zaeto.ru

Бог создал человека по Своему образу и подобию, следовательно,Человек должен жить вечно и бесконечно увеличивать свои знания

Другое
Экономика
Финансы
Маркетинг
Астрономия
География
Туризм
Биология
История
Информатика
Культура
Математика
Физика
Философия
Химия
Банк
Право
Военное дело
Бухгалтерия
Журналистика
Спорт
Психология
Литература
Музыка
Медицина
добавить свой файл
 

 
страница 1





Клонирование

"Бог создал человека по Своему образу и подобию, следовательно,Человек должен жить вечно и бесконечно увеличивать свои знания... клонирование — только один шаг"Ричард СидТермин "клон" происходит от греческого слова "klon", что означает -веточка, побег, черенок, и имеет отношение прежде всего к вегетативномуразмножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями всельском хозяйстве, в частности в садоводстве, известно уже более 4-х тыс.лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяютсяпо потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полномсоставе в течение многих поколений.Однако у животных есть препятствие. По мере роста их клеток, они в ходеклеточной специализации - дифференцировки - теряют способностьреализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядреВозможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана вначале 50-х годов в опытах на амфибиях. Опыты с ними показали, что серийныепересадки ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степениувеличивает эту способность.Уже в начале 90-х была решена и проблема клонирования эмбриональных клетокмлекопитающих. Реконструированные яйцеклетки крупных домашних животных,коров или овец сначала культивируют не in vitro, a in vivo - в перевязанномяйцеводе овцы - промежуточного (первого) реципиента. Затем их оттудавымывают и трансплантируют в матку окончательного (второго) реципиента -коровы или овцы соответственно, где их развитие происходит до рождениядетеныша.Статья Уилмута с соавторами, появившаяся в начале 1997 года сталасенсационной именно потому, что впервые клональное животное (овца по кличкеДолли) появилось в результате использования донорского ядра клетки молочнойжелезы взрослой овцы. У этого первого успешного эксперимента естьсущественный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей(0,36%). Однако он доказывает возможность полноценного клонирования, (илиполучения копии взрослого человека). Остаётся лишь разрешить технические иэтические вопросы.Самое интересное, что методология клонирования, использованная Уилмутомбыла подготовлена в СССР ещё в 1987-ом году, но в Академии наук на этопрореагировали вяло - не до того, видимо…Но вернёмся к клонированию человека. Существует несколько способов обойтиэтические проблемы – вырашивать отдельные органы из клеток рецепиента илииспользовать животных. Но это только "косметический" метод. Реальный шаг кбессмертию - искуственое изменение ДНК. В июне 2000 года и случилось то,чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, чтоученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы PPLTherapeutics (коммерческого отделения Розлин Института в Эдинбурге) удалосьполучить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смоглиосуществить клонирование, при котором генетический материал клона был"подправлен" с лучшую сторону. Однако именно этого, генетическоговмешательства и боятся многие противники клонирования.Хотя Существует и уже узаконенный путь обхода запрета на клонированиечеловека, который называется "терапевтическое" клонирование человеческихсуществ. Речь идет о создании ранних эмбрионов - своего рода банкадонорских тканей для конкретных индивидуумов. Именно используя, егоамериканская компания Advanced Cell Technology Inc. (ACT, городе Вустер,штат Массачусетс) объявила в ноябре 2001 года об успешном клонированиичеловеческого эмбриона.Интересно отметить, что эта компания в октябре получила правительственныйгрант 1.8 млн. $ на проведение исследований в области биотехнологии.Порадовала и реакция конкурентов: "Я очень рада, что мы не одиноки. Мыполучаем эмбрионы, каждый день", - заявила директор Clonaid Бриджит Боселье(Brigitte Boisselier).Для эксперимента учёные использовали в общей сложности 17 женскихяйцеклеток: удалив из них ядра, они внедрили на их место ядра,позаимствованные из клеток кожи взрослого человека. В трёх яйцеклеткахначался нормальный процесс роста и деления. Когда эмбрионы состояли из 6-тиклеток каждый, учёные прервали их дальнейшее развитие с тем, чтобыиспользовать полученные клетки для дальнейших исследований.Следует отметить, что стволовые клетки, которые, собственно, и являютсяпредметом интереса ученых, занимающихся исследованиями в областитерапевтического клонирования, можно выделить только из эмбриона, в своемразвитии достигшего стадии бластоцисты ( около сотни клеток). Однакоспециалисты ACT заявляют, что созданные ими, в другом эксперименте,обезьяньи зародыши развились до стадии бластоцисты. Из эмбрионов быливыделены стволовые клетки, которые в ходе их специализации удалосьпревратить в нейроны. Сообщается, что эти нейроны оказались в состояниивырабатывать допамин и серотонин - два важнейших гормона, которыевырабатываются мозгом.В интервью CNN президент компании ACT доктор Майкл Вест сказал, что егокомпания не заинтересована в клонировании людей, и что она не создавалаэмбрион человека для репродуктивных целей "Мы только хотим помочь больнымлюдям, нуждающимся в помощи, и в этом состоит работа всего нашего центра"Для этого используются стволовые клетки (упрощенно - клетки раннихчеловеческих зародышей.). Потенциал роста стволовых клеток простофантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организмноворожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишьза 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна ита же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека,будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит."Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам. Одно уникальноесвойство этих клеток превращает их в поистине бесценный объект длямедицины. "Чужие" стволовые клетки, введенные в организм человека,отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из ужедифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать влабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных,нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжелобольным людям вместо донорских органов.Однако внезапно обнаружился вероятный предел клонирования - шестьпоколений. А в январе 2001 года появилась информация об открытии, котороеможет сделать клонирование просто не нужным. Удалось повернуть вспятьбиологические часы внутри человеческой клетки, заставив ее вернуться ксостоянию, в котором она находилась на момент образования в эмбрионе.Но все ждут - когда-же появится первый клонированный человек. И если РичардСид, объявивший об этой цели ещё в 1998-м году изчез в тени. Другой"старейший" игрок - секта "раэлитов" - по прежнему активна. Раэлитыубеждены в существовании вестников из космоса, которые указали человечествупуть к процветанию — экспоненциальный рост научной мощи и все болееактивное вмешательство в природные процессы. Представители секты и недумают скрывать, что финансируют эксперименты по клонированию человека. Вфеврале 2002 го года глава и основатель секты 55-летний канадец КлодВорильон, бывший спортивный репортер, ныне известный как Раэль, заявил, чтоисследования компании «Клонэйд», приостановившей свою деятельность поклонированию человека из-за преследований правительства США, продолжаются всекретной лаборатории: «Процесс протекает успешно, ребенок родится через 12или 24 месяца». После этого ещё несколько организаций заявило о том, чтождёт появления человеческого клона. И вот, наконец, в начале 2003-го годаРаэлиты заявили о том что первый клонированный человек появился, но, ксожалению, пока никаких интересных подробностей неизвестно КЛОНИРОВАНИЕ. История и МетодологияПервые опыты на амфибияхВозможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана вначале 50-х годов в опытах на амфибиях. Американские исследователи Бриггс иКинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональныхклеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра(энуклеированные) яйцеклетки. Они установили, что если брать ядра из клетокзародыша на ранней стадии его развития - бластуле, то примерно в 80%случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается внормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра,продвинулось на следующую стадию - гаструлу, то лишь менее чем в 20%случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально. Эти результатыпозже были подтверждены и в других работах.Большой вклад в эту область внес английский биолог Гердон. Он первым вопытах с южноафриканскими жабами Xenopus laevis (1962) в качестве донораядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиесяклетки эпителия кишечника плавающего головастика. Ядра яйцеклетокреципиентов он не удалял хирургическим путем, а разрушал ультрафиолетовымилучами. В большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались,но примерно десятая часть их них образовывала эмбрионы. 6,5% из этихэмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% - стадии головастика и только 1%развился в половозрелых особей (рис. 1). Однако появление несколькихвзрослых особей в таких условиях могло быть связано с тем, что среди клетокэпителия кишечника развивающегося головастика довольно длительное времяприсутствуют первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованыдля пересадки. В последующих работах как сам автор, так и многие другиеисследователи не смогли подтвердить данные этих первых опытов.Позже Гердон модифицировал эксперимент. Поскольку большинствореконструированных яйцеклеток (с ядром клетки кишечного эпителия) погибаютдо завершения стадии гаструлы, он попробовал извлечь из них ядра на стадиибластулы и снова пересадить их в новые энуклеированные яйцеклетки (такаяпроцедура называется "серийной пересадкой" в отличие от "первичнойпересадки"). Число зародышей с нормальным развитием после этогоувеличивалось, и они развивались до более поздних стадий по сравнению сзародышами, полученными в результате первичной пересадки ядер.Затем Гердон вместе с Ласки (1970) стали культивировать in vitro (внеорганизма в питательной среде) клетки почки, легкого и кожи взрослыхживотных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер. Примерно25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы.При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика.Таким образом, было показано, что клетки трех разных тканей взрослогопозвоночного (X. laevis) содержат ядра, которые могут обеспечить развитиепо крайней мере до стадии головастика.В сною очередь ДиБерардино и Хофнер использовали для трансплантации ядранедслящихся и полносгью дифференцированных клеток крови - эритроцитовлягушки Rana pipiens. После серийной пересадки таких ядер 10%реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика.Однако даже с помощью многократных серийных пересадок (более 100 клеточныхциклов) реконструированные яйцеклетки дальше стадии головастика неразвивались.Таким образом, во многих работах показано, что в случае амфибий донорамиядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития. Некоторые авторыназывают подобные эксперименты клонированием амфибий, хотя правильнееназывать их клонированием эмбрионов амфибий, так как в этом случае мыразмножаем бесполым путем не взрослых животных, а зародышей.Дифференцировка клеток в ходе развития позвоночных сопровождаетсяинактивацией неработающих генов. Поэтому клетки теряют тотипотентность,дифференцировка становится необратимой. В конце концов у одних клетокпроисходит полное репрессирование генома, у других - в той или иной степенидеградирует ДНК, а в некоторых случаях разрушается даже ядро. Однако нарядус дифференцированными кочетками культивируемые in vitro клеточные популяциисодержат малодифференцированные стволовые клетки, которые и могут бытьиспользованы как доноры ядер для клонирования млекопитающих.Опыты с амфибиями показали, что ядра различных типов клеток одного и тогоже организма генетически идентичны и в процессе клеточной дифференцировкипостепенно теряют способность обеспечивать развитие реконструированныхяйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток invitro в какой-то степени увеличивает эту способность.Неудачи экспериментов с мышамиУспешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонированииэмбрионов млекопитающих, в частности мышей. МакКиннел в одной из своихработ отмечал, что все необходимые для этого методы уже существуют, инепонятно, почему мышь до сих пор не клонирована. По его мнению, первымиобъектами должны были стать именно мелкие животные, такие как мышь иликролик. Однако предсказание МакКиннелла не сбылось, хотя в конце 70-х годовопыты на мышах действительно начались и протекали весьма драматично. К томувремени, замечу, весьма основательно были изучены биология и генетикаранних этапов развития млекопитающих, и, в частности, мыши как модельногообъекта.Работа методически оказалась довольно трудной, прежде всего потому, чтообъем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем уамфибий. Однако эти трудности были успешно преодолены. Экспериментаторынаучились микрохирургически удалять пронуклеусы из зигот (оплодотворенныхяйцеклеток) мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов.Однако все полученные разными способами зародыши мышей развивались лишь достадии бластоцисты.Пронуклеус - одно из двух гаплоидных ядер в яйце млекопитающих в периодпосле проникновения сперматозоида, но до слияния мужского и женскогопронуклеусов в ядро зиготы в процессе оплодотворения. Мужское ядроформируется из ядерного материала сперматозоида, женское - из хромосомяйцеклетки.Бластоциста (бластула) - зародыш млекопитающих на одной из ранних стадийразвития, еще до его имплантации в матку.В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменси о том, что ониполучили семь взрослых самок мышей, пять из которых имели голькомагеринский, а две - отцовский геном. Это, якобы, зависело от гого, какойпронуклеус был оставлен в яйце - женский или мужской, он и определялразвитие особи но типу гиногенеза или андрогенеза. Их успех был связан, ноописанию авторов, с гем, что, удаляя один нронуклеус, они удваивали числохромосом другого, обрабатывая яйца специальным веществом, затем выращивалиполученные диплоидные гомочиготные (с двумя одинаковыми наборами генов)зародыши in vitro до стадии бластоцисты и пересаживали в матку самки-реципиента для дальнейшего развития.Казалось, теперь можно будет быстро получать млекопитающих со 100%-нойгомозиготностью по всем генам. Это особенно важно в селекции, так как дляполучения сельскохозяйственных животных, в частности, крупного рогатогоскота, с закрепленными особо ценными качествами обычными приемами требуютсядесятки лет работы.Однако, к сожалению, данные Хоппе и Илменси подтвердить не удалось, хотямногие пытались это сделать. Оказалось, что полученные любым способомдиплоидные андрогенетические и гиногенетические зародыши мышей погибают натех же стадиях, что и диплоидные партеногенетические (развивающиеся изнеоплодотворенной яйцеклетки) эмбрионы.Значительно усовершенствовав методы извлечения ядер и введения их в клетку,МакГрат и Солтер провели свою серию экспериментов и сообщили, что высокийвыход живых мышей они получили, когда в качестве доноров ядер использовализиготы, но если донорами были ранние эмбрионы, то реконструированныеяйцеклетки, как и прежде, развивались только до стадии бластоцисты .Метод МакГрата и Солтера стал широко использоваться разнымиэкспериментаторами. Так, Манн и Ловел-Бадж выделяли пронуклеусы из яиц,активированных к партеногенезу, и пересаживали их энуклеированные зиготымышей. В этих случаях эмбрионы погибали на ранних стадиях. Если женаоборот, пронуклеусы получали из оплодотворенных яиц и пересаживали впартеногенетически активированные и лишенные ядра яйца, то такие зародыширазвивались нормально до рождения. Сурани с соавторами установили, что еслидобавить женский пронуклеус из зиготы мыши к гаплоидному набору хромосомяйцеклетки, то нормального развития не происходит, добавление же мужскогоядра приводит к нормальному развитию. С другой стороны, рекомбинациимужского и женского пронуклеусов из разных оплодотворенных яйцеклеток мышейобеспечивает нормальное развитие, а комбинация двух мужских или двухженских пронуклеусов останавливает развитие эмбриона.Эти опыты показали, что для нормального развития млекопитающих требуютсядва набора хромосом - отцовский и материнский. Поэтому ни у одного изизвестных видов млекопитающих не описан партеногенез. Поэтому работы Хоппеи Илменси не удалось повторить.Однако эти исследователи еще дважды будоражили научное сообщество. В 1982году они пересадили ядра клеток партеногенетических бластоцист мышей вэнуклеированные зиготы Некоторые из этих реконструированных яйцеклетокнормально развивались, и якобы были получены четыре взрослых самки. В светевышесказанного эти результаты весьма маловероятны.Гибель партеногенетических (гиногенетических) и андрогенетических зародышейу млекопитающих связана с различной активностью в онтогенезе материнского иотцовского геномов. Механизм, регулирующий эти функциональные различия, былназван геномным импринтингом и изучался в ряде работ, где было показано,что для нормального развития млекопитающих требуется наличие мужскогогенома. Другая статья Илменси и Хоппе имела еще больший резонанс.Авторы сообщили о пересадке ядер клеток внутренней клеточной массыбластоцисты в энуклеированные зиготы мышей и получении трех взрослых мышей(двух самок и самца), генетически идентичных донорской линии мышей.Введение ядер-доноров и удаление пронуклеусов из зиготы проводили за одинприем, затем реконструированные яйцеклетки культивировали in vitro достадии бластоцисты и пересаживали в матку самок. Из 16-ти пересаженныхбластоцист три развились во взрослых животных. В следующей работе (1982)эти же авторы использовали в качестве доноров ядер клетки эмбрионов ещеболее поздних стадий (7 суток) и будто бы получили трех половозрелых мышей.Однако никто из работающих в том же направлении не смог добиться подобныхрезультатов, и достоверность данных Илменси и Хоппе была вновь поставленапод сомнение.МакГрат и Солтер показали, что ядра 8-клеточных зародышей и клетоквнутренней клеточной массы бластоцисты не обеспечивают развитие in vitroреконструированных яйцеклеток даже до стадии морулы, которая предшествуетстадии бластоцисты. Небольшая часть (5%) ядер 4-клеточных зародышей даетвозможность развиваться только до стадии морулы. В то же время 19%реконструированных яйцеклеток, содержащих ядра 2-клеточных зародышей,смогли достичь стадии морулы или бластоцисты.Эти и многие другие данные показывают, что в эмбриогенезе у мышей клеточныеядра рано теряют тотипотентность, что связано очевидно, с очень раннейактивацией генома зародыша - уже на стадии 2-х клеток. У другихмлекопитающих, в частности, у кроликов, овец и крупного рогатого скота,активация первой группы генов в эмбриогенезе происходит позднее, на 8-16-клеточной стадии. Возможно поэтому первые значительные успехи вклонировании эмбрионов были достигнуты на других видах млекопитающих, а нена мышах. Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу,значительно расширили наши представления о методологии клонированиямлекопитающих.Кролики, коровы и свиньиАмериканские исследонатели Стик и Робл, используя методику МакГрата иСолтера, получили 6 живых кроликов, пересадив ядра 8клеточных эмбрионоводной породы в лишенные ядра яйцеклетки кроликов другой породы. Фенотипродившихся полностью соответствовал фенотипу донора.Однако только 6 из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7%) развились внормальных животных. Это, конечно, очень низкий выход, практически непозволяющий рассчитывать на получение таким методом клона генетическиидентичных животных. Ценность этой работы тем не менее в том. что онапоказала возможность клонирования эмбрионов кроликов.Работа с реконструированными яйцеклетками крупных домашних животных, коровили овец, идет несколько по-другому. Их сначала культивируют не in vitro, ain vivo - в перевязанном яйцеводе овцы - промежуточного (первого)реципиента. Затем их оттуда вымывают и трансплантируют в маткуокончательного (второго) реципиента - коровы или овцы соответственно, гдеих развитие происходит до рождения детеныша. Уиладсин предложил заключатьреконструированные яйцеклетки в агаровый цилиндр, который он затемтрансплантировал в перевязанный яйцевод овцы. По данным одних авторовреконструированные зародыши лучше развиваются в яйцеклетке, чем вкультуральной среде, хотя некоторые исследователи получили неплохиерезультаты и при культивировