В век быстро развивающихся технологий вопрос клонирования — воспроизведения генетически идентичных родительскому организму особей — становится по-настоящему острым и дискуссионным. Но говорить о клонировании как о чём-то принципиально новом и противоестественном неверно. В природе размножение через воспроизведение генетически идентичных особей — явление весьма распространённое. Бактерии просто делятся надвое, грибы, водоросли и некоторые другие организмы размножаются спорами, а некоторые насекомые и даже позвоночные могут развиваться без участия мужских половых клеток, только при помощи женских. Во всех перечисленных случаях дочерний организм является клоном родительского. Не обошёл процесс естественного клонирования и человека: однояйцевые близнецы обладают абсолютно одинаковыми наборами генов.
Учёные задумали самостоятельно воспроизвести этот процесс. Разумеется, речь шла не о создании армии клонов, а о выращивании животных и растений с определёнными полезными качествами. Сельское хозяйство, лёгкая промышленность, медицина развивались бы быстрее, если бы клонирование было поставлено на поток. Растения и сами прекрасно воспроизводят свои копии, человеку остаётся только контролировать процесс, а вот вопрос с точным воспроизведением животных долгое время оставался весьма проблемным.
Клетка, дающая жизнь
Ответ на него был найден ближе к середине прошлого века. Учёные решили, что для клонирования нужно взять зиготу (оплодотворённую яйцеклетку) одного животного, удалить из неё генетический материал и вставить ядро соматической (не половой) клетки другого животного. При естественном половом размножении дочерний организм получает одинарный набор генов от половой клетки отца и такой же — от яйцеклетки. Клон в момент своего создания тоже получает двойной набор генов, но только от одного родителя. Правда, полной генетической копией получившийся организм всё-таки не будет: в каждом геноме есть определённое количество случайных мутаций, которые не совпадают даже у клонов.
Но мутации — это не главная проблема, с которой столкнулись учёные в середине XX века. Дело в том, что соматической является любая клетка тела, кроме половой, а любая клетка тела имеет свою дифференциацию. Иными словами, в каждой клетке работают только те гены, которые нужны ей для выполнения «служебных обязанностей», различных у каждого органа. Исследователи боялись, что, пересадив в зиготу такой специализированный генетический материал, они создадут нежизнеспособный клон. Эти сомнения развеял Джон Гёрдон, после того как в 1962 году смог клонировать лягушку описанным способом.
- Биолог Джон Гёрдон
- Reuters
Правда, некоторые учёные посчитали опыт не совсем чистым, потому что Гёрдон использовал клетки головастиков. Через восемь лет, в 1970 году, ему удалось повторить тот же эксперимент, но уже с клетками взрослых особей. Клоны выжили. Таким образом, учёные сделали определяющее в области клонирования открытие: специализированные соматические клетки могут дать жизнь новому организму.
Мышь и три овцы
Так был открыт путь клонированию млекопитающих. Однако здесь всё пошло совсем не так гладко: долгие годы исследователи разных стран не могли повторить опыт Гёрдона на более сложных животных. Тогда они решили упростить себе задачу: в зиготу помещали не ядро соматической клетки, а клетку эмбриона. Успеха здесь добились учёные из двух стран: советские генетики создали мышь Машу, а британские — овец Меган и Мораг.
Так почему не получалось создать клон с помощью соматических клеток? После первых неудавшихся опытов учёные решили, что провести такой эксперимент с млекопитающими просто невозможно, это мнение царило в научном мире практически до конца XX века. А потом в Рослинском университете (Великобритания) появилась Долли — первое млекопитающее, полученное в результате слияния яйцеклетки и специализированной соматической клетки. Что же группа Яна Вилмута изменила в опыте, чтобы Долли смогла появиться на свет?
- Эмбриолог Ян Вилмут
- Reuters
Исследователи совсем немного поменяли технологию: вместо зиготы они использовали неоплодотворённую яйцеклетку.
Но даже эти перемены не привели группу к абсолютному успеху. Долли появилась из одной из 277 яйцеклеток; 28 её близнецов успели развиться до состояния эмбрионов, а родилась только она. Вряд ли такую технологию можно назвать успешной и ставить на поток, но в конце 1990-х не это занимало умы учёных. Главным было доказать, что млекопитающих можно клонировать с помощью соматической клетки. С этой точки зрения появление Долли стало грандиозным успехом.
Идентификационный номер 6LL3
Овечка родилась 5 июля 1996 года под именем (точнее, номером) 6LL3. Идея дать первому млекопитающему-клону имя Долли пришла в голову фермерам, которые приглядывали за суррогатной матерью овцы (её настоящая мать умерла тремя годами ранее; использованный генетический материал был заморожен и заботливо сохранён до лучших времён).
Им показалось забавным то, что 6LL3 появилась из клетки, взятой из вымени, поэтому они дали родившейся овце имя кантри-певицы Долли Партон, которая своей славой отчасти была обязана крупному бюсту.
- Reuters
Овца прожила шесть лет и родила шестерых ягнят. Правда, шесть лет — это маловато для овец, которые, как правило, умирают в возрасте 10—12 лет, но по официальной версии смерть Долли с последствиями клонирования никак не связана: два года овца страдала от артрита, а в конце жизни ещё и подхватила тяжёлый лёгочный вирус. 14 февраля 2003 года одно из самых знаменитых животных усыпили.
Мечты о парке Юрского периода
Но известной Долли стала не сразу: мир узнал о её существовании лишь спустя семь месяцев после её рождения, 22 февраля 1997 года. Всё это время учёные получали патент на методику переноса ядра, поэтому не могли объявить о своём невероятном успехе в прессе. А сёстры-близнецы у Долли всё-таки появились. На 2016 год 13 из них уже достигли солидного возраста в семь — девять лет. Технология, которая сначала не отличалась высокой результативностью, была доработана, что позволило проводить эксперименты и на других домашних животных.
Одна из основных целей, которую преследуют сейчас учёные, — это «возрождение» вымерших видов. Первопроходцами в этой области стали испанские исследователи: в 2009 году они клонировали пиренейскую козу, исчезнувшую с лица земли девятью годами ранее. Учёным повезло: в Исследовательском центре сельского хозяйства и технологий Арагона сохранился генетический материал животного, который и использовался при клонировании. Успех овечки Долли, однако, повторить не получилось: клон погиб через 7 минут после рождения из-за врождённого дефекта лёгких.
Многие учёные считают, что говорить о клонировании вымерших видов пока очень рано. Во-первых, даже если получится выделить ДНК исчезнувшего животного из останков, неясно, что делать с яйцеклеткой. Группа из Оксфорда пытается решить эту проблему с помощью яйцеклетки родственного вида. Исследователи работают над воскрешением птицы Додо, исчезнувшей ещё в конце XVII века. Они выяснили, что ближайшим родственником этой большой нелетавшей птицы является голубь, а конкретнее Victoria crown pigeon, либо пилоклювый голубь. Состоятельность оксфордовской теории только предстоит выяснить.
Во-вторых, непонятно, как вымершие организмы отреагируют на изменившиеся условия окружающей среды. Скептики считают, что организмы клонов не смогут адаптироваться даже к современному составу атмосферы и погибнут.
Но подобные опасения не должны останавливать учёных. Научное сообщество не может сказать наверняка, как специализированные соматические клетки становятся клетками, дающими жизнь, или почему в клонировании нужно использовать яйцеклетку, а не зиготу. Предугадывать реакцию природы на воспроизведение вымерших видов — занятие неблагодарное. Ни одно сомнение не стоит того, чтобы отказаться от попыток.
В Шотландии рождение ягненка не является из ряда вон выходящим событием. Тем не менее спустя два десятка лет группа ученых под руководством Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла из Рослинского института, расположенного близ Эдинбурга, может до мельчайших деталей припомнить события 5 июля 1996 года. Возможно, потому, что тот день был одним из самых счастливых в их жизни: начало новой эры в истории науки, награда за верность убеждениям, признание силы мысли. Появлению Долли предшествовала почти двухлетняя череда неудачных опытов по клонированию: подсаженные эмбрионы погибали, у овец случались выкидыши, новорожденные ягнята оказывались неспособными к жизни. Всего было проведено несколько сотен исследований, которые почти не давали результатов.
В успешность затеи постепенно переставало верить руководство института, а вместе с этим и финансировать.
Впрочем, назвать Долли первой клонированной овечкой или, более того, первым клонированным млекопитающим было бы не совсем корректно. Почти на десять лет ученых из Шотландии опередил датчанин Стин Вилладсен. В 1984 году он впервые клонировал овцу, пересадив ядро из эмбриональных клеток.
История клонирования начинается и того раньше. Отправной точкой можно считать появление клеточной теории, которая была выдвинута Теодором Шванном еще в 1839 году. Ее суть выражается всего в нескольких словах: каждая клетка происходит от клетки. На исходе XIX века, в 1892 году, Ганс Дрейш смог вырастить отдельных особей морского ежа из разделенных эмбриональных клеток. Накануне Первой мировой войны Ханс Шпеман пересадил ядро из одной клетки в другую. В 1962 году будущий нобелевский лауреат по медицине Джон Гердон клонировал лягушку, а название идентичных особей — «клоны» — было предложено Джоном Холдейном только год спустя. В ряд ученых, проводивших успешные опыты по трансплантации клеточных ядер, по праву может встать и наш соотечественник Георгий Лопашов. В 1940-х годах он активно занимался клонированием лягушек и в 1948 году написал статью, которая суммировала результаты его работы. Однако по несчастливой случайности в августе того же года состоялось заседание Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина, утвердившее «лысенковщину», или запрет на проведение генетических исследований в СССР, после чего Лопашову, как и многим его коллегам, пришлось приостановить работу.
Если Вилмут и Кэмпбелл не были пионерами в пересадке клеточных ядер, а Долли первым клонированным существом, почему же всемирная известность досталась им? Потому что фанатикам от науки вместе со своей командой действительно удалось почти невозможное: если раньше исследователи пытались выращивать особей с идентичным генетическим материалом из эмбриональных клеток, то Вилмут и Кэмпбелл смогли проделать то же самое с клетками взрослой особи. Овечка Долли уникальна еще и тем, что у нее сразу три «мамы» и ни одного «папы». От одной самки была получена неоплодотворенная яйцеклетка, из которой впоследствии изъяли ядро, где находится генетическая информация. У другой взяли клетку молочной железы (которая является соматической, а не половой) и также извлекли ядро. Соединив его с яйцеклеткой, эмбриологи подсадили получившуюся клетку суррогатной матери.
«Отец» для Долли все же нашелся, но позднее, так в шутку стали называть Яна Вилмута.
Его же в 2007 году посвятили в рыцари. Кэмпбелл, к слову, с большим трудом мирился с ролью второго плана. В 1999 году Кэмпбелл порвал с группой Вилмута и ушел в одиночное плавание в Университет Ноттингема, где уже на следующий год провел успешное клонирование свиней. В 2012 году на пороге своего 60-летия Кэмпбелл покончил жизнь самоубийством.
Звезда по имени Долли
Будучи восьмимесячной, Долли пережила еще одно рождение — ее представили общественности. Вначале — на кончике пера, в статье, опубликованной 27 февраля 1997 года в журнале Nature. Как вспоминал Робин Маккай, журналист британского издания The Observer, одним из первых рассказавший о клонировании массовому читателю, он сразу почувствовал будущую сенсацию. Однако, признавался Маккай, он опасался, что недопонял научную статью и на деле все может оказаться не столь грандиозным. Тревоги были ложными, новость тут же подхватили коллеги.
Весь следующий день выходили статьи с заголовками: «Здравствуй, Долли!», «Это чудо или чудовище?», «Секс устарел?», «О дивный новый мир» (с намеком на сюжет одноименного антиутопического романа Олдоса Хаксли, по сюжету которого люди не рождаются, а появляются из пробирки), «Научимся ли мы клонировать человека?».
В скромный загон в гости к овечке зачастили журналисты из разных стран. Ученые из Рослинского института с улыбкой рассказывают, что Долли была вполне фотогеничной, чувствовала свою популярность и позировала с ничем не прикрываемым удовольствием на кучерявой мордочке. Недаром ее назвали в честь популярной американской певицы с весьма внушительным бюстом. Тиражированные снимки клонированной овечки в газетах и репортажи с ее участием были символом того, что новый век и новое тысячелетие наступили намного раньше положенного срока.
Pro et contra
Публикация шотландских эмбриологов в журнале Nature совпала по времени с известием об успешном клонировании макак-резусов в Орегонском центре по изучению приматов. В обществе назревало мнение, что ученые в своих опытах по созданию идентичных существ все ближе подбираются к человеку. Дискуссии выходили далеко за пределы лабораторий. Мнения резко поделились на за и против. Апологеты пытались доказать, что многие бездетные пары во всем мире смогут иметь потомство; человек, продлевая себя в копиях, обретет бессмертие; если клонировать Эйнштейна или Пикассо, в наше время опять вернутся гении (забывая о том, что интеллект и творческие способности исходят не только от набора генов). Противники появления человеческих клонов упирали на нормы морали и этические принципы. «Кто понесет ответственность за поврежденные тела и искалеченные судьбы людей в результате неудачных опытов?» — спрашивали они. «Размножение млекопитающих бесполым путем идет против всех принципов природы!», «Наша сила в разнообразии, а не в идентичности!», «Бог сотворяет всех уникальными!» — доносились возмущенные возгласы.
Понимая, что клонирование недалеко отстает от редактирования генома, общественность припомнила ученым евгенику и идеи создания идеальной нации для Третьего рейха.
Действующий тогда 42-й президент США после заседания комиссии по биоэтике наложил мораторий на клонирование человека и запретил государственное финансирование любых организаций, занимающихся проведением подобных опытов. Позднее запреты клонирования человека на законодательном уровне появились в Австралии, Австрии, Аргентине, Бельгии, Бразилии, Германии, Дании, Италии, Канаде, Финляндии, Франции, Чехии, Швейцарии, Швеции, Японии. В 2010 году в Российской Федерации был продлен соответствующий мораторий.
Робкие голоса ученых тонут в спорах. Исследователи признают, что технологии клонирования до сих пор несовершенны даже для животных и тем более мало кто возьмется за копирование человека. И все же нашлись подобные прецеденты. В 2002 году президент компании Clonaid Брижит Буаселье рассказала СМИ о рождении первой клонированной девочки, названной Евой в честь праматери. Суд постановил представить доказательства и выдать ребенка властям.
Однако сотрудники компании, большая часть которых считала себя предками инопланетных существ, отказались что-либо предъявлять и были осуждены.
Бороться с клонированием живых существ пытаются и зоозащитники. Из 277 эмбрионов, подсаженных в феврале 1996 года, развилась и выжила только Долли, большинство суррогатных матерей погибало вместо с плодом. К настоящему моменту опыты по клонированию животных не запрещены, и за последние 20 лет ученым из разных стран удалось создать точные генетические копии мышей, кошек, оленей, лошадей, быков, собак, верблюдов.
Прощай, Долли!
Овечка прожила всего семь неполных лет — почти вдвое меньше положенного срока. 14 февраля 2003 года было принято решение усыпить Долли, которая страдала от болезни легких. За свою непродолжительную жизнь клонированная овечка принесла шестерых ягнят, зачатых естественным путем от барашка Дэвида. Исследования организма Долли продолжились и после ее смерти. Ученые констатировали изначально короткие теломеры овечки, что и могло послужить причиной преждевременной смерти.
Сегодня чучело Долли выставлено в Королевском музее Шотландии, где каждый желающий, как и в 1997 году, может увидеть это чудо.
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.
Чучело овечки Долли в Королевском музее Шотландии
Wikimedia Commons
Вопрос клонирования животных связан со многими опасениями, в том числе, всегда вызывала вопросы ранняя смерть знаменитой овечки Долли - из-за артрита ее пришлось усыпить в шесть лет, и многие считали, что именно клонирование послужило причиной ее плохого здоровья. Британские ученые решили опровергнуть этот миф, и провели расследование, в результате которого выяснилось, что клонированные овцы не более предрасположены к артриту, чем обычные. Исследование опубликовано в Scientific Reports .
Овца Долли, первое клонированное млекопитающее, появилась на свет в 1996 году в Шотландии в лаборатории Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла в Рослинском институте. Ядро соматической клетки из вымени ее «матери» пересадили в освобожденную от ядра цитоплазму яйцеклетки другой овцы, в результате чего необходимый двойной набор хромосом, который обычно достается ребенку от отца и матери, у Долли был получен только от матери. Долли являлась генетической копией своей матери (если не считать ДНК митохондрий, которые были в яйцеклетке суррогатной матери - поэтому о том, считать ли Долли настоящим клоном одного-единственного существа, можно спорить). Интересно, что на момент пересадки матери уже не было в живых, и ее клетки хранились замороженными в жидком азоте. В ходе эксперимента были использованы 227 яйцеклеток, десятая часть из которых развилась до состояния эмбрионов, из которых, в свою очередь, выжил только один. Эксперимент считался настоящим прорывом в естественных науках.
Долли прожила шесть лет и восемь месяцев и оставила после себя шесть ягнят. Ее усыпили в 2003 году из-за плохого состояния здоровья. За год до этого у нее обнаружили артрит, и ей стало трудно ходить, затем к нему добавилось ретровирусное заболевание легких. Обычно овцы живут 10-12 лет, и ранняя смерть Долли до сих пор служит предметом споров. Одни ученые полагают, что дело в том, что Долли много проводила взаперти и почти не паслась с другими овцами (поэтому у нее был, в том числе, слабее иммунитет); другие считают, что проблема была именно в клонировании. Хромосомы в клетках Долли были изначально короче, чем у «нормального» новорожденного ягненка, потому что они были взяты из клеток взрослой особи с уже укороченными за ее собственную жизнь концами-теломерами (клетки многих млекопитающих при каждом делении теряют часть длины своих хромосом). Это могло послужить причиной нарушения работы клеток, после того, как хромосомы укоротились еще сильнее за жизнь самой Долли. Другие ученые считают, что клонирование стало причиной ускорения направленных механизмов старения, которые запустили развитие раннего артрита у Долли.
Вопрос о том, не вызывает ли клонирование развития непредвиденных заболеваний, ассоциированных именно с клонированием, занимает ученых уже давно и связан со многими опасениями и мифами, касающимися данной области. Ученые Ноттингемского университета решили более детально исследовать, что именно произошло с Долли, хотя данных клинических и радиографических анализов, к сожалению, в институте не сохранилось. Вообще, об артрите Долли официально говорили всего лишь один раз, на одной конференции, и упоминался при этом один сустав.
Ученые исследовали четырех клонов, полученных из той же клеточной линии, что и Долли. На 2016 год им было уже восемь лет. Радиографический анализ показал, что у всех них есть артрит, но не тяжелый: у троих форма была признана легкой, у одной особи - средней степени тяжести. После этого ученые сделали радиографический анализ скелета Долли, а также ее дочери Бонни, зачатой естественным путем, и Меган и Мораг - первых двух овец, клонированных из дифференцированных клеток, но эмбриональных (в отличие от Долли, для создания которой брали клетки взрослого животного). Результаты сравнивали с обычными, неклонированными овцами. Выяснилось, что у Долли, в частности, на момент смерти не было остеоартрита в плечевых, запястных и скакательных суставов, и степень тяжести болезни ее соответствовала среднему состоянию неклонированных овец. У Бонни и Меган, умерших в гораздо более старшем возрасте, форма артрита была существенно тяжелее. Авторы отмечают, что для составления совершенно полной картины артрита требуется дополнительный анализ суставных капсул, синовиальных выстилок суставов, мышц животных и так далее, однако в их распоряжении были только скелеты давно умерших животных. Тем не менее, данные по этим скелетам позволяют понять меру распространения заболевания по организму и сделать соответствующие выводы.
Авторы заключают, что ни у Долли, ни у современных клонов не было сколько-нибудь необычного уровня предрасположенности к артриту, что риски в этом случае не отличаются от рисков обычных взрослых овец, и что возраст клона здесь не принципиален.
А о выращивании искусственных эмбрионов без яйцеклеток можно прочитать .
Анна Казнадзей
Это был славный денек в Эдинбурге, Шотландия. Старые друзья и коллеги по научной стезе Иэн Уилмут и Алан Траунсон отправились в поход. Двадцать лет назад. Высоко над городом Уилмут признался, что у него есть секрет. В рамках крупного исследования, он и несколько его коллег успешно родили овцу в лаборатории - не из яйцеклетки и сперматозоида, а из ДНК, взятой из молочной железы взрослой овцы. Они клонировали млекопитающее.
«Я был ошеломлен, - говорит Траунсон, который нынче - как и тогда - работает биологом в сфере стволовых клеток в Университете Монаш в Мельбурне, Австралия. Он вспоминает, как тяжело опустился на камень неподалеку. Денек был жаркий, но Траунсон почувствовал, как по его телу пробежал холодок: он осознал последствия. - Это изменило всё».
Млекопитающего бросило вызов научной догме того времени. Успех породил мрачные и фантастические предсказания: людей начнут клонировать. Болезни исчезнут. Умерших детей будут рождать заново. Сегодня, спустя двадцать лет после рождения овечки Долли 5 июля 1996 года, влияние клонирования на фундаментальную науку превзошло все ожидания, тогда как в обществе не произошло практически никаких перемен, связанных с клонированием и с Долли, в частности.
Долли, по центру, первая клонированная овечка в мире
В 2016 году клонирование человека остается неосуществимым, не приносит научной выгоды и сопряжено с неприемлемым уровнем риска. Никто даже не думает о подобном подвиге. Клонирование животных также остается ограниченным, хотя, очевидно, развивается. Сельскохозяйственное клонирование используется в США и Китае с целью извлечения выгоды из генов нескольких необычных образцов, говорят ученые, но Европейский парламент проголосовал в прошлом году за запрет клонирования животых для еды. Один ученый в Южной Корее берет 100 000 долларов за клонирование домашних животных, но уровень спроса на такую услугу пока неясен.
Самое большое влияние, оказанное клонированием, по мнению ученых, проявилось в достижениях в области стволовых клеток. Биолог стволовых клеток Шинья Яманака говорит, что клонирование Долли побудило его начать разработку стволовых клеток, извлеченных из клеток взрослых - и это привело его к Нобелевской премии в 2012 году.
«Овца Долли сказала мне, что ядерное перепрограммирование возможно даже в клетках млекопитающих, и побудила меня заняться собственным проектом», - пишет Яманака. Он использовал взрослые клетки - сначала мышей, хотя сейчас техника позволяет делать это и с клетками людей - чтобы сделать стволовые клетки, которые могли сформировать широкий ряд других клеток, заново проходя путь от зародыша до взрослой клетки, но другого характера. Поскольку создаются такие клетки искусственным путем и могут применяться для многих задач, они называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPS). Расцвет iPS-клеток снизил необходимость в эмбриональных стволовых клетках, которые долгое время вызывали этические споры, и сегодня именно iPS-клетки лежат в основе многих исследований стволовых клеток.
Рождение Долли было преобразующим, поскольку доказало, что ядро взрослой клетки обладает всей необходимой ДНК для рождения другого животного, говорит биолог стволовых клеток Робин Ловелл-Бедж, глава отделения биологии стволовых клеток и развивающей генетики в Института Фрэнсиса Крика в Лондоне. До этого исследователи извлекали взрослых лягушек из эмбриональных клеток лягушек, либо эмбриональные стволовые клетки у взрослых - и на этом их развитие зашло в тупик.
«Долли была первым примером того, что можно взять взрослую клетку и получить взрослого, - говорит Ловелл-Бедж. - То есть, можно перепрограммировать ядро взрослой клетки обратно в эмбриональное состояние».
Долли умерла 14 февраля 2003 года в возрасте шести лет от легочной инфекции, весьма распространенной среди животных, которым не дают выходить на улицу. Это никак не было связано с тем, что овечку клонировали, говорит Уилмут.
Овечка, сделанная из клеток молочной железы, была названа в честь Долли Партон, американской певицы, известной своей большой грудью, ну и голосом тоже. «Это не было непочтительно к этой женщине и к женщинам в целом, - говорит Уилмут. Нет, это помогло гуманизировать исследовательский проект, который в противном случае мог быть оторванным от повседневной жизни. - Наука и ее презентации иногда выглядят ужасно серьезными. Думаю, для нас это было хорошо - мы стали больше похожи на людей».
Уилмут полагает, что рождение Долли могло быть счастливой случайностью. Он и его коллеги пытались сделать клонов из фетальных клеток и использовали взрослые клетки для экспериментального контроля - не ожидая, что они произведут собственные эмбрионы. «Мы не ставили перед собой задачу клонировать взрослые клетки. Мы планировали работать, в идеале, с эмбриональными стволовыми клетками или чем-то похожим, - говорит Уилмут. - Успех в работе со взрослыми клетками стал неожиданным бонусом».
Изначальной целью исследования было использовать систему производства молока у животного как фабрику для производства белков для лечения заболеваний людей. Но интерес к этой идее пошел на спад вместе с распространением недорогих синтетических химвеществ.
Уилмут считает, что клонировать человека можно - но не нужно. Техника клонирования, благодаря которой появилась Долли, не сработала на приматах. Он полагает, что достичь этой цели можно с использованием других методов, но настроен категорически против клонирования человека.
«Просто то, что это может сработать, не значит, что мы должны это сделать, - говорит он. - Вероятнее всего, мы столкнемся с проблемами при рождении, при родах». Например, одна из овец в его лаборатории, которую клонировали вскоре после Долли, обзавелась проблемами с легкими, которые вскоре привели к ее кончине.
«Я не хотел бы стать человеком, который клонировал бы ребенка, а потом взглянул на него и сказал: очень жаль». необходимость клонирования еще больше ушла на задний план. Теперь заниматься ею причин еще меньше, чем раньше.
Траунсон полагает, что должен быть большой рынок клонированных эмбрионов скота.
В 2008 году правительство США решило, что нет никакой разницы между клонированными и неклонированными коровами, козами и свиньями, поэтому разрешило заниматься этим, но по большей части для выведения породы, а не для мясопроизводства. Китайская компания Boyalife Group планирует производить по меньшей мере 1 000 000 голов клонированного скота - это немного, если взглянуть на общее число животных, которых ежегодно забивают в этой стране.
Теоретически, клонирование можно использовать для возвращения исчезающих видов. Обсуждалось даже его применение для восстановления шерстистых мамонтов, гигантских панд и даже неандертальцев - эти мысли Ловелл-Бедж отбрасывает как «весьма глупые». Траунсон говорит, что у него еще остался тайник с образцами кожи северных вомбатов, которые хранятся в жидком азоте, на случай, если кто-нибудь захочет восстановить численность вида. Однако клонирование требует взрослой клетки. Для создания клона необходимо исправное ядро, которого нет у большинства вымерших видов.
Некоторые ученые в настоящее время используют методы клонирования для производства эмбриональных стволовых клеток, тем самым избавляясь от необходимости собирать новые эмбрионы. Так называемая пересадка ядра соматической клетки может помочь ученым лучше понять ранний эмбриогенез человека и биологию стволовых клеток, по мнению Пола Нопфлера, биолога из Калифорнийского университета в Дэвисе, который не принимал участия в клонировании Долли. Нопфлер говорит, что не видит «никаких мгновенных терапевтических выгод в этой работе, но в будущем это может измениться».
Идея клонирования умершего любимого - человека или домашнего питомца - не находит широкой поддержки нигде, отчасти потому, что на поведение индивида влияет окружающая среда. Генетика может быть идентичной, но будет ли новый клон все тем же любимым индивидом? Ловелл-Бедж считает, что единственная возможная причина клонирования домашнего животного может заключаться в особых свойствах - например, в тонком чутье или в дорогой породе - да и то, непонятно, будет ли это чутье врожденным или приобретенным навыком. Но клонировать человека… Он считает, что мы никогда на пойдем на это.