В соответствии с традиционной трактовкой, термин клонирование предполагает комплекс методов, позволяющих получить генетически однородных особей или индивидов, т.е. имеющих идентичный генотип (набор генов) и происходящих от одного предка. Клон - это группа генетически идентичных организмов.
Значение экспериментов Вилмута с клонированием овцы состоит в том, что он впервые доказал возможность создания живого организма (человека) из одной клетки. Лишь несколько десятилетий назад ботаники научились выращивать из одной клетки целое растение. Использование генной инженерии привело к появлению трансгенных растений и животных, содержащих в своем геноме чужеродный генетический материал; серьезный прогресс наметился в области искусственного оплодотворения человека и изменения его пола.
В ветеринарии до последнего времени применялись такие приемы клонирования, как:
1) микрохирургическое разделение ранних эмбрионов («сплитинг») с последующей подсадкой их самкам-реципиентам для получения однояйцевых двойняшек;
2) введение ядра соматической клетки в оплодотворенную яйцеклетку (зиготу) с заранее удаленным собственным ядром для обеспечения последующего эмбрионального развития. В последнем случае в эксперименте использовали ядра соматических клеток, изъятых из ранних эмбрионов, а не у взрослых животных.
Описания технологии были отработаны как за рубежом (в США, Германии), так и у нас в стране (в НИИ Российской академии сельскохозяйственных наук).
Таким образом, получение клонов животных имеет достаточно длительную историю и разработанные технологии. Именно поэтому создание овцы Долли является, по мнению многих ученых, в том числе и российских, лишь обновленным вариантом разрабатывавшейся ранее методики.
Необходимо подчеркнуть также, что опыты Вилмута доказали возможность генетической реверсии дифференцированных соматических клеток до стадии мультипотентных клеток, что ранее считалось невероятным и что, в сущности, является открытием нового биологического феномена.
Разработанный Вилмутом вариант технологии клонирования состоит из ряда этапов с использованием клеточной инженерии и трансплантации.
I. Манипуляции с донорской клеткой.
Соматические клетки, взятые из вымени овцы Финн Дорсет, помещали в культурную среду с низким содержанием питательных веществ. Заторможенное таким образом клетки перестают делиться, их гены утрачивают активность
II. Манипуляции с яйцеклеткой.
В то же время у другой овцы - шотландской Блэкфейс забирали неоплодотворенную яйцеклетку, из которой удаляли ее ядро (и соответственно ДНК), оставляя нетронутым цитоплазму яйцеклетки со всеми действующими механизмами, необходимыми для обычного развития эмбриона.
III. Слияние донорской клетки и безъядерной яйцеклетки. Обе клетки (от овец Финн Дорсет и Блэкфейс) помещали рядом друг с другом в сосуде с кулыуральной средой и с помощью электрического разряда вызывали их слияние. Таким образом, теперь ядром клеточного гибрида становится ядро донорской соматической клетки, а цитоплазма обеих клеток сливается воедино.
Действие второго электрического разряда заставляет «работать» механизм естественного оплодотворения, использовать весь метаболический потенциал яйцеклетки, а также оказывается импульсом к последующему делению клеточного гибрида.
IV. Спустя 6 дней сформировавшийся эмбрион, прошедший через ряд клеточных делений, имплантируют в матку второй овцы породы Блэкфейс.
V. В результате у овцы Блэкфейс появилась овечка Долли - генетическая копия исходной овцы Финн Дорсет
Проект Вилмута осуществлялся четырьмя исследователями в полном секрете. В 277 опытах было получено только 29 эмбрионов, выживших в течение более чем 6 дней. До дня рождения удалось дойти только Долли. По мнению ученых, решающим в успехе эксперимента был тот факт, что Вилмут приостановил деление донорской соматической клетки перед ее слиянием с яйцеклеткой.
К настоящему времени получено более 40 особей клонированных и трансгенных животных.
Клонирование животных
Клонирование животных имеет большое теоретическое и практическое значение для биологии и медицины. Наличие генетически идентичных клонированных животных, практически недостижимое даже при традиционном инбридинге, актуально для тестирования медицинских препаратов и их побочного действия.
Животные с одинаковым геномом (клоны) являются оптимальным объектом для установления влияния факторов внешней среды и генома на фенотип животных. Эта технология важна для повышения эффективности селекции животных, т.к. позволяет копировать геном наиболее выдающихся племенных особей, оценка генотипов которых трудоемка. При обычных способах размножения с высоким размахом комбинативной изменчивости такая оценка невозможна.
В сельском хозяйстве генерации клонов необходимы для оценки продуктивности скота, качества молока и т.д. Получение товарных стад клонированных животных существенно упрощает технологию их эксплуатации. Эмбрионы с оптимальным набором генетических признаков могли бы быть выращены как клоны и использованы для классической репродукции.
Клонирование как технология может быть использовано также для сохранения биоразнообразия животных и растений.
Развитие технологии клонирования животных предполагает возможность получения трансгенных клонов, например, с повышенной продуктивностью или секрецией молока. Трансгенные овцы Полли и Рози были получены в Шотландии в 1998 г.
Трансгенные свиньи с блокированными локусами гистосовместимости (НLА МLС) или с заменой одного или двух генов рассматриваются в перспективе в качестве источников донорских органов и тканей для ксенотрансплантации у человека.
Описанный эксперимент по клонированию овцы Долли может быть применен в принципе к любому другому виду млекопитающих, включая человека. По мнению ученых ВНИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных, клонировать человека не сложнее, чем корову
Сегодня Клонирование человека интересует мировое сообщество не только с научных и биологических позиций. Является ли эта возможность юридически разрешенной и допустимой с точки зрения морали? - вот что становится ключевой правовой и этической проблемой.
Клонирование человека
Хотя клонирование человека и столкнется с серьезными техническими трудностями, в принципе, нет оснований сомневаться в возможности положительного научного решения проблемы в ближайшее время. Сама идея клонирования человека открывает большие перспективы для человечества. Однако вместе с тем она таит и большие опасности для него.
Получение идентичных генетических копий конкретного взрослого индивидуума дает возможность использовать клетки и ткани (органы) для трансплантаций с гарантией отсутствия нежелательных иммунологических реакций. Такой материал может быть полезен, в том числе для целей омоложения, а также для лечения большого числа хронических заболеваний человека (см. следующую статью настоящего сборника).
Нельзя упускать из виду научное значение клонирования для лучшего понимания процессов развития и дифференциации клеток человека.
Вместе с тем, реальность клонирования человека порождает, как уже было упомянуто, серьезные этические проблемы, связанные с сохранением структуры традиционного общества. Противники клонирования прогнозируют создание каст людей, специально сориентированных на выполнение определенных функций, порождение существ-«копий», которые будут живыми складами донорских органов и тканей для своих генетических «оригиналов», воссоздание умерших «гениев и злодеев». В Рекомендации Национальной консультативной комиссии по биоэтике (США, 1997), самую негативную реакцию вызывает возможность нанесения ущерба клонированным детям, как физического, так и психологического. Такие дети могут страдать от ущемленного чувства индивидуальности и личной автономии. Высказываются также опасения по поводу деградации родительских отношений и семейной жизни. И практически все согласны с тем, что существующий ныне риск нанесения физического ущерба детям при клонировании путем пересадки ядер соматических клеток оправдывает сегодня запрещение экспериментов в этой области. В настоящее время экспериментирование по использованию технологии клонирования с целью создания потомства преждевременно, т.к. оно чревато неприемлемым риском для развивающегося ребенка. Отмеченное у овцы Долли заболевание суставов несомненно связано с нежелательными последствиями клонирования, недостаточно совершенной технологией клонирования.
Практика клонирования может открыть дорогу евгеническим проектам или побудить кого-либо рассматривать других людей в качестве объектов для манипулирования, а не как личностей, что приведет к разрушению важных социальных ценностей.
Отношение церкви к клонированию человека
В Рекомендации Национальной консультативной комиссии по биоэтике (США, 1997) отмечается, что религиозные позиции по вопросу о клонировании человека отличаются многообразием как посылок, так и методов аргументации и выводов. Для позиций иудаизма, католицизма, протестантизма и ислама характерен ряд главных тем, таких, как ответственное доминирование человека над природой, достоинство и предназначение человека, вопросы рождения потомства и семейной жизни. Одни религиозные мыслители считают использование клонирования с целью получения потомства изначально аморальным. Другие утверждают, что такая цель клонирования может быть морально оправдана при определенных обстоятельствах, но считают, что оно должно строго регулироваться во избежание злоупотреблений.
По замечанию епископа Коптской Церкви, «Ислам и христианство отрицают клонирование человека». Ватикан заявил о неприемлемости вмешательства в процессы репродукции, как в генетический материал человека, так и животного. Муфтий Египта и глава Коптской Церкви заявили, что такой вид научной деятельности противоречит моральным принципам и божественным законам.
По мнению муфтия шейха Нас Фарида, «клонирование людей противоречит основным принципам религии». «Бог создал нас совершенными, и невозможно, чтобы человек вносил свои изменения, пытаясь повторить божественный акт творения».
До последнего времени в целом позиция Русской Православной Церкви по вопросам клонирования человека оставалась неопределенной.
По мнению О. Володина (Чаплина), возглавляющего Секретариат по взаимоотношениям церкви и общества Отдела внешних сношений Московского Патриархата, «наука безусловно должна развиваться, но под контролем общества и государства. Обеспечение человечества продовольствием, развитие сельского хозяйства - благие цели, однако необходимо всегда помнить о том, что целостность природы, которая есть творение Божие, должна быть сохранена. При определенных условиях все может быть допустимо - и клонирование животных и растений, и пересадка органов. Но человеку следует быть полностью уверенным в том, что своими действиями он не навредит ни себе, ни окружающей среде, ни будущим поколениям всего живого. Рождение человека - промысел Божий, и злоупотреблять этими методами не стоит».
В заявлении Православной Церкви в Америке (11 марта 1997 г.) о современных разработках в технологии клонирования сказано следующее: «Представители Православной Церкви во всем мире остаются верными строгости понимания сакральности человеческой жизни: каждый человек создан как уникальная личность «по образу Божию». Поэтому подавляющее большинство православных этиков настаивает, что все формы евгеники, включая манипулирование с человеческим генетическим материалом, вне терапевтических целей в нравственном отношении отвратительны и угрожают человеческой жизни и благополучию...»
Этот документ Православной Церкви дает представление о сути позиции по отношению к клонированию человека. Логика рассуждения здесь изложена довольно четко: христианскую общественность беспокоит возможность тиражирования, потребительского отношения человека к человеку через создание «человеческих запасников». Отсутствие правового регулирования может способствовать стремлению к некоему «высшему классу», или породе, людей; любая форма искусственного размножения является «технологической» поддержкой инвертированных лиц (например, гомосексуалистов).
Архиерейский Собор Православной Церкви, проведенный летом 2000 г. в Москве, дал окончательную отрицательную оценку возможности применения технологии клонирования к человеку. В его решениях клонирование человека рассматривается как «разрушительная для общества идея, «тиражирование» людей с заданными параметрами - желательными для приверженцев тоталитарных идеологий». «Клонирование человека способно извратить естественные основы деторождения, кровного родства, материнства и отцовства... Крайне опасны... психологические последствия клонирования. Человек, появившийся на свет в результате такой процедуры, может ощущать себя не самостоятельной личностью, а всего лишь «копией» кого-то из живущих или ранее живших людей. Побочными результатами экспериментов с клонированием человека неизбежно стали бы многочисленные несостоявшиеся жизни и, вероятнее всего, рождение большого числа нежизнеспособного потомства».
Вместе с тем Архиерейский Собор уделил внимание и перспективам технологии, не направленной на человека, отмечая, что «клонирование изолированных клеток и тканей организма не является посягательством на достоинство личности и в ряде случаев оказывается полезным в биологической и медицинской практике».
Международные подходы к решению этических
и правовых проблем клонирования
Весь мир откликнулся на феномен клонирования. По данным одного из опросов, проведенных в США в 1997 г., 87% американцев считают, что клонирование человека должно быть поставлено вне закона. В мае того же года Институт социологического анализа провел общероссийский опрос с участием 1600 респондентов. Выяснилось, что 55% россиян считают клонирование недопустимым и 24% полагают, что при определенных условиях оно может быть разрешено.
Проблема обострилась после провокационного заявления чикагского эмбриолога Ричарда Сида о том, что он берется за клонирование человека и собирается превратить это в выгодный бизнес. По его словам, при законодательных барьерах в США он найдет признание, финансирование и место для проведения своих опытов в странах типа Мексики, с еще неосвоенным правовым полем.
Очень важно, что уже в январе 1998 г. мексиканское правительство дало отпор заявлению Сида, отвергнув его притязания на работу по клонированию человека на территории страны. Это означает, что даже страны со слабо развитым законодательством стремятся к гармонизации своих социально-политических решений в этой области с мировыми законодательными инициативами.
В Европе, США, Японии были предприняты политические и юридические меры, призванные ограничить попытки клонирования человека. Возможность такой быстрой реакции обусловлена тем, что во многих странах уже созданы механизмы и структуры, осуществляющие мониторинг новых биомедицинских технологий и наделенные полномочиями для решений этического и правового характера.
Правовое поле в области клонирования человека не может, конечно, регулировать саму науку, оно касается норм соблюдения конституционных прав человека, регулирования деятельности и отношений в связи с этой проблемой, имеющей как научные, так и социальные аспекты.
Каковы будут права клонированных людей, как идентифицировать отцовство при вариантах принадлежности ядра исходной соматической клетки, с которого начинается манипулирование? Клонирование как технология биомедицины и научное открытие подпадает под законы об охране интеллектуальной собственности. За рубежом должно быть усовершенствовано законодательство по контролю над экспериментированием на частной базе. В связи с возможным «подпольным» бизнесом по клонированию людей необходимо пересмотреть определенные разделы уголовного права.
В США отношение к клонированию человека приобрело резко отрицательный характер. Президент Б. Клинтон охарактеризовал в Конгрессе технологию клонирования как «непроверенную, опасную и морально неприемлемую». Действия Сида, по его словам, лишь подчеркивают остроту и необходимость срочного создания системы правового регулирования в области клонирования человека.
Подготовлен целый ряд законопроектов о запрете на клонирование человека с оговоркой о необходимом пересмотре закона через каждые 5 лет. Такой пересмотр предусматривает неизбежность динамики взглядов общества на проблему, как в социальном, так и в научном аспекте.
Проект Закона, внесенного в Сенат в феврале 1998 г., запрещает использование федеральных средств на «исследования, связанные с клонированием человеческих индивидуумов». Необходимо обратить внимание на тот факт, что запрет на финансирование работ по клонированию касается только бюджетных ассигнований, открывая путь частным исследованиям. Это может быть рассмотрено одновременно как открытие возможности для совершенствования технологии и недопущение отставания Америки в перспективной области науки.
В двух других законопроектах, внесенных в Сенат в 1999 г., запрещается финансирование «исследований, связанных с использованием человеческих соматических клеток в процессе клонирования человека», и налагается штраф в 5 000 долларов «на каждого, кто занимается продукцией человеческих клонов».
Предполагается корректировка законов введением запрета на использование технологии клонирования в исследованиях человеческих эмбрионов. Научный Комитет Белого дома одобрил проекты законов с предложением некоторых поправок и переработки.
Одним из важнейших предложений Клинтона является объявление на несколько лет эффективного добровольного моратория в отношении клонирования человека.
12 января 1998 г. в Париже 17 (а к настоящему времени 27) европейских стран подписали Протокол, дополнительный к Конвенции по правам человека и биомедицине, который запрещает клонирование человека с репродуктивными целями. Это, по сути, первое международное соглашение в данной области.
По словам Жака Ширака, международный запрет - результат январской встречи в Париже - станет существенной мерой для приостановки миграции технологии в страны с менее строгим регулированием.
Англия и Германия не смогли подписать Протокол - с одной стороны, по формальным причинам, т.к. заранее не подписали саму Конвенцию. С другой стороны, помешали этому и период изменений в составе правительства в Англии и некоторое недовольство Германии содержанием Конвенции.
Однако английским и немецким законодательством в области репродукции и клонирования создание человеческого эмбриона с помощью переноса ядер было запрещено.
За последние месяцы 2000 г. в мире произошел явный сдвиг представлений о допустимости работ с клетками клонированных эмбрионов человека. По современным научным прогнозам, эмбрионы, клонированные из ядер собственных клеток больного, могут стать источником стволовых клеток для генерации конкретных тканей, не отторгаемых входе их трансплантации тому же пациенту. Правительство Великобритании приняло связанные с этими перспективами рекомендации экспертной консультативной группы, что может привести к новым правилам, разрешающим использование клонированных эмбрионов человека и стволовых клеток эмбрионального происхождения в исследованиях, направленных на развитие клеточной или тканевой терапии. До настоящего времени, согласно Закону по проблемам оплодотворения человека и эмбриологии (1999), в Великобритании были разрешены только исследования на эмбрионах, не достигших 14 дней развития, для решения проблем бесплодия, наследственных болезней, генных и хромосомных аномалий, контрацепции. Несмотря на то, что в Великобритании высоко оценен «потенциал исследований стволовых клеток», изъятых у клонированных эмбрионов, «для новых подходов к лечению хронических болезней и нарушений, освобождения человека от страданий», отношение к репродуктивному клонированию остается неизменным. Клонирование индивидуумов в Великобритании под запретом.
В Японии последовательно проводится работа по созданию правового поля в области клонирования человека. Комиссия по биоэтике при научно-техническом совете Японии провела рассмотрение соответствующих социальных и научных проблем, касающихся последствий применения технологии к человеку. По результатам проведенного анализа был подготовлен законопроект «О запрете клонирования человека», представленный в Правительство Японии. За нарушение запрета на клонирование в законопроекте предполагается уголовная ответственность в виде работ в трудовых лагерях на срок до 5 лет. Запрещая клонирование человека, вне закона объявляются действия по созданию клонированных химер с использованием составляющих технологии (ядер соматических клеток и безъядерных яйцеклеток, «суррогатных матерей») от разных видов млекопитающих. В ближайшее время законопроект будет рассмотрен в Парламенте Японии.
Несмотря на мощное общественное движение в сторону запрета клонирования человека, нельзя не принимать во внимание того, что любое объявление техники клонирования вне закона не может отменить прогресс биологии в целом. По мнению ряда ученых, ни одно регулирование, предпринятое государством или ответственными ведомствами (в США, например, FDA,NIН илиFBI), не остановило развитие науки и стремления к экспериментированию в области клонирования. В первую очередь, из-за притягательной легкости технологии, а также из-за тех потенциальных выгод, которое клонирование сулит человечеству в том случае, если будет направлено в нужное правовое русло.
В связи с этим любая страна, в том числе и Россия, должна выработать на государственном уровне свою позицию по отношению к развитию технологии клонирования применительно к человеку. Необходимо предпринять все усилия для того, чтобы срочно сформировать российскую законодательную базу в области клонирования человека и животных. Актуальность этой задачи возрастает для России с опасением и реальной возможностью стать бесправным полигоном для экспериментов по клонированию человека в случае отсутствия у нее своевременно поставленных правовых барьеров.
Российская позиция в отношении клонирования человека
В России никогда не проводились эксперименты по клонированию человека. Вместе с тем в нашей стране была отработана технология клонирования на животных, позволяющая получить клоны, т.е. особей с практически одинаковым геномом. Российские ученые использовали иную, чем Вилмут, технологию, основанную на микрохирургическом разделении ранних эмбрионов с последующей трансплантацией их самкам-реципиентам.
Результаты этих работ имеют большое теоретическое и практическое значение.
Несмотря на то, что в России уже около 10 лет разрабатывается нормативно-правовая база в области генно-инженерной деятельности и биотехнологии, она не охватывает проблему клонирования человека.
Сфера действия Федерального закона «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» (1996), дополненного Федеральным законом «Об изменении и дополнении Федерального закона «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности», не включает клетки в составе организма человека.
В ближайшее время Россия подпишет Конвенцию по правам человека и биомедицине (Страсбург, 1996). Присоединение ее к Дополнительному (к Конвенции) Протоколу «О запрете на клонирование человеческих существ» не является обязательным и определяется национальным выбором.
Проанализировав зарубежный опыт регулирования в области клонирования человека, российские эксперты пришли к выводу о целесообразности принятия в России 5-летнего временного запрета на клонирование человека. Это предложение ученых нашло отклик в государственных структурах, включая заинтересованные министерства, Российский национальный комитет по биоэтике Российской академии наук, Национальный комитет по биомедицинской этике при Президиуме Российской академии медицинских наук.
В основу такого решения легли следующие соображения:
необходима длительная всесторонняя, строго научная и межотраслевая оценка генетических и социальных последствий технологии;
временный запрет предотвратит начало бесконтрольной деятельности в области клонирования на территории России, в том числе с участием зарубежных исследователей, не имеющих такой возможности у себя в стране из-за действующих там регулирующих норм;
временный запрет обеспечит необходимые условия для развития российской науки в освоении технологий клонирования для целей медицины (трансплантации, генотерапии);
временный запрет предоставит возможность (с учетом динамики социальных и этических тенденций в обществе) принять взвешенное решение проблемы клонирования человека.
Проект Закона о временном (на срок до 5 лет) запрете клонирования человека в России одобрен в первом чтении в Государственной Думе (2001). Следует заметить, что в упомянутом проекте предусматривается уголовная ответственность за нарушения моратория на клонирование человека и за нелегальный ввоз на территорию России клонированного биологического материала.
General Ethical Guidelines in Medical Genetics.
ОБЩИЕ ЭТИЧЕСКИЕ ПРАВИЛА МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ
ЗАЯВЛЕНИЕ HUGO О ПРИНЦИПАХ ПРОВЕДЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 36
Можно получить потомство млекопитающих, генетически идентичное живым взрослым особям.
В 1996 году весь мир был взбудоражен новостью об овечке Долли. В результате экспериментов, выполненных под руководством Яна Уилмута, родилась овца, генетически идентичная взрослой овце. В норме (см. Законы Менделя) особь вырастает из одной оплодотворенной яйцеклетки, получив половину генетического материала от одного родителя и вторую половину — от второго. При клонировании же генетический материал берут из клетки одной живущей особи. Делается это так: из одной оплодотворенной клетки (зиготы ) удаляют ядро (в котором находится ДНК). Затем извлекают ядро из клетки взрослой особи этого же вида и имплантируют его в лишенную ядра зиготу. Это яйцо имплантируют в матку самки данного вида и дают ему возможность расти, пока не придет время родов.
Сенсационность клонирования, принесшая Яну Уилмуту и Долли мировую известность, заключается в характере изменений клеточной ДНК по мере развития эмбриона. В начале в зиготе «включены» все гены, другими словами, все они могут работать. Однако в определенные сроки клетки становятся специализированными — в них отключаются разные гены, и их эффект больше не проявляется (на языке генетиков это называется «они не могут экспрессироваться »). Например, в каждой клетке вашего организма есть гены, отвечающие за синтез инсулина, но при этом инсулин вырабатывается только определенными участками поджелудочной железы. Во всех остальных клетках вашего тела (например, в клетках кожи, нервных клетках головного мозга) ген инсулина отключен.
Очевидно, что в ДНК, имплантированной в оплодотворенную яйцеклетку, какие-то гены уже отключены; какие именно и в какой последовательности — определяется тем, из какого органа взрослой особи была получена клетка. Оказывается, оплодотворенное яйцо — мы до конца не понимаем, как это происходит — способно вновь установить часы клетки на «0», т. е. вновь включить все гены, благодаря чему становится возможным нормальное развитие эмбриона. В этом суть великого открытия Уилмута.
Не все попытки клонирования оказываются успешными. Одновременно с Долли эксперимент по замене ДНК был проведен на 273 других яйцеклетках, и лишь в одном случае выросло живое взрослое животное. После Долли были клонированы многие виды млекопитающих, назовем лишь некоторых — корова, мышь и свинья. Из яйцеклетки мыши получено несколько поколений клонированных животных — клоны, клоны из клонов, клоны из клонов и т. д.
Серьезнейшие разногласия вызвала возможность применения данной технологии к человеку. С одной стороны, новая технология несет ужасающую угрозу нравственности, поэтому клонирование человека надо запретить. С другой стороны, благодаря этой технологии много бесплодных супружеских пар получают шанс иметь биологически родственных им детей, и значит, по мнению многих, это вполне этично.
Пока споры продолжаются, обратим внимание на один важный аспект. С технической точки зрения, клон, каким является Долли, всего лишь особь, ДНК которой идентична ДНК другой особи. Нам нередко приходится сталкиваться с особями, имеющими идентичную ДНК — мы называем их близнецами. Клон — это просто-напросто близнец, родившийся на несколько лет или десятилетий позже — «асинхронный близнец». Так же как нам никогда не пришло бы в голову ожидать, что один близнец может отдать другому свое сердце для пересадки, перспектива выращивания клонов для заготовки пересаживаемых органов — лишь страшный сон, который никогда не станет явью. Я на собственном опыте убедился, что стоит заменить слово «клон» на «близнец», как дебаты по клонированию человека утрачивают пафос.
Не могу поручиться, но думаю, что ближе к 2010 году клонирование будет считаться не более предосудительным, чем оплодотворение в пробирке или другие современные методы лечения бесплодия. Поскольку клонирование — довольно простая процедура, предусматривающая использование стандартных приемов, я ожидаю в скором времени появления клонированных людей (если только это уже не произошло к тому моменту, когда вы читаете эти строки).
Ян УИЛМУТ
Ian Wilmut, р. 1944
Шотландский эмбриолог, родился в английском городке Хэмптон-Люси. В 1971 году окончил Ноттингемский университет, а в 1974 году получил докторскую степень за разработку методов замораживания свиной спермы. В том же году перешел в Институт Рослина рядом с Эдинбургом, где продолжает заниматься генетической инженерией домашнего скота. Уилмут установил причины внутриутробной смерти овец и свиней, связанные с нарушением развития и физиологией, затем начал исследовать методы улучшения поголовья домашнего скота. В связи с полемикой по поводу клонированных животных Уилмут заметил: «Я не провожу бессонных ночей. Я верю в высокую нравственность нашего вида».
Услышав слова "клон" и "клонирование", многие вспоминают овечку Долли и опыты в недрах таинственных лабораторий, откуда выходят на свет созданные словно под копирку существа. На самом деле, клоны растений окружают нас повсюду и бояться их нет причин!
Действительно ли клоны устрашающи и неестественны для природы? Таким вопросом порой задаются и клиенты нашей компании, уже привыкшие покупать растения, полученные "из пробирки", то есть методом клонального микроразмножения. Давайте попробуем разобраться в том, что такое клон, клонирование и какое отношение эти термины имеют к нашим садам и огородам.
Клон: история понятия
Впервые термин "клон" предложил использовать известный английский биолог Джон Холдейн (1963 г). Клон (в переводе с греч. – "веточка", "побег" и "отпрыск") – это один или несколько новых организмов, возникших из части или целого органа материнского организма.
Чаще всего человек сталкивается с клонированием в мире растений. Ветка смородины, давшая корни в стакане с водой – один из примеров: куст смородины – материнский организм, а веточка, отделенная от него и пустившая корни – это новый, молодой организм, или клон. То есть, когда вы укореняете черенок хризантемы или листок фиалки, вы занимаетесь самым настоящим клонированием!
Размер части материнского растения значения не имеет, это может быть половина куста пиона или всего одна клетка организма. Чтобы клонировать растение, главное, поместить его часть в условия, в которых она смогла бы вырасти в целый организм. При этом новое растение будет обладать теми же свойствами и признаками, что и материнское.
Растения клонируют сами себя
Пример черенкования смородины может привести к мысли о том, что клонирование – явление не естественное, ведь это человек отделяет веточку и ставит ее в воду, а не само растение. Но давайте посмотрим, насколько клонирование распространено в природе. Многие примеры могут вас удивить своей неожиданностью.
Самый известный "любитель" клонирования – садовая земляника (Fragaria ananassa). Каждый год она образует несколько длинных побегов, называемых столонами (усами). На концах усов развиваются новые кустики – розетки, которые быстро укореняются.
До тех пор пока молодая розетка связана с материнской, она фактически является ее веткой, но это состояние временное. Молодая розетка становится самостоятельным растением на следующий год, когда ус, соединявший ее с материнской розеткой, отмирает. Так вполне естественно происходит клонирование в природе.
Может показаться, что клонирование не слишком распространено в природе и является исключением, а не правилом. Однако это всего лишь видимость: среди окружающей нас растительности можно обнаружить множество примеров естественного клонирования.
Сходным способом создания своих копий, которым пользуется земляника, обладают лапчатка гусиная (Potentilla anserina) и лютик ползучий (Ranunculus repens). Эти растения также образуют усы с розетками листьев на концах. Поселяясь на участках, сорняки могут серьезно докучать хозяевам сада из-за такого способа размножения.
Многие растения прибегают к другой, хотя и похожей тактике клонирования. Лесная черника (Vaccinium myrtillus) также является отличным специалистом по собственному клонированию. Все начинается с одного кустика, выросшего из семени. Он образует два типа побегов: вертикальные, несущие листья, и горизонтальные, подземные. Горизонтальные побеги, стелясь в толще лесной подстилки, радиально расходятся в разные стороны, ветвятся и формируют боковые побеги. Так образуются весьма внушительные по площади черничники.
Несколько лет все кусты черники остаются связанными друг с другом породившими их горизонтальными побегами. Со временем в центре расширяющегося "горизонтального куста" самые старые кустики отмирают. Такой черничник начинает напоминать так называемые "ведьмины кольца" – круги, образуемые грибами различных видов при разрастании грибницы.
С этого момента связь между кустиками черничника прерывается, и они становятся самостоятельными растениями. Так черника создает сразу множество своих копий, то есть клонирует себя.
Водные растения – рекордсмены клонирования
Представители одного из семейств водных растений – водокрасовые (Hydrohariaceae) – считаются настоящими мастерами клонирования. Это семейство хорошо знакомо аквариумистам и любителям садовых водоемов. Водокрасовые в совершенстве освоили тот же способ размножения-клонирования, который практикует земляника.
Самый известный представитель водокрасовых – стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia), житель умеренных рек и озер. Образуя горизонтальные побеги (усы), он быстро распространяется по дну водоема. Стрелолист формирует не только усы, но и клубни, несущие запас питательных веществ для потомков-клонов.
Типичный представитель этого семейства – водокрас (Hydroharis) – также образует усы. Именно он покрывает прибрежные отмели мелкими листьями, напоминающими листья крошечных кувшинок. Эта кроха способна за лето затянуть поверхность небольшого пруда, распространяясь при помощи усов, которые случайно переносят на лапках водоплавающие птицы, помогая растению размножаться.
В семействе водокрасовых есть растение, которое благодаря непревзойденной способности к клонированию смогло завоевать целый континент. Это элодея канадская (Elodea canadensis), или как ее еще называют "водяная чума". В начале XIX века это растение, цепляясь за нижние части кораблей, "сбежало" из Северной Америки, пересекло Атлантический океан и попало в пресные водоемы Европы.
При помощи вегетативного размножения (клонирования) оно распространилось по всей Европе и уже является обычным растением в водоемах Сибири. Это яркий пример глобального природного эксперимента по клонированию.
Говоря о клонах и кл
онировании, невозможно обойти вниманием самый впечатляющий рекорд, установленный в царстве растений. Роща тополя осинообразного (Populus tremuloides) – знаменитый клон и единый живой организм.
Анализ генома растений этой рощи показал, что все ее деревья имеют один и тот же генотип и являются вегетативными потомками одного растения. Площадь, занимаемая клоном, составляет 43 га, возраст рощи – 80 000 лет. Этому клону даже присвоено имя – Пандо (в переводе с лат. – "распространяющийся всюду")
Клонирование в мире животных
Не менее удивительно, что клонирование освоили и животные. Из школьного курса биологии многие помнят маленькое хищное животное – гидру (Hydra). Для нее клонирование вполне естественно: на боковой поверхности тела-стебелька образуется нарост в виде веточки, на конце которого впоследствии прорезается рот и вырастают щупальца. Через несколько дней молодая гидра отделяется от тела родительской и начинает самостоятельную жизнь.
Клонирование освоили даже хордовые животные (хорда – предшественник позвоночника), то есть дальние родственники человека.
Таким способом могут размножаться асцидии (Ascidiacea). В возрасте личинки они похожи на маленькую рыбку-головастика. Через некоторое время личинка прикрепляется головной частью к камню и претерпевает изменения, в ходе которых на ее теле формируются новые особи – клоны родительского организма.
Клонирование на службе у садоводства
Можно сказать, что природа в какой-то степени превзошла человека в искусстве клонирования, и это явление вовсе не чуждо естественному ходу вещей. Человек давно взял на вооружение этот способ тиражирования копий интересных для него организмов, и в первую очередь – растений. Способов клонирования или, как его принято называть в отношении растений – вегетативного размножения, немало. Это черенкование, отделение усов (например, у земляники), отводки, прививки, разделение кустов.
В начале XX века наука подарила садоводству новый метод размножения – in vitro (ин витро), или культуру изолированных тканей и органов растений. Суть метода в том, что части органов или отдельные органы (обычно небольшого размера) растений стерилизуют и помещают в изолированные стерильные условия, где проходит их выращивание на искусственной питательной среде. В качестве изолированных условий обычно выступают герметично закрытые пробирки или иные прозрачные сосуды.
Логичным будет вопрос: зачем помещать часть растения в изолированные стерильные условия? Ведь, например, оторванный листик сенполии – это отдельный орган и его можно запросто выращивать в стаканчике с водой.
Дело в том, что в 1920-х годах ученые-биологи подошли вплотную к необходимости ответить на вопрос: какова минимальная часть растения, способного вырасти в целый организм? Пытаясь выращивать отдельные органы и их части, взятые от разных растений, ученые столкнулись с существенным препятствием: чем меньше был изолированный фрагмент растения, тем большей опасности поражения бактериями и грибами он подвергался. Попытки культивировать стерильные фрагменты растений в изолированных условиях показали, что даже очень маленький кусочек растения, если он свободен от спор бактерий и грибов, может долго оставаться живым и даже расти!
Эксперимент позволил добиться регенерации из отдельных клеток целого растения, способного к цветению. Ведь чтобы из маленького кусочка, состоящего всего из нескольких сотен или десятков клеток, вырастить полноценный организм, в котором сотни тысяч клеток, требуется значительный объем питания и энергии.
Питательная среда для клонирования
Искусственная питательная среда – единственный компонент технологии размножения in vitro, привнесенный человеком. Но чуждых природе веществ в этой среде практически нет. В ее состав входят:
сбалансированный комплекс минеральных солей;
сахароза (сахар без примесей);
витамины (В1, В3, B6, В8, С), необходимые для поддержания роста;
гормоны (вещества, регулирующие и направляющие рост в необходимую сторону).
Присутствие в среде гормонов может насторожить любителей экологически чистых продуктов. Но давайте вспомним историю этого метода размножения. Французский ученый Жорж Морель в 1960 г. разработал и предложил технологию массового размножения орхидей в культуре in vitro. А одним из основных компонентов среды, который в то время заменял функцию гормонов, вплоть до 80-х годов был сок кокосовых орехов.
В соке кокоса содержатся те же гормоны, которые сейчас отдельно добавляют в питательную среду, а значит, вещества, которые могут показаться нежелательными "искусственными" компонентами, оказались чуть ли не одними из самых естественных.
Технология, предложенная Ж. Морелем, позволяет быстро и эффективно размножать практически любые растения. Ей дали название – клональное микроразмножение. Большинство рододендронов и орхидей, продающихся сегодня в цветочных магазинах, были произведены при помощи именно этого метода. Особенно замечательно то, что эта удивительная технология позволяет размножать в требуемом количестве растения, которые обычно способны давать отростки всего лишь раз в год.
Еще одна уникальная особенность технологии в том, что размножение растений проводится в изолированных условиях, которые позволяют сохранить клоны свободными от грибковых, бактериальных и вирусных болезней. Отсутствие заболеваний – залог полноценного раскрытия потенциала растения.
Надеемся, что теперь слово клон стало более понятным и не таким пугающим, а клонирование и технология клонального микроразмножения подтолкнет вас к увлечению этими интересными процессами.
Сейчас эта технология стала как никогда близка и доступна: с ее помощью получают высококачественный посадочный материал самых разных культур. Мы, сотрудники компании ООО НПП "МИКРОКЛОН ", благодарим вас за внимание и будем рады познакомить ближе с миром клонального микроразмножения.
Клонирование
В последние десятилетия прошлого века происходило бурное развитие одной из интереснейших ветвей биологической науки - молекулярной генетики. Уже в начале 1970-х годов возникло новое направление генетики - генная инженерия. На основе ее методолог ии начали разрабатываться различного рода биотехнологии, создаваться генетически измененные организмы. Появилась возможность генной терапии некоторых заболеваний человека. К настоящему времени учеными сделано множество открытий в области клонировании животных из соматических клеток, которые успешно применяются на практике.
Идея клонирования Homo sapiens ставит перед человечеством такие проблемы, с какими оно прежде не сталкивалось. Так развивается наука, что каждый ее новый шаг несет с собой не только новые, неведомые ранее возможности, но и новые опасности.
Что же есть клонирование как таковое? В биологии - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения, - говорит нам энциклопедия "Кругосвет" . Именно так, на протяжении миллионов лет, размножаются в природе многие виды растений и некоторых животных. Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысл е и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами. Термин "клон" как таковой происходит от греческого слова "klon", что означает - веточка, побег, черенок, и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве известно уже тысячи лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе. Только у животных все происходит иначе. По мере роста клеток животных происходит их специализация, то есть клетки теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре многих поколений.
Вот такую схему клонирования приводит врач Эдди Лоренс (по материалам Русской службы ВВС).
Что подразумевается под репродуктивным клонированием? Это искусственное воспроизведение в лабораторных условиях генетически точной копии любого живого существа. Под терапевтическим клонированием, в свою очередь, подразумевается все то же репродуктивное клонирование, но с ограниченным до 14 дней сроком роста эмбриона или, как говорят специалисты, "бластоциста". По прошествии двух недель процесс размножения клеток прерывается. Такие клетки будущих органов названы "эмбриональными стволовыми клетками".
Около полувека назад были обнаружены спирали ДНК. Изучение ДНК привело к открытию процесса искусственного клонирования животных.
Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 1950-х годов в опытах на амфибиях. Опыты с ними показали, что серийные пересадки ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степени увеличивает эту способность. После получения патента в 1981 году появилось первое клонированное животное - мышь. В начале же 1990-х годов исследования ученых обратились и к крупным млекопитающим. Реконструированные яйцеклетки крупных домашних животных, коров или овец сначала культивируют не in vitro , a in vivo - в перевязанном яйцеводе овцы - промежуточного (первого) реципиента. Затем их оттуда вымывают и трансплантируют в матку окончательного (второго) реципиента - коровы или овцы соответственно, где их развитие происходит до рождения детеныша. Некоторое время назад СМИ потрясли сообщения о появлении Долли - шотландской овечки, представляющей, как утверждают ее создатели, точную копию ее генетической материи. Позже появился американский бычок Джефферсон и второй бычок, выведенный французскими биологами.
Неожиданно группа ученых из Рокфеллеровского и Гавайского университетов столкнулась с проблемой клонирования мышей в шестом поколении. По результатам исследований есть данные, что у подопытных животных возникает некий скрытый дефект, явно приобретенный в процессе клонирования. Выдвигаются две версии этого явления. Одна заключается в том, что окончание хромосомы с каждым поколением должно было бы "стачиваться", становясь короче, что могло привезти к вырождению, то есть к невозможности дальнейшего произведения потомства, так и к преждевременному старению клонов. Вторая версия - ухудшение общего состояния здоровья мышек-клонов с каждым новым клонированием. Но и эта версия не нашла пока подтверждения. Все эти данные настораживают и обращают внимание на то, что и другие млекопитающие (в том числе и человек) могут не избежать той же "участи".
