клеток (например, неполная дедифференцировка ядра соматической клетки, помещенного в яйцеклетку).

ПРОБЛЕМА КЛОНИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Именно возможность искусственного клонирования человека вызвала бурные эмоции в обществе. Количество самых полярных высказываний (диапазон их от «к концу следующего столетия население планеты будет состоять из клонов» до «какой-то фантастический роман, интересный, но абсолютно нереалистичный») не поддается исчислению. Некоторые люди уже завещают сохранить их клетки в состоянии глубокого замораживания для того, чтобы, когда техника клонирования будет отработана, воскреснуть в виде клона, обеспечив тем самым себе бессмертие. Другие думают путем клонирования преодолеть бесплодие или вырастить себе «запасные части» - органы для трансплантации. Третьи хотят облагодетельствовать человечество, населив его клонами гениев. Насколько оправданы эти оценки и чаяния? Попробуем спокойно, «без гнева и пристрастья» ответить на некоторые вопросы, возникающие в связи с понятием «клонирование человека».

Вопрос первый: возможно ли клонирование человека? Ответ однозначен: да, конечно, технически это возможно.

Вопрос второй: зачем клонировать человека? Ответов несколько, разной степени реалистичности:

1. Достижение личного бессмертия. Эту перспективу можно серьезно не обсуждать, об абсурдности этих надежд было сказано выше.
2. Выращивание гениальных личностей. Главное сомнение - а будут ли они гениальными? Слишком сложный это признак, и, хотя генетическая составляющая в его формировании не вызывает сомнения, величина этой составляющей может варьировать, а влияние средовых факторов может быть велико и непредсказуемо. И - важный вопрос - будут ли они благодарны тем, кто создал их двойников, нарушив естественное право человека на собственную неповторимость? Ведь и у монозиготных близнецов иногда возникают проблемы, связанные именно с этим аспектом.
3. Научные исследования. Сомнительно, чтобы существовали такие научные проблемы, которые можно было бы разрешить исключительно только с помощью клонов человека (об этических аспектах этого - чуть позже).
4. Использование клонирования в медицинских целях. Это именно тот вопрос, который следует обсуждать серьезно.

Предполагается, что можно использовать клонирование для преодоления бесплодия - это так называемое репродуктивное клонирование. Бесплодие, действительно, является чрезвычайно важной проблемой, многие бездетные семьи согласны на самые дорогие процедуры, чтобы иметь возможность родить ребенка.

Но возникает вопрос - а что принципиально нового может дать клонирование по сравнению, например, с экстракорпоральным оплодотворением с использованием донорских половых клеток? Честный ответ будет - ничего. Клонированный ребенок не будет иметь генотипа, являющего комбинацией генотипов мужа и жены. Генетически такая девочка будет монозиготной сестрой своей матери, генов отца у нее не будет. Точно так же клонированный мальчик для своей матери будет генетически чужд. Другими словами, получить генетически полностью «своего» ребенка с помощью клонирования бездетная семья не сможет, так же как и при использовании донорских половых клеток («дети из пробирки», полученные с помощью собственных половых клеток мужа и жены, генетически не отличаются от «обычных» детей). А в таком случае - зачем такая сложная и, что особенно важно, очень рискованная процедура? А если вспомнить, какова эффективность клонирования, представить себе, сколько нужно получить яйцеклеток, чтобы родился один клон, который к тому же, возможно, будет больным, с укороченной продолжительностью жизни, сколько эмбрионов, уже начавших жить, погибнет, то перспектива репродуктивного клонирования человека становится устрашающей. В большинстве тех стран, где технически возможно осуществление клонирования человека, репродуктивное клонирование законодательно запрещено.

Терапевтическое клонирование предполагает получение эмбриона, выращивание его до 14-дневного возраста, а затем использование эмбриональных стволовых клеток в лечебных целях. Перспективы лечения с помощью стволовых клеток ошеломляющи - излечение многих нейродегене-ративных заболеваний (например болезней Альцгеймера, Паркинсона), восстановление утраченных органов, а при клонировании трансгенных клеток - лечение многих наследственных болезней. Но посмотрим правде в лицо: фактически это означает вырастить себе братика или сестричку, а потом - убить, чтобы использовать их клетки в качестве лекарства. И если убивается не новорожденный младенец, а двухнедельный эмбрион, дела это не меняет. И, хотя, ограниченное использование терапевтического клонирования в большинстве стран не запрещено, очевидно, что человечество вряд ли пойдет по этому пути. Поэтому ученые ищут другие пути для получения стволовых клеток.

Китайские ученые с целью получения эмбриональных стволовых клеток человека создали гибридные эмбрионы путем клонирования ядер клеток кожи человека в яйцеклетках кроликов. Было получено более 100 таких эмбрионов, которые в течение нескольких дней развивались в искусственных условиях, а затем из них были получены стволовые клетки. Неизбежно возникает вопрос, что получилось бы, если такой эмбрион имплантировали бы в матку суррогатной матери и дали ему возможность развиваться. Эксперименты с другими видами животных дают основания считать, что жизнеспособный плод вряд ли бы мог развиться. Ученые надеются, что такой способ получения стволовых клеток окажется этически более приемлемым, чем клонирование человеческих эмбрионов.

Но, к счастью, оказывается, что эмбриональные стволовые клетки можно получать гораздо проще, не прибегая к сомнительным с этической точки зрения манипуляциям. У каждого новорожденного в его собственной пуповинной крови содержится довольно много стволовых клеток. Если эти клетки выделить, а затем хранить в замороженном виде, их можно будет использовать, если возникнет такая необходимость. Создавать такие банки стволовых клеток можно уже сейчас. Правда, следует иметь в виду, что стволовые клетки еще могут преподнести сюрпризы, в том числе и неприятные. В частности, есть данные о том, что стволовые клетки могут легко приобретать свойства злокачественности. Скорее всего, это связано с тем, что в искусственных условиях они изъяты из-под жесткого контроля со стороны организма. А ведь контроль «социального поведения» клеток в организме не только жесткий, но весьма сложный и многоуровневый. Но, конечно, возможности использования стволовых клеток столь впечатляющи, что исследования в этой области и поиски доступного источника стволовых клеток будут продолжаться.

И наконец, последний вопрос: допустимо ли клонирование человека?
Конечно, клонирование человека, безусловно, недопустимо, пока не преодолены технические сложности и низкая эффективность клонирования, пока не гарантирована нормальная жизнеспособность клонов. Несмотря на то, что время от времени появляются сообщения о том, что где-то родились клонированные дети, до настоящего времени ни одного документированного, достоверного случая успешного клонирования человека нет. Сенсационное сообщение о клонировании человеческих эмбрионов с очень высокой эффективностью южнокорейским ученым Ву-Сук Хваном не подтвердилось, были получены доказательства фальсификации результатов. До того чтобы клонирование стало обычной безопасной процедурой, еще очень далеко. Смысл вопроса в другом - допустимо ли клонирование человека в принципе? Какие последствия могло бы иметь применение этого способа размножения?

Одним из вполне реальных последствий клонирования может стать нарушение соотношения полов в потомстве. Не секрет, что очень и очень многие семьи во многих странах хотели бы иметь скорее мальчика, чем девочку. Уже в настоящее время в Китае возможность пренатальной диагностики пола и меры по ограничению рождаемости привели к такому положению, что в некоторых районах среди детей наблюдается значительное преобладание мальчиков. Что будут делать эти мальчики, когда придет время заводить семью?

Другое негативное следствие широкого применения клонирования - снижение генетического разнообразия человека. Оно и так невелико - существенно меньше, чем, например, даже у таких малочисленных видов, как человекообразные обезьяны. Причина этого - резкое снижение численности вида, имевшее место не менее двух раз за последние 200 тыс. лет. Следствием является большое количество наследственных заболеваний и дефектов, вызываемых переходом мутантных аллелей в гомозиготное состояние. Дальнейшее снижение разнообразия может поставить под угрозу существование человека как вида. Правда, справедливости ради следует сказать, что столь широкого распространения клонирования вряд ли следует ожидать даже в отдаленном будущем.

И наконец, не следует забывать о тех последствиях, которые мы пока не в состоянии предусмотреть.

В заключение нужно сказать вот о чем. Стремительное развитие биологии и медицины поставило перед человеком множество новых вопросов, которые никогда раньше не возникали и не могли возникнуть - допустимость клонирования или эвтаназии; возможности реанимации поставили вопрос о границе жизни и смерти; угроза перенаселения Земли требует ограничения рождаемости. С подобными проблемами человечество никогда не сталкивалось и поэтому не выработало никаких этических установок по их поводу. Именно поэтому сейчас невозможно дать ясные и четкие ответы, что можно, а что нельзя. Нужно отдавать себе отчет и вот еще в чем: можно законодательно запретить те или иные работы, но природа человека такова, что, если что-нибудь (клонирование человека, например) технически возможно, оно рано или поздно будет сделано несмотря ни на какие запреты. Именно поэтому необходимо широкое обсуждение подобных вопросов, с тем чтобы вырабатывалось осознанное отношение к таким проблемам, по которым в настоящее время невозможно дать однозначного ответа.

"Биология для школьников" . - 2014 . - № 1 . - С. 18-29.