Клонирование живых организмов

Успех авторов  этой работы прежде всего связан с  использованием длительных клеточных  культур, так как после многих пассажей в культуре клеток могли  быть отобраны малодифференцированные стволовые клетки, которые, вероятно, и были использованы как доноры ядер. Большое значение также имел тот факт, что авторы, учитывая результаты своих предыдущих работ, синхронизировали стадии клеточного цикла яйцеклеток реципиентов и клеток доноров.

                           Клонирование человека? 

Итак, работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в начале 50-х годов  и интенсивно продолжаются вот уже  более четырех десятилетий. Что  касается амфибий, то, как было сказано  в соответствующем разделе, несмотря на значительные достижения, проблема клонирования взрослых особей остается до сих пор не решенной. Установлено, что в ходе клеточной дифференцировки у позвоночных происходит или потеря определенных генных локусов или их необратимая инактивация. Судя по всему, утрачивается та часть генома, которая контролирует не ранние, а более поздние этапы онтогенеза, в частности, метаморфоз амфибий. Механизм этого явления пока не поддается научному объяснению. Но очевидно, что для клонирования взрослых позвоночных необходимо использовать малодифференцированные делящиеся клетки. Это методически важное положение было учтено в более поздних работах.В 1979 году американский биолог Мак Киннел, внесший большой вклад в работу с амфибиями, утверждал, что полученные результаты не позволяют серьерно говорить о возможности клонирования человека - тогда это казалось недоступным для экспериментальных эмбриологов. Однако еще в то время многие ученые, писатели и даже политики стали активно обсуждать возможностт клонирования человека, а некоторые исследователи даже приступили к таким экспериментам. Например, Шеттлз сообщил, что пересадил ядро сперматогониальной клетки (диплоидного предшественника зрелого гаплоидного спермия) в лишенную ядра яйцеклетку человека . В результате три реконструированные яйцеклетки начали дробление, и возникли похожие на морулы скопления клеток, которые позднее деградировали. Шеттлз полагал, что если трансплантировать такие группы клеток в матку женщины, то они могли бы нормально развиваться. Мак Киннел тогда справедливо возразил, что такое предположение маловероятно и совершенно необоснованно.

Еще 5-6 лет назад  никто из ученых, а их работало довольно много в этой области, не ставил вопрос об использовании в качестве доноров  ядер клеток взрослых млекопитающих. Работы сводились, в основном, к клонированию эмбрионов домашних животных, и многие из этих исследований были не очень успешны. Поэтому так поразило появившееся в начале 1997 года неожиданное для всех сообщение авторского коллектива под руководством Уилмута, что им удалось, используя соматические клетки взрослых животных, получить клональное животное - овцу по кличке Долли. На самом деле, однако, исследователи прошли долгий путь, и Уилмуту с сотрудниками пришлось собрать воедино все существовавшие к тому времени достижения, прежде чем они смогли сообщить о сенсационном результате своей работы.

У этого первого  успешного эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент  выхода живых особей (0,36%), и если учесть также высокий процент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный период развития (62%), который в 10 раз выше, чем при обычном скрещивании (6%), то встает вопрос о причинах гибели зародышей. Все ли пересаженные донорские ядра обладали тотипотентностью? Сохранялся ли полностью их функциональный геном (набор генов, необходимых для развития), все ли нужные для развития гены были дерепрессированы? Это очень важные вопросы, и по одному животному нельзя сделать окончательные выводы. Тем более, что результаты исследований на амфибиях говорят о необратимом характере инактивации, репрессии генов в ходе клеточной дифференцировки. Возможно, авторам крупно повезло, и они достаточно случайно в трех разных клеточных популяциях отобрали за короткий срок стволовые клетки, для которых характерна низкая дифференцированность и способность к делению. Чтобы подтвердить результат этой, в буквальном смысле слова с.енсационной работы, необходимы дополнительные исследования.

В ближайшие  годы главная задача исследователей, работающих в данной области - это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линий малодифференцированных стволовых клеток, характеризующихся высокой скоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное и нормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не только морфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристик клонированного организма.

Исследования  Уилмута и сотрудников имеют  не только практическое, но и большое  научное значение для генетики развития. В сущности, они нашли условия, при которых цитоплазма ооцитов млекопитающих может репрограммировать ядро соматической клетки, возвращая ей тотипотентность. После публикации этой работы сразу и широко стал дискутироваться вопрос о возможности клонирования человека. Чтобы его обсуждать, имеет смысл выделить два аспекта: методический и этический.

Из изложенного  выше следует, что методически или  технически клонирование взрослых млекопитающих  разработано еще недостаточно, чтобы  можно было уже сейчас ставить  вопрос о клонировании человека. Для этого необходимо расширить круг исследований, включив в него. кроме овец. представителей и других видов животных. Уилмут с сотрудниками, например, планирует продолжить свои работы на коровах и свиньях. Такие работы необходимы, чтобы установить, не ограничивается ли возможность клонирования взрослых млекопитающих особенностями или спецификой какого-либо одного или нескольких видов.

Затем необходимо существенно повысить выход жизнеспособных реконструированных эмбрионов и  взрослых клонированных животных, выяснить, не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни, функциональные характерстики и плодовитость животных. Для клонирования человека очень важно свести к минимуму риск, который, тем не менее, в определенной степени все равно останется, риск дефектного развития реконструированной яйцеклетки, главной причиной которого может быть неполное репрограммирование генома донорского ядра.

Стволовые клетки (упрощенно - клетки ранних человеческих зародышей) давно находятся в  центре внимания медицины из-за своих уникальных особенностей. В этих клетках еще работают первобытно-мощные таинственные гены, которые навсегда "умолкают" в клетках взрослого человека. Потенциал роста стволовых клеток просто фантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организм новорожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишь за 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека, будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит. "Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам.

Еще одно свойство этих клеток превращает их в поистине бесценный объект для медицины. "Чужие" стволовые клетки, введенные в  организм человека, отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов 

              Клонирование - путь  к вечной молодости  
 

 Ученые из  США  обнаружили: шесть клонированных  коров «биологически» моложе  своего фактического возраста. То, что процесс клонирования может давать эффект «обращения возраста» - огромнейший сюрприз для ученых, так как первое живое существо, выращенное клонированием - овца Долли - показывала все признаки обратного процесса (ускоренного старения).

Возможность выращивать молодые клетки любого типа может означать продление жизни для старого, отягощенного возрастными дисфункциями организма.

Ученые, наблюдающие  клонированных коров, до сих пор  остаются в неведении относительно причин этого явления; также неизвестно, проживут ли эти коровы дольше, чем обычные. Однако они надеются, что поиски в этом направлении могут многое дать, в частности, показать пути для использования клонирования в медицинских целях.

Экспериментаторы  надеются, что в будущем станет возможно пересадить пациенту молодой, выращенный методом клонирования орган из клеток его же собственной ткани. Такие пересадки не будут вызывать эффекты отторгания и помогут обратить вспять возрастные эффекты, такие, как болезнь Альцгеймера, артрит или сердечные заболевания.

Один из ученых, Роберт Ланза (Robert Lanza), сказал в интервью: «Есть реальная возможность, что  этот клеточный феномен, перенесенный на весь организм, даст человеку или  животному существенную прибавку к  продолжительности жизни». Если эффект скажется на организме так же, как и на отдельных клетках и органах, то, по словам доктора Ланзы, «человек, при его врожденной возможности жить до 120 лет, сможет жить до 200!».

Тем не менее, любое  открытие, как всегда, поднимает  больше новых вопросов, чем дает ответов. Существенная их часть - вопросы безопасности и этики клонирования (во многом те же, которые породило создание Долли), а также новые вопросы - насколько этичным будет продление жизни людей? На это Роберт Ланза отвечает так: «Мы считаем небезопасным и преждевременным применять наши наработки к людям, но даже в случае успеха будет абсолютно неэтично пользоваться продлением жизни в любых целях, кроме лечебных - то есть, чтобы облегчить страдания от болезней».

  Возраст  клетки ученые определяют по  теломерам - небольшие образования на концах хромосом, хранящих генетическую информацию. Каждый раз при делении клетки разделяются пополам и хромосомы, а теломеры немного изнашиваются. Когда теломеры достигают «неподлежащего восстановлению» состояния, клетка умирает. Овца Долли, клонированная из клеток 6-летней «матери», от рождения имела «старые» клетки. Шесть коров, выращенных в США переносом клеток 45-дневного зародыша в яйцеклетку, имеют очень молодые теломеры.

Д-р Майкл  Уэст (Michael West) так комментирует этот факт: «Половые клетки действуют подобно маленьким машинам времени и «отводят» стрелки биологических часов назад, к началу жизни». Он полагает, что медицинские перспективы у этого открытия весьма велики: «Мы - свидетели всего лишь первого дня в новой эре борьбы с возрастными болезнями. Мы сможем брать клетку у пациента, делать сотни или тысячи молодых клеток и возвращать их в организм больного, предоставляя в его распоряжение молодую иммунную систему или отращивая новые хрящи для его стертых суставов». Однако, осуществление этих планов обязательно потребует массового клонирования человеческих эмбрионов. Им не будет позволено развиться в детей, однако любые манипуляции с эмбрионами вызывают резкую реакцию со стороны некоторых общественных групп, например, движений за запрет абортов. Они заявляют: «Мы выступаем абсолютно против клонирования человеческих эмбрионов, вне зависимости от целей и задач, которые при этом преследуются».

Природный предел ? 

Группа ученых из Rockefeller University и University of Hawaii (New York) во главе с Терухико Вакайама (Teruhiko Wakayama) столкнулась с проблемой клонирования мышей в шестом поколении. Результаты их последних экспериментов (Nature (vol 407, p 318)) говорят о том, что у зверюшек возникает некий скрытый дефект, явно приобретенный в процессе клонирования. Мышки выглядят вполне здоровыми, но с каждым поколением они все труднее и труднее поддаются клонированию. Несмотря на отчаянные усилия ученых, лишь одна мышка родилась на свет путем клонирования в шестом поколении, после чего была тут же съедена с воей мамой...

 Клонирование  основано на технике пересадки  ядер клеток. Ядро донорской клетки  вживляется в яйцеклетку, состоящую  из того же генетического материала.  В результате на свет рождается животное, генетически идентичное животному-донору ядра клетки.

Группа Вакайамы была первой, кто произвела клонирование от взрослого животного со времени  знаменитой овечки Доли. Это произошло  два года назад, и мышку звали  Кумулина (Cumulina). После чего, последовало несколько публикаций, говорящих о том, что ученые успешно клонируют зверюшек уже на протяжении третьего и четвертого поколения.

Ученые пытаются понять причину неожиданного торможения клонирования. На обсуждение выдвигались две версии. Первая заключалась в том, что окончание хромосомы, так называемый "telomere", с каждым поколением должно было бы "стачиваться", становясь короче, что могло привезти к вырождению, т.е. к невозможности дальнейшего произведения потомства, так и к преждевременному старению клонов. Эта версия основывалась на предыдущих результатах исследования овечки Доли. Но группа Вакайамы обнаружила, что теломер у некоторых мышей был на много длиннее, чем они ожидали.

Вторая версия - ухудшение общего состояния здоровья мышек-клонов с каждым новым клонированием. Но и эта версия не нашла пока подтверждения. Мышки чувствуют себя прекрасно, выдерживают все тесты по прохождению лабиринтов и всевозможные "познавательные" тесты на цвета, запахи и так далее. Мышки также явно не предрасположены к ранней гибели: одна из мышек пятого поколения клонов находиться в полном здравии до сих пор в возрасте 18 месяцев, что составляет средний срок жизни для грызунов. "Наше предположение состоит в том, что мыши-клоны несут в себе какую-то приобретенную аномалию", говорит Вакайама. Этот дефект пока скрыт от глаз ученых, но явно был узнаваем мышами, раз последний клон был съеден собственной мамой...