ГенЭтика или Рожать нельзя клонировать
Шрифт:
Были сделаны различные усовершенствования применяемых методов, однако в работе с амфибиями так и не удалось получить взрослых лягушек, если только ядра для пересадки не брались из зародышей ранней стадии развития (так называемой бластулы), в остальных случаях удавалось получить только головастиков. Опыты, таким образом, показали, что у позвоночных, во всяком случае у амфибий, при дифференцировке клеток складывается жесткий механизм регуляции работы генов, и полностью преодолеть его оказывается невозможным.
Объем яйцеклеток млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем яйцеклеток амфибий. Уже одно это затрудняет проведение соответствующих экспериментов на млекопитающих. Тем не менее попытки клонировать мышей, используя технику пересадки ядер, стали предприниматься еще в 70-е годы XX века.
Долгое время задача получения взрослого организма из яйцеклетки с ядром, взятым из клетки не эмбриона, а взрослого животного, оставалась нерешенной. Только в 1997 году группой исследователей, работающих в Эдинбурге (Шотландия) под руководством И. Уилмута (Рослин Институт), было сообщено о получении ягненка, генетический материал которого берет начало от ядра клетки молочной железы взрослой овцы. Эта овца- донор принадлежала к породе Финн Дорсетт, приемная мать - к породе шотландская черномордая. Появившийся на свет ягненок - овечка Долли - по всем признакам походил на свою генетическую прародительницу. Его происхождение было подтверждено и анализом ДНК. Использованные клетки молочной железы до изоляции ядер прошли несколько делений в клеточной культуре. Успех при трансплантации их ядер был достаточно редким событием - один родившийся ягненок из 276 реконструированных яйцеклеток. Использование в качестве источника ядер эмбриональных клеток примерно в три раза повышало процент успешного получения зародышей.
Успех, достигнутый при получении овцы Долли, подстегнул исследователей: одно за другим стали появляться сообщения о клонировании различных животных. Лаборатория И. Уилмута произвела на свет вторую овцу, Полли, из клетки, в которую был предварительно пересажен чужой ген. С использованием ядер эмбриональных клеток были получены клоны макаки- резус, получившие имена Нети и Дитто. Трудности в клонировании мышей были наконец преодолены и появились целые семьи клонированных мышей, которые начали успешно размножаться. В 2000 году из клеток взрослых животных были получены клоны свиней и коз. Таким же способом были произведены в 2002 году котенок и кролики.
Зачем исследователи занимаются клонированием животных? Помимо чисто научного интереса к проблеме сохранения клетками потенции к развитию в целый организм, работы по клонированию преследуют и прикладные цели - главным образом в области биомедицины, в меньшей степени - в области сельского хозяйства.
Поскольку оказалось возможным получать клоны, используя ядра клеточных культур, стало реальным относительно легко создавать трансгенных животных, несущих те или иные чужеродные гены, предварительно проводя трансформацию (введение чужого гена) клеток в культуре. В предыдущей главе упоминались полученные именно таким образом коровы, в крови которых образуются человеческие антитела. Французские исследователи, получившие клонированных кроликов, отмечают, что 20 или 40 кроликов могут дать столько же молока, сколько одна овца, но кролики размножаются намного быстрее, и, используя трансгенных кроликов, выделяющих с молоком тот или иной применяемый в медицине человеческий белок, легко создать целые биофабрики по производству такого белка. В кроличьем молоке уже получены антитела, которые могут использоваться при лечении рака почки. Через три - пять лет предполагается выпустить на рынок продукты кроличьих фармацевтических биофабрик.
В сфере сельского хозяйства клонирование позволит тиражировать уникальные генотипы особо ценных животных, например коров-рекордисток. Одна такая корова голштинской породы в США незадолго до смерти была клонирована, и ожидают, что две ее копии, когда они достигнут соответствующего возраста, должны оказаться столь же продуктивными. Говорят и о возможности
Хотя есть сообщения, что одна из клонированных свиней уже была съедена, высказываются сомнения, насколько безопасно использовать в пищу продукты, получаемые из клонированных животных. Несмотря на действительно возможные нарушения в функционировании отдельных генов у клонов, кажется маловероятным, чтобы такие изменения могли привести к накоплению в тканях животных каких-либо особо вредных веществ, и высказываемые опасения не имеют под собой реальной основы.
Вернемся к фундаментальным проблемам получения организма при переносе в яйцеклетку ядра клетки взрослого животного. Внешне нормальное развитие отдельных, правда, всегда немногих, зародышей, способность к размножению взрослых клонированных мышей и кроликов создавали мнение об отсутствии каких-либо нарушений функционирования генетического аппарата после процедуры клонирования. Сомнения в этом возникли, однако, когда у еще молодой овечки Долли, первенца клонирования, проявился артрит.
Сейчас у клонированных мышей отмечен целый «букет» нарушений - ожирение, нарушения в работе печени, пневмония, малая продолжительность жизни (рис. 2). Хотя появление таких нарушений оказалось достаточно неожиданным, их все же можно было предвидеть.
Рис. 2. Страдающая ожирением клонированная мышь (справа), слева - две нормальные мыши.
В начале 1960-х годов ленинградский генетик А.Л. Юдин занимался пересадкой ядер у одноклеточных амеб. Им было открыто явление наследственной нестабильности клонов с пересаженными ядрами, возникавшее даже тогда, когда ядра брались из клеток той же самой линии амеб. К сожалению, механизмы описанного явления расшифровать не удалось, однако результаты А.Л. Юдина определенно указали на возможные генетические эффекты самой процедуры пересадки ядра.
Исследователи из крупнейшего научного центра, занятого изучением генетики и биологии мышей в США, в 2002 году опубликовали работу, в которой были представлены результаты анализа функционирования 10 000 генов у клонированных мышей. Оказалось, что один из каждых 25 генов у клонированных животных работает не так, как должен был бы. Возможные причины этого сейчас выясняются, но как эти результаты, так и другие, пока еще не систематические наблюдения говорят о том, что даже получение взрослого организма после пересадки в яйцеклетку ядра соматической клетки не служит доказательством успеха в создании полноценной копии донора ядра.
Глава шестая
КЛОНИРОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА - РЕПРОДУКТИВНОЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ
Клоны человека изредка возникают естественным путем, без всякой пересадки ядер. Однояйцевые близнецы, которые появляются в нескольких случаях на тысячу родов, являются результатом расщепления начавшего развиваться зародыша на две половинки, каждая из которых становится самостоятельным организмом. Происходя от одной оплодотворенной яйцеклетки, однояйцевые близнецы имеют одинаковый генотип и проявляют почти полное физическое сходство и значительное - по своим психологическим особенностям. Вместе с тем это две совершенно самостоятельные личности, каждая из которых живет своей внутренней жизнью. Успешная попытка, будь она сделана, клонировать взрослого человека создаст его близнеца, с тем лишь различием от обычных однояйцевых близнецов, что близнец-клон будет на 20-40 лет младше своего близнеца - донора генома. Физическое сходство между ними должно быть весьма значительным, однако, поскольку развитие младшего будет происходить в другой семейной обстановке, в других жизненных обстоятельствах, а подчас и в другую историческую эпоху, большого сходства в приобретенных в результате воспитания вкусах, свойствах характера и т.п. ожидать не приходится (рекомендую посмотреть фильм Э. Рязанова «Предсказание» - в нем без упоминания слова «клонирование» представлена именно такая ситуация).