Тем не менее, многие видят в клонировании одни позитивные стороны, и столь же многие этим пользуются. По сообщению Genoterra.ru , биотехнологическая компания Genetic Savings & Clone, имеющая четырехлетний опыт по клонированию кошек, уже работает над заказами шести клиентов, которые хотели бы видеть клонов своих питомцев после их ухода из жизни. Такое удовольствие им будет обходиться в 50000 долларов. На этой неделе компания представила публике четвертую клонированную кошку на Международной выставке кошек в Хьюстоне, США. Эту кошку прозвали Пичес, ядерным донором которой является кошка Манго. Они в целом похожи, но у клона имеется на спине светлое пятно. Такие различия у клонов неизбежны, поскольку в энуклеированной яйцеклетке реципиента остается митохондриальная ДНК, которая отличается от донорской. Немалую роль играют также различные средовые факторы, при которых происходило развитие животных. В 2005 году компания планирует приступить к клонированию собак.
Кроме этого недавно Genetic Savings & Clone лицензировала новый, улучшенный вариант процесса клонирования и продемонстрировала его результат - двух котят-клонов по имени Табули и Баба-Гануш. Новый процесс, названный "передача хроматина" (chromatin transfer) гораздо бережнее и полнее передаёт генетический материал от клетки донора к яйцеклетке, которая должна вырасти в клон. Ключ - в раскрытии ядерной мембраны и удалении лишних для данного процесса белков клетки кожи (которая обычно и используется при клонировании). Этот вид клонирования приводит более чем к 8-процентной норме успеха, говориться в статье на Genoterra.ru . "Очищенный" хроматин, похоже, производит клонированные эмбрионы более сходные с оригинальным организмом, что и показали котята, похожие на прототип не только внешне, но, кажется, и по характеру.
Но возвращение любимого животного в дом - иллюзия, потому, что определение "точно такой же" относится лишь к генетическому набору, в остальном это всё же будет другое существо.
В 2002 году была сформирована практически полная генетическая карта человека. Тогда же компания Clonaid (входит в состав религиозной секты Raelian Movement) объявила о том, что впервые в мире клонировала человека. За это время, по утверждению компании, на свет появилось три клонированных ребенка, однако серьезных доказательств этому не было представлено. Clonaid предлагает всем желающим заплатить $200 тыс. за право произвести собственную копию.
Какова же практическая польза клонирования?
Разработка биотехнологии получения в большом количестве стволовых клеток при терапевтическом клонировании даст возможность медикам корректировать и лечить многие до сих пор неизлечимые заболевания, такие, как диабет (инсулинозависимый), болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера (старческое слабоумие), болезни сердечной мышцы (инфаркты миокарда), болезни почек, печени, заболевания костей, крови и другие.
Новая медицина будет базироваться на двух основных процессах: на выращивании здоровой ткани из стволовых клеток и пересадке такой ткани на место поврежденной или больной. В основе же метода создания здоровых тканей лежат два сложных биологических процесса - первоначальное клонирование человеческих эмбрионов до стадии появления "стволовых" клеток и последующее культивирование полученных клеток, и выращивание в питательных средах необходимых тканей и, может быть, органов.
Человек с давних времен мечтал выращивать только качественные и вкусные овощи и фрукты, разводить коров с хорошими удоями, овец с большим настригом шерсти или же отличных кур-несушек, иметь домашних животных - точных копий уже отживших свой век любимцев, были всегда. Однако только в последнее время этот здоровый интерес был подогрет успехами ученых в клонировании животных и растений. Но реально ли осуществить эту мечту человечества именно методами клонирования?
Появление на полях трансгенных сортов растений, устойчивых к насекомым, гербицидам и вирусам, знаменует новую эру в сельскохозяйственном производстве. Созданные генными инженерами растения смогут не только прокормить увеличивающееся население планеты, но и станут основным источником дешевых лекарств и материалов.
Биотехнология растений заметно отставала вплоть до последнего времени, но сейчас на рынке наблюдается устойчивый рост доли трансгенных растений с новыми полезными признаками. Вот такие данные приводятся в статье "Биотехнология растений" : "Клонированные растения в США уже в 1996 году занимали площадь в 1,2 млн. га, которая в 1998 году увеличилась до 24,2 млн. га." Поскольку основные трансгенные формы кукурузы, сои, хлопчатника с устойчивостью к гербицидам и насекомым хорошо себя зарекомендовали, есть все основания ожидать, что площадь под клонированными растениями в будущем увеличится в несколько раз.
История генной инженерии растений начинается с 1982 года, когда впервые были получены генетически трансформированные растения. Метод трансформации основывался на природной способности бактерии Agrobacterium tumefaciens генетически модифицировать растения. Так, с помощью культивирования растительных клеток и тканей, гарантирующих безвирусность растения, были выведены всюду продаваемые гвоздики, хризантемы, герберы и другие декоративные растения. Также можно купить и цветки экзотических орхидных растений, производство клонов которых уже имеет промышленную основу. Некоторые сорта клубники, малины, цитрусовых выведены с использованием техники клонирования. Прежде для выведения нового сорта требовалось 10-30 лет, теперь же, благодаря применению методов культивирования тканей этот период сокращен до нескольких месяцев. Весьма перспективными признаются работы, связанные с производством на основе культивирования тканей растений лекарственных и технических веществ, которые невозможно получить путем синтеза. Так, уже получают подобным способом из клеточных структур барбариса изохинолиновый алкалоид берберин, а из женьшеня - гинсеносид.
Известно, что любой прогресс биотехнологии растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами.
Что же касается животных, то уже с начала XIX столетия ученые пытались решить вопрос о том, является ли сужение функций ядра дифференцированной клетки процессом необратимым. В дальнейшем была разработана методика клонирования ядер. Наибольшего успеха в клонировании эмбрионов амфибий добился английский биолог Джон Гердон. Он использовал метод серийных пересадок ядер и подтвердил гипотез у о постепенной утрате потенций по мере развития. Сходные результаты получили и другие исследователи.
Несмотря на эти успехи, отмечает в своей статье "Русский медицинский сервер", проблема клонирования амфибий остается нерешенной и по сей день. Теперь уже можно судить о том, что эта модель была выбрана учеными для подобных исследований не очень удачно, поскольку клонирование млекопитающих оказалось делом более простым. Не стоит забывать, что развитие микроскопической техники и технологии микроманипуляций в то время еще не позволяло манипулировать с эмбрионами млекопитающих и проводить трансплантацию ядер. Объем яйцеклетки амфибий примерно в 1000 раз больше объема ооцита плацентарных, поэтому амфибии и были так привлекательны для изучения ранних процессов развития.
В настоящее время проведены фундаментальные исследования проблемы клонирования мышей. Полноценное эмбриональное развитие и рождение здоровых и плодовитых клональных мышей было достигнуто только при трансплантации ядер кумулюсных клеток, клеток Сертоли, фибробластов из кончика хвоста, эмбриональных стволовых клеток и фетальных клеток гонад. В этих случаях количество новорожденных мышат не превышало 3% от общего числа реконструированных ооцитов.
Клонирование же домашних животных оказалось более трудным делом, чем предполагалось. В 2001 году компания Genetic Savings and Clone объявила о рождении первой в мире клонированной кошки. Эта компания, штаб-квартира которой находится в фешенебельном пригороде Сан-Франциско, Саосалито, специализируется на "увековечивании" домашних любимцев - кошек и собак. Не смотря на то, что первая в мире кошка-клон и была "сделана под копирку", она не похожа по окрасу ни на родную мать (донор ДНК), ни на приемную (которая вынашивала зародыш). Ученые объясняют это тем, что расцветка меха лишь частично зависит от генетической информации, влияют еще и факторы развития.
Тем не менее, вдохновленная первым успехом компания начала коммерческое клонирование первой партии кошек-клонов по коммерческому заказу. Стоимость услуги - 50 тысяч долларов.
"Год назад мы сказали, что начнем коммерческое обслуживание через год, и вот год прошел, - говорит Бен Карлсон (Ben Carlson), представитель компании Genetic Savings & Clone, - и пока невозможно делать прогнозы относительного того, сколько времени потребуется для того, чтобы доработать технологию для получения хороших результатов".
Собак клонировать пока не удалось вообще. У них, как говорят ученые, очень сложный репродуктивный цикл, и их яйцеклетки трудно добывать и выращивать.
Сегодня главный бизнес GSC заключается не в клонировании (оно все-таки еще не поставлено на поток), а в хранении образцов ДНК животных. Такая биопсия в США стоит от $100 до $500 в зависимости от параметров домашнего любимца.
Эксперты, тем не менее, предупреждают, что хозяева, доверившие компании клонирование своих питомцев, могут быть разочарованы. Как правило, любовь к конкретной кошке или собаке определяется ее повадками и характером, что имеет мало общего с генами. Они отмечают, что внешние факторы на развитие животного оказывают не меньший эффект, чем наследственность.
Клонирование овцы Долли в 1996 году Яном Вильмутом и его коллегами в Рослинском институте в Эдинбурге вызвало бурную реакцию во всем мире. Долли была зачата из клетки молочной железы овцы, которой уже давно не было в живых, а ее клетки хранились в жидком азоте. Методика, с помощью которой была создана Долли, известна под названием "перенос ядра", то есть из неоплодотворенной яйцеклетки было удалено ядро, а вместо него помещено ядро из соматической клетки. Из 277 яйцеклеток с пересаженным ядром лишь одна развивалась в относительно здоровое животное. Этот метод размножения является "асексуальным", так как он не требует наличия представителя каждого пола, чтобы создать ребенка. Успех Вилмута стал международной сенсацией.
В декабре 1998 года стало известно об удачных закончившихся попытках клонирования крупного рогатого скота, когда японцам И. Като, Т. Тани и сотр. удалось получить 8 здоровых телят после переноса 10 реконструированных эмбрионов в матку коров-реципиентов.
Очевидно, что требования животноводов к копиям своих животных куда как скромнее, нежели у желающих клонировать своих домашних любимцев. Давал бы клон столько же молока, что и "мать-клониха", а какой он расцветки и характера - какая разница? Исходя из этого, новозеландские биологи сделали недавно новый важный шаг в клонировании коров. В отличие от американских коллег из Калифорнии, они ограничились воспроизведением лишь одной особенности клонируемого животного. В их случае - способности коровы давать молоко с повышенным содержанием белков. Как это обычно во всех экспериментах по клонированию, процент выживших эмбрионов был очень низок. Из 126 трансгенных клонов выжили лишь 11, причем лишь девять из них обладали требуемой способностью. Так что перспективы развития данной области клонирования, как говорится, "налицо".
В конце 2000 - начале 2001 г. весь научный мир следил за попыткой исследователей из американской фирмы "АСТ" клонировать вымирающий вид буйволов Bos gaurus (гяур), который когда-то был широко распространен на территории Индии и Юго-Западной Азии. Соматические клетки-доноры ядер (кожные фибробласты) были получены в результате биопсии post mortem от быка в возрасте 5 лет и после двух пассажей в культур е длительное время (8 лет) хранились в криоконсервированном состоянии в жидком азоте. Всего было получено четыре беременности. Чтобы подтвердить генетическое происхождение плодов, два из них были выборочно изъяты. Цитогенетический анализ подтвердил наличие в клетках характерного для гяуров нормального кариотипа, однако выяснилось, что вся митохондриальная ДНК происходит от яйцеклеток коров-доноров другого вида (Bos taurus).
К сожалению, в опыте американских ученых одна из беременностей прервалась на 200-дневном сроке, а в результате другой родился теленок, который умер спустя 48 ч. Представителями фирмы было заявлено, что это произошло "по причине инфекционного клостридиозного энтерита, не имеющего отношения к клонированию".
Реализация всего потенциал а, заложенного в новой технологии клонирования, для спасения исчезающих видов животных может быть возможна только при разумном подходе к решению возникающих проблем. Стоит отметить, что в результате клонирования очень часто обнаруживается различная патология плодов: гипертрофированная плацента, гидроалантоис, плацентомы, увеличенные в размере кровеносные сосуды пупочного канатика, отечность плодных оболочек. Клоны, погибшие в течение нескольких дней после рождения, характеризуются наличием патологии сердца, легких, почек, мозга. У новорожденных также часто встречается так называемый "синдром крупного молодняка".
Клонированные животные долго не живут и отличаются пониженной способностью бороться с болезнями. Это показали эксперименты, результаты которых обнародовали исследователи из токийского Национального института инфекционных заболеваний, сообщает Newsru.com Для опытов они отобрали 12 клонированных мышей и столько же рожденных естественным путем. Клоны начали умирать уже после 311 дней жизни. Десять из них скончались, не протянув и 800 дней. За это же время умерла только одна "нормальная" мышь. Большая часть клонов скончалась от острого воспаления легких и болезней печени. Судя по всему, их иммунная система не могла бороться с инфекциями и производить достаточное количество нужных антител, считают японские исследователи.
Причины слабости клонов, полагают они, нуждаются в тщательном изучении и могут быть связаны с нарушениями на генетическом уровне и недостатками нынешней технологии репродуцирования.
Тем не менее, ученые не останавливаются в своих изысканиях. Многим видятся широкие перспективы клонирования. Например, ученые британской компании "PPL Therapeutics", успешно клонировавшие пять поросят в штате Вирджиния, органы и ткани которых могут использоваться для пересадки больным людям, полагают, что клинические испытания таких операций могут начаться в ближайшие четыре года, сообщают.
Но, как отмечают многие эксперты, до широкомасштабных операций по пересадке органов от свиньи к человеку обществу и научному миру необходимо еще решить целый ряд трудных этических вопросов, таких, как "корректность" трансплантации органов животного в организм человека или замена органов одного вида живых существ на органы другого вида.
С другой стороны, многие ученые считают, что уже очень скоро клонирование сельскохозяйственных животных начнет приносить первые плоды. Молоко клонов коров, мясо потомства клонированных коров и свиней может появиться в продаже уже в следующем году. Фактически и сейчас в США, где компании, занимающиеся разведением скота, создали уже около сотни клонов лучших представителей элитных пород, официального запрета такой деятельности нет.
Однако есть неформальная просьба Управления по пищевым продуктам и лекарствам (FDA) не спешить с продажей таких продуктов. Национальная академия наук США подкрепила уверенность, что подобные продукты безопасны для здоровья. Как сообщают Медновости , в выводах комиссии, занимавшейся вопросами клонирования коров и свиней, содержится рекомендация по проведению некоторых дополнительных исследований, но в целом продажу продуктов из клонированных животных и их потомства ученые сочли безопасной. Конечно, речь не идет о том, чтобы забивать на мясо клонированных животных. Сейчас это очень дорогой процесс, как правило, обходящийся более чем в 20000 долларов. Однако животные из первого-второго поколения потомства клонов вполне могут пойти на мясо. Тем не менее, у экспертов FDA есть опасение, что при клонировании животных у владельцев может возникнуть соблазн подкорректировать их гены, чтобы улучшить характеристики. Этого ученые опасаются значительно больше, нежели самого клонирования, при котором гены животного остаются неизменными.
А вот в Японии с 1999 года было разрешено пополнять поголовье молочных и мясных пород с применением техники "тиражирования" оплодотворенных яйцеклеток. Однако при этом коммерческое клонирование в классическом понимании запрещено, то есть "с использованием соматической (неполовой) клетки". Но, велика вероятность того, что Япония все-таки станет первой в мире страной, где на прилавках магазинов появится мясо клонированных животных.
Так или иначе, возможности клонирования открывают новые перспективы для садоводов-огородников, фермеров-животноводов, а также медицины, хотя в настоящее время его применение ограничивается нерешенными технологическими и биологическими проблемами. Кроме того, нам не хватает знания структуры геном ов сельскохозяйственных животных, что необходимо для их направленного изменения. Сначала продукция от клонированных животных должна пройти апробацию в соответствующем компетентном государственном органе, отвечающем за применение пищевых и лекарственных ресурсов, которое запрещает продажу молока или мяса генетически модифицированных и клонированных животных, пока не выработает все необходимые правила. Предстоит также еще провести эксперименты по проверке безопасности получаемого молока для людей. Однако, не смотря ни на что, возможно, все-таки рано или поздно, по полям и лугам загуляют стада клонированных и генетически модифицированных коров, а любимые лающие и мурлыкающие питомцы будут десятки лет услаждать взор своих хозяев и преданно заглядывать им в глаза.
1. Клонирование животных
Термин "клон" происходит от греческого слова «klon», что означает веточка, побег, отпрыск. Клонированию можно давать много определений, вот некоторые самые распространенные из них, клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путём бесполого размножения, причём потомок при этом генетически идентичен своему предку.
Собственно процесс клонирования можно разделить на несколько стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из нее микроскопической пипеткой вытягивается ядро. В безъядерную яйцеклетку вводят другую, содержащую ДНК клонируемого организма. С момента слияния нового генетического материала с яйцеклеткой, как ожидается, должен начаться процесс размножения клеток и рост эмбриона. Подобные ожидания основываются, по крайней мере, на двух явных научных мотивациях. Первой является желание выяснить, насколько нетронутым остается генетический материал в процессе развития организма, имеющего характерную судьбу. Вторая мотивация состоит в том, насколько факторы цитоплазмы самой яйцеклетки совместимы с привнесенным в нее для перепрограммирования генетическим материалом - например, имеет ли значение тот факт, что чужие гены и собственные гены митохондрий яйцеклетки различны? Подобных вопросов возникает множество. Обратимся к истории исследований попыток клонирования животных.
Овечка Долли
В феврале 1997 года человечество было потрясено известием из шотландского Института Рослина о рождении и нормальном развитии первого млекопитающего, полученного путем переноса ядра, или, проще говоря, клонирования, - овечки Долли. Пожалуй, это событие произвело эффект, сходный с сообщением об изобретении ядерной бомбы или о возникновении телевидения.
Сначала из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Затем клетка была помещена в эмбриональное окружение, называемое ооцитом, чтобы произошла перестройка генетической программы на развитие эмбриона. Тем временем из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы - суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы - донора клетки молочной железы.
Слух, распространявшийся с неимоверной скоростью чуть ли не с момента объявления о существовании Долли, заключался в том, что клонированная овца стареет в несколько раз быстрее своих «нормально рожденных» родственников.
Эти данные, как оказалось, во многом соответствуют действительности. Согласно одному из наиболее вероятных объяснений этого феноменально быстрого старения является гипотеза, что оно происходит в силу запрограммированного ограничения количества делений и продолжительности жизни каждой клетки высших организмов. Разговоры о нарушениях репродуктивных способностей у Долли вообще не имеют под собой.
Никаких реальных оснований, поскольку она уже как минимум дважды благополучно разрешилась от бремени, родив своего первенца Бонни на втором году жизни, а еще год спустя - троих здоровых ягнят.
Овечка Долли прожила 6 по большей степени мучительных лет.
Клонирование 5 поросят
В 2000 году британские ученые, клонировавшие овцу Долли, создали этим же методом пять поросят. Специалисты компании PPL Therapeutics провели операцию в американском городе Блэксбург. За основу были взяты клетки взрослой свиньи.
Все выведенные поросята - самки, и все они здоровы.
Специалисты полагают, что таким образом в будущем можно будет производить свиней, органы которых впоследствии используют для пересадки людям. Ожидается, что первые эксперименты в этой области ученые будет проводить в течение четырех лет.
Достаточно больше перспективы перед нами открывает возможность клонирования, но так же перед нами постают множество споров и разногласий.
2. Терапевтическое клонирование
Что касается клонирования человека, данный процесс запрещен законом во многих странах в связи с многими аспектами.
Но сyществует такой вид клонирования, как терапевтический. В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, (замена ядра клетки, исследовательское клонирование и клонирование эмбриона), состоящий в изъятии яйцеклетки из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры (митозов культуры), данная клетка образует блацисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму.
Цель данной процедуры - получение стволовых клеток. генетически совместимых с донорским организмом.
Можно ли в специальных условиях воспроизвести генетически точную копию любого живого существа? Символом первого клонированного млекопитающего (1996 год) стала овца Долли, страдавшая на протяжении жизни воспалением легких и артритом и насильственно усыпленная в возрасте шести лет - возрасте, равном примерно половине средней жизни нормальной овцы. Клонирование животных оказалось не таким простым в исполнении, как растений.
В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток.
2.1 Перспектива терапевтичекого клонирования
Стволовые клетки, полученные путем терапевтического клонирования, применяются для лечения многих заболеваний. Кроме этого, в настоящее время ряд методов с их использованием находятся на стадии разработки (лечение некоторых видов слепоты, повреждений спинного мозга и др.)
Данный метод часто вызывает споры в ученой среде, под вопрос ставится термин, описывающий созданную бластоцисту. Некоторые считают, что неверно называть это бластоцистой или эмбрионом, так как оно не было создано оплодотворением, но другие утверждают, что при соответствующих условиях из него может развиться плод, и, в конечном счете, ребенок - поэтому уместнее называть результат эмбрионом.
Потенциал для применения терапевтического клонирования в области медицины просто огромен. Некоторые противники терапевтического клонирования выступают против того факта, что данная процедура использует человеческие эмбрионы, при этом разрушая их. Другим же кажется, что подобный подход инструментализирует человеческую жизнь или, что тяжело будет разрешить терапевтическое клонирование, не разрешая при этом репродуктивного клонирования.
3. Значение клонирования
В настоящее время с методами генной инженерии и, в частности, клонирования связано множество надежд и в области лечения неизлечимых ранее болезней, репродукции и трансплантации органов, и в области искусственного зачатия, борьбы с инвалидностью и врожденными пороками… Проводится все больше экспериментов по выращиванию млекопитающих и последующей пересадке их органов человеку. Совсем недавно в Южной Корее удалось клонировать поросенка, генетически измененные клетки которого способны на 60-70% снизить угрозу отторжения органов иммунной системой человека при трансплантации. А в свете проблемы, связанной с неспособностью иметь детей, методы искусственного оплодотворения получили широкую поддержку в обществе. Что касается самого клонирования, то оно позволяет проводить те же процедуры, обходясь генофондом лишь одного из родителей, что часто бывает необходимо в случае предрасположенности одного из родителей к серьезным заболеваниям.
Пересадка клеток поджелудочной железы позволит избавить больных сахарным диабетом от постоянных инъекций инсулина и необходимости соблюдения строгой диеты. Об этом на конференции в Чикаго доложил британский хирург Джеймс Шапиро, успешно проведший первые восемь операций.
Очищенные клетки поджелудочной железы здоровых доноров вводили больным сахарным диабетом внутривенно. Эти клетки задерживались в печени, где они продолжали вырабатывать инсулин. У восьми больных в возрасте от 29 до 53 лет в ближайшие сроки после операции исчезла потребность в инъекциях инсулина.
Представитель Британской диабетологической ассоциации Билл Хартнет считает новый метод лечения чрезвычайно перспективным, но предостерегает от поспешных выводов, поскольку результаты пересадки клеток пока не опубликованы. Больные после этой операции должны постоянно принимать иммунодепрессанты для предотвращения отторжения пересаженных клеток. Развитие метода клонирования позволит в будущем решить проблему получения достаточного количества клеток поджелудочной железы, заявил Джеймс Шапиро на конференции Американского общества трансплантологов.
Технологии клонирования были впервые применены для спасения исчезающих видов животных. Уже в следующем месяце ученые ожидают рождения на свет детеныша гаура (разновидности азиатского вола), которого выносила обыкновенная корова. Сам зародыш был создан в лаборатории из яйцеклетки коровы и генов, взятых из кожи гаура.
С другой стороны, часто поднимается вопрос о том, что клонирование может сократить генетическое разнообразие, сделав человечество более уязвимым, например, к эпидемиям, что приведет, по самым пессимистичным прогнозам, к гибели цивилизации.
