Клонирование живых существ

Клонирование вызвало колоссальный интерес и спровоцировало множество противоречивых мнений как в научных кругах, так и среди широкой публики. Как говорилось выше, в некоторых странах потребовали немедленно запретить исследования по клонированию. В настоящий момент в Великобритании и других странах существуют законы, запрещающие клонирование человека. В США таких законов нет, однако президент Билл Клинтон издал указ, запрещающий использовать федеральный бюджет для поддержки исследований в этой области. Конгрессу США было предложено запретить клонирование человека.

Целью клонирования является получение потомства, генетически идентичного той особи, ядро которой было взято для клонирования. Как известно, ядро клетки содержит информацию (ДНК), определяющую основные характеристики растения или животного. Помимо этого, ДНК, содержащаяся в митохондриях клетки, является совершенно самостоятельной и не зависит от хромосомной ДНК.

В случае с овцой Долли клетки были взяты из тканей вымени и выращены в среде с 0,5 % сыворотки. Эта среда остановила рост клеток на стадии готовности, в результате чего активизировались все гены и клетки стали полностью задействованы. Под воздействием электрических импульсов эти клетки смешали с неоплодотворенными яйцеклетками, из которых предварительно были удалены ядра. После того как в особой среде клетки достигли необходимой стадии развития, эмбрионы вживили в матку другой овцы.

После того как из вымени взрослой овцы были взяты клетки, в результате их смешивания с яйцеклетками было получено 277 соединенных клеток, 29 из которых развивались до стадии бластоцита. Полученные 29 зародышей вживили в матки 13 овец. В результате родился только один живой ягненок — Долли. Неудивительно, что, если в качестве исходного материала для клонирования используются клетки взрослого животного, процент положительных результатов является достаточно низким.

Это долгий и сложный процесс, требующий выращивания донорских клеток в нескольких средах. Кроме того, в данном случае необходимо особым образом вырастить измененную яйцеклетку-реципиент и дождаться окончания необходимого срока беременности. Более удачные результаты достигаются в тех случаях, когда в качестве донорских берутся зародышевые клетки или клетки плода. Однако до тех пор, пока животное не достигнет зрелости, невозможно точно определить, какая особь наиболее подходит для донорских целей….

Возможность успешного клонирования беспозвоночных была выявлена в начале 50-х гг. XX в. в опытах на амфибиях. В апреле 2002 г. в США успешно проходила операция по клонированию свиньи редкой породы. Последняя женская особь по кличке Принцесса из находящегося под угрозой уничтожения семейства свиней в США была успешно клонирована в результате однократной имплантации эмбриона. Работа по клонированию была проведена компанией Infigen в Висконсине. У свиноматки родилось три клона, но один из них был случайно убит суррогатной матерью.

Если бы процент удачных результатов был достаточно высоким, данный метод мог бы существенно облегчить работу животноводов. Клоны характеризуются практически тем же генетическим набором, что и животное, ядра клеток которого были вживлены в яйцеклетки с удаленными ядрами. При этом пол животного не имеет значения.

Опыты с овцами показали, что можно взять клетки здорового животного и получить при этом животное с мясом и шерстью идеального качества. В случае с коровами нужно брать клетки животных, отличающихся большими удоями и качественным мясом.

Большой вклад в область клонирования животных внес английский биолог Гердон. Свои опыты он проводил на лягушках. Гердон первым в опытах над южноафриканскими жабами (Xenopus laevis) в 1962 г. в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, как это было до него, а уже вполне сформировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика.

Ученый разработал собственную методику удаления ядер из яйцеклеток. В отличие от других ученых, проводивших это хирургическим путем, он использовал ультрафиолетовые лучи. Ученый добился следующих результатов: примерно из 10 % реконструированных яйцеклеток образовывались эмбрионы, оставшиеся 90 % — вообще не развивались. Некоторые из образовавшихся эмбрионов достигали стадии бластулы (65 %), другие — стадии головастика (30 %), и только единицы развивались в половозрелых особей (5 %)….

По мнению ученых, если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития — бластул, — то примерно в 80 % случаев зародыш продолжает успешно развиваться дальше.

В последующих исследованиях как Гердон, так и его последователи не смогли подтвердить данные этих первых опытов. Сам Гердон объясняет свои прошлые успехи тем, что появление нескольких взрослых особей может быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника получившегося головастика довольно длительное время присутствовали первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки.

Впоследствии Гердон пытался несколько раз повторить свой эксперимент. Принимая во внимание прошлые неудачи (большинство реконструированных яйцеклеток с ядром клетки кишечного эпителия погибают до завершения стадии гаструлы), он решил попробовать извлечь ядра на стадии бластулы и снова пересадить их в новые энуклеированные яйцеклетки. Впоследствии подобную процедуру назвали серийной пересадкой….

Несмотря на то что опыты по клонированию животных продолжаются уже не первое десятилетие, нельзя с уверенностью сказать, что учеными в этом направлении достигнут 100 %-ный успех.

Используя подобную методику, Гердону удалось увеличить число зародышей, которые развивались нормально до более поздних стадий по сравнению с зародышами, полученными в результате первичной пересадки ядер.

Некоторые свои эксперименты Гердон провел совместно с Ласки. Оба ученых попытались вырастить клетки почек, легких и кожи взрослых животных вне организма в питательной среде. Именно эти клетки ученые решили использовать в качестве доноров ядер.

В результате подобного эксперимента около 25 % первично реконструированных яйцеклеток развивалось до стадии бластулы. Ученые провели также несколько серийных пересадок, в результате яйцеклетки развивались до стадии плавающего головастика.

Ученые внесли огромный вклад в мировую науку. Благодаря этим исследованиям стало ясно, что клетки различных тканей взрослого позвоночного содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.

Другие ученые, Диберардино и Хофнер, продолжили дело Гердона, но в свою очередь попытались провести опыты над эритроцитами — дифференцированными клетками крови лягушки. Они также применили серийную пересадку таких ядер, в результате чего около 10 % реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Ученые решили не останавливаться на достигнутом и провели еще серию экспериментов. К сожалению, даже с помощью многократных серийных пересадок (более 100 клеточных циклов) реконструированным яйцеклеткам дальше стадии головастика развиться не удалось.

Последние эксперименты в области генетики показали, что в случае с амфибиями донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития. Данные эксперименты правильнее было бы называть клонированием именно зародышей амфибий, а не просто амфибий, как считают некоторые авторы.

Опыты с амфибиями также показали, что ядра различных типов клеток одного и того же организма генетически идентичны. В процессе клеточной дифференцировки такие ядра постепенно утрачивают способность обеспечивать развитие реконструированных яйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток вне питательной среды в определенной степени увеличивают эту способность.