История и методология клонирования

Клоны с изменённой ДНК.

Ну вот и случилось то, чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы PPL Therapeutics (коммерческого отделения Розлин Института в Эдинбурге) удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был "подправлен" с лучшую сторону.

Но прежде чем продолжать трубить в фанфары, немного истории.

Если помните, все началось с овечки Долли, которая была клонирована в 1996 году учеными из той же шотландской лаборатории, что и сегодняшние овечки. Термин "клонирование" означает выращивание из соматической, неполовой клетки точной генетической копии матери. Клетка взрослой овцы сливалась с взятой у другой овцы яйцеклеткой, из которой предварительно было удалено ядро, содержащее наследственную информацию. Цитоплазма яйцеклетки и ядро взрослой клетки соединялись в своеобразное подобие оплодотворенной яйцеклетки. Из нее выращивался эмбрион, который уже имплантировался третьей овце. То есть в случае с Долли был "обойден" половой процесс и связанная с ним роль случая при комбинировании наследственных задатков. Например, у Долли - белая морда финско-дорсетской породы (от генетической матери), хотя она была выношена черномордой шотландской яркой. После этого открытия начались многочисленные случаи "другого" клонирования-копирования. Многие из них, при том же названии, тем не менее не повторяют эксперимента с Долли.

Есть до сей поры несколько проблем, связанных с Долли. Первая, судя по всему, успешно разрешена. Она заключалась в том, что Долли была не единственным клоном, полученным шотландскими учеными. Клонов было несколько десятков. В живых осталась только одна Долли. Но за четыре года, прошедших с ее рождения, судя по всему, ученым удалось настолько отточить технику клонирования, что брак стал минимальным. Пишу так осторожно, потому что не встречал конкретных цифр смертности различных клонов. Это понятно - кто же захочет расписывать собственные неудачи. Однако, по косвенным данным, даже если брак и существует, то он не настолько велик, как в случае с Долли. (Судя по сообщениям информационных агентств, в нынешнем эксперименте было имплантировано 80 эмбрионов, из них 14 родилось, три овцы дожили до шестимесячного возраста. Результат намного лучше, чем с Долли.)

Вторая проблема гораздо серьезней и масштабней, с научной точки зрения. Несмотря на все победные фанфары в случае с Долли, до сих пор неясным остается ее возраст и связанные с ним проблемы. Дело в том, что, возможно, возраст шестилетней матери настолько сильно "запечатлелся" в ее клетках, что при рождении Долли УЖЕ была немолодой особой. Поэтому так важна была очередная попытка ученых сотворить по методике копирования Долли кого-нибудь другого.

В случае работы доктора Чикара Кубота из Kogashima Cattle Breeding Development Institute и доктора Джерри Янга из Animal Transgenic Facility университета Коннектикута это были клетки из ушной раковины 17-летнего призового быка, из которых получилось шесть телят. В декабре 1997 года Янг и Кубота взяли образцы клеток и поместили их в питательную среду, причем было остановлено их деление. Затем с клетками была проделана такая же операция, что и с Долли. Но! Пересадка ядра с генетической информацией была осуществлена не сразу, а спустя два месяца в одном случае и через три месяца в другом. Четыре теленка родились в декабре 1998 года, два - в феврале 1999 года. Причем, чем больше клетки "мариновались" в пробирке, тем стремительней было их развитие во чреве матери. Таким образом, ученым удалось показать, что возможен и не смертелен перерыв в "сборе" и "пересаживании" клеток к приемной матери.

Этот эксперимент интересен и тем, что, как уже сейчас стало ясно, биологический возраст бычков из ушной раковины МОЛОЖЕ, чем должен был быть и проблема с биологическим возрастом клона разрешена теоретически. Осталось только подобрать ей надежное практическое решение.

Вот таким "поле битвы" научных открытий и идей было до недавнего времени. На этом фоне шотландские ученые сделали еще один, революционный, шаг вперед. Что им удалось и что получилось?

На последний вопрос ответить просто - три овцы, которые были рождены в прошлом году и до сих пор живы. Две (Купид и Диана) из них имеют ген, позволяющий им производить молоко с такими же белками, как и у человека. Третья не имеет измененного генома и просто является контрольным экземпляром.

Из 80 эмбрионов, как я уже упоминал, выжило только три. Ученые связывают такой отсев не с генетическими модификациями овечек, а с теми же сложностями при клонировании.

Что удалось шотландским ученым и как?

Вообще-то внедрение "чужеродных" генов в ДНК животных - не редкость. Не редкость - даже внедрение их в половые клетки до оплодотворения. Но это не позволяет нужным признакам сохраниться в ребенке. В противоположность этим работам, шотландским ученым удалось выработать методику внедрения чужеродных генов в клетку овцы до ее пересадки в яйцеклетку овцы-донора и последующего получения точной копии существа с нужными свойствами.

Был внедрен ген, который благополучно прошел множество проверок и теперь добавляет в молоко овец "лечебный" фермент, используемый в современной фармакологии для лечения наследственной эмфиземии - болезни легких. Так что, пейте люди молоко - дышите глубоко...

Директор фирмы PPL Therapeutics Алан Колман утверждает, что "значение такой методики заключается в том, что мы теперь можем выбирать еще до рождения гены, которые хотим изменить или удалить".

Чем нам это свершение грозит?

Улучшенными свойствами клонов.

Клонами со свойствами, полезными для человека.

Возможностью выращивать для пересадки человеческие органы внутри, например, свиней. Причем, по заданным параметрам и с меньшей вероятностью отторжения. Ученые планируют получить генетически модифицированные клоны свиней уже в следующем году.

Клонированные поросята.

В марте 2000 г., всё та же PPL Therapeutics объявила о том, что в их исследовательском центре родились пять клонированных поросят.

Клонирование свиньи более сложная операция, чем клонирование овец или коров, так как для того, чтобы поддерживать одну беременность необходимо несколько здоровых плодов. Органы свиньи наиболее подходят к человеку по размерам. Свиньи легко размножаются и известны своей неприхотливостью. Но самой большой проблемой остается отторжение органа животного, который человеческий организм не принимает за свой. Именно в этом направлении будут развиваться дальнейшие исследования ученых из Розлин Института. Ученые видят один из возможных путей решения этой проблемы в том, чтобы генетически "замаскировать" органы животного, для того, чтобы человеческий организм не мог распознать их как чужие. Внимание ученых сосредоточено на изучении гена под названием "alpha 1-3 gal transferase", который ответственен за отторжение чужеродных тканей иммунной системой человека.

Еще одной темой для исследования является попытка "очеловечить" генетическим путем органы свиньи, для того чтобы значительно снизить риск отторжения. Для этого предполагается вводить человеческие гены в хромосомы клонируемых свиней.

Той же задачей, но без применения клонирования, занимаются и другие институты. Например, компания "Imutran", расположенная в Кембридже, смогла получить целое стадо свиней, в генетическом наборе которых уже отсутствует одна из ключевых характеристик, ответственная за отторжение чужеродных тканей. Как только будет получена пара мужской и женской особи, они будут готовы производить на свет "генетически чистое потомство", с органами, которые можно будет использовать для трансплантации.

Да... совсем забыл сказать - клонировать человека пока никто не смог. И дело тут не в отличии его от овцы. Просто мало кто решится экспериментировать с 80 эмбрионами человека, чтобы потом получить трех шестимесячных младенцев. Проще выращивать нужные для нас органы во чреве свиньи

Клонирование человеческих эмбрионов.

Уже в сентябре на родине овцы Долли может быть клонирован первый человеческий эмбрион. Правительство Великобритании должно официально озвучить свою позицию по проблеме "терапевтического" клонирования человеческих существ. Речь идет о создании ранних эмбрионов - своего рода банка донорских тканей для конкретных индивидуумов.

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