 |
Основы технологии клонирования
|
|
|
|
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.
|
|
|
