Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает
Шрифт:
Так мир узнал о рождении самой знаменитой в истории овцы. Подобная сенсация была встречена роковыми предсказаниями со стороны не только прессы, но и всех слоев общества. Некоторые из этих предсказаний, не перестанем повторять это, были основаны не на научных фактах, а на богатой фантазии. Например, одна американская газета уверяла, что Долли была плотоядной и ела других овец. Пришествие овцы-каннибала!
Другие пророчества гласили, что по какой-то неведомой причине, о которой редакторы этих сенсационных новостей умолчали, к тому времени уже всем известная Долли была стерильна и тот факт, что она была клонирована с помощью дифференцированной клетки, а не происходила от слияния яйцеклетки и сперматозоида, означает, что генетический след станет причиной многих проблем. Именно так утверждали
Вопреки всем прогнозам и к разочарованию тех, кто ждал появления армии клонированных овец-каннибалов, готовой расправиться с человечеством, как при вторжении инопланетян, не только рождение, но и сам факт существования Долли были откровенной насмешкой над горе-прорицателями. Теломеры овечки — структуры, расположенные в концевых участках хромосом, укорачивающиеся по мере взросления особи, — соответствовали уже более зрелому возрасту, но Долли не демонстрировала признаков преждевременного старения. Генетический след тоже, казалось, не создал явных проблем, более того, выяснилось, что животное не бесплодно: Долли произвела потомство, и ее потомки были и есть совершенно здоровы.
Так что в качестве заключения можно сказать, что самые страшные опасения не подтвердились: клонирование Долли — успех с большой буквы!
Подождите… Настоящий успех?
Однако для того чтобы понять и оценить в полной мере последствия и значимость клонирования Долли, нужно немного углубиться в историю. Первые попытки клонирования восходят не к Долли, как многие ошибочно полагают. На самом деле эту тему исследовали еще до рождения овечки и ставили соответствующие эксперименты в различных лабораториях. Можно сказать, что первые результаты были получены в 1980-е годы XX века в процессе разработки метода ядерной пересадки, который позволил заменить ДНК, содержащуюся в ядре зиготы, на ДНК ядра другой клетки. Результатом этой пересадки стало животное-реплика животного — донора ядра. Но для того, чтобы эта стратегия увенчалась успехом, донором должен быть эмбрион в начальной стадии развития, в то время как попытки клонирования с помощью клеток взрослых животных неизменно проваливались. Многие биологи пришли к выводу, что клонирование с использованием взрослых клеток невозможно, так как ДНК внутри ядра взрослых клеток претерпевает эпигенетические изменения, которые считались необратимыми, потому что эти клетки были предназначены для специализированной работы ткани, которой они принадлежали, например для производства или выделения молока.
Теломеры — концевые участки хромосом. Последовательности некодирующей ДНК, чья главная функция заключается в обеспечении стабильной работы хромосом.
Однако в 1997 году успех рождения Долли доказал, что ДНК взрослой клетки может перепрограммироваться или, как минимум, быть перепрограммированной, став частью яйцеклетки.
Очевидно, что реакция СМИ на клонирование Долли оказала влияние на выводы и мнение участников ток-шоу, обозревателей со всего мира и любого жителя любой точки земного шара в частности. Посмотрим, можно ли клонировать овец… может, и людей можно… Такая возможность всегда казалась угрозой человечеству (и виной этому в большей степени научная фантастика). Вопреки необоснованным страхам, параноидальным теориям и домыслам, эксперименты с клонированием животных активно продолжаются по сей день. Реальность такова: информация об эксперименте с Долли была повсеместно опубликована, потому что он увенчался успехом после сотен неудачных попыток. И несмотря на технический прогресс, достигнутый с 1997 года, успех продуктивного клонирования зависит от многих факторов, большую часть которых очень сложно контролировать. Именно поэтому процент неудачных попыток в образовании жизнеспособных клонов все еще очень высок.
Зигота — клетка, сформированная вследствие слияния двух гоноцитов (сперматозоида и яйцеклетки). Также может быть сформирована путем введения ядра взрослой клетки в яйцеклетку, ядро которой было заранее извлечено.
Кроме
На конференции по эпигенетике в Кистоуне в феврале 2002 года «отец» Долли Иэн Уилмут перечислил трудности, связанные с клонированием млекопитающих. Действительно, клонирование животных было опробовано на овцах, коровах, мышах, козах и обезьянах, но во всех случаях была констатирована низкая эффективность этого метода.
С другой стороны, даже в случае успеха оказались неизбежны проблемы, которые проявляются у клонированных особей в виде дыхательной недостаточности, сердечно-сосудистых заболеваний, иммунодефицита и короткой продолжительности жизни по сравнению с «нормальными» особями соответствующей породы. Необходимо заметить, что эти пороки поражают и животных, полученных обычным образом, хотя у них уровень заболеваемости гораздо ниже.
В целом весь этот список трудностей связан с техническими вопросами, которые еще не решены. Известно (и здесь мы возвращаемся к началу этой главы), что большая часть технических сложностей, которые необходимо устранить, возникает из-за эпигенетических дефектов.
Мурашки по коже, правда?
А сейчас несколько фактов, чтобы параноики могли спать спокойно
Доказано, что многие клонированные животные рождаются с проблемами, даже с серьезными аномалиями. Причина кроется в том, что у нормальных особей, не клонированных, в сперматозоидах происходит удлинение теломер (концевых участков хромосом, которые укорачиваются по мере старения) в течение первых этапов эмбрионального развития. В клонированных же организмах длина теломер взрослой клетки остается неизменной: она не увеличивается, что отражается на развитии таких аномалий, как преждевременное старение и рак. Из этого можно заключить, что как минимум до того момента, как наука сможет продвинуться в этом вопросе, пропуск этапа оплодотворения будет сказываться на особях, созданных или рожденных, так сказать, нетрадиционным способом.
Геном организма практически одинаков во всех клетках (отличается он в гаметах и В- и Т-лимфоцитах). Однако каждая клетка организма будет располагать разной эпигенетической информацией в зависимости от ее типа, функции, этапа развития, пролиферации, активности и т. д. Поэтому в настоящее время воспроизвести все эпигенетические модификации клетки в определенный момент — задача невыполнимая.
Какие именно факторы отвечают за то, что клонирование животных не всегда проходит успешно?
Процесс репродукции приводит к сильному стрессу клеток, которые в нем участвуют. Кроме того, для репродукции используются сложные технологии, которые оказывают влияние как на клетки, так и на их ядра, так что коэффициент результативности, как мы убедились, довольно низкий.
Вспомним еще раз, что в случае овечки Долли клонирование прошло успешно после неудачного использования 277 яйцеклеток. Так что до сих пор поставить клонирование млекопитающих на поток, как в одном из эпизодов «Звездных войн», не получается.
Спокойно, обитатели Галактики, сегодня войны клонов возможны только благодаря магии кино.
В прессе недавно было объявлено, что получилось клонировать стволовые клетки человеческого эмбриона. Неужели мы приблизились к клонированию людей? Нет, потому что, как мы уже говорили, проблема этого метода в том, что в процессе клонирования используются уже специализированные клетки взрослых организмов, в которых теломеры состарились (то есть укоротились), что и является главным препятствием для клонирования человека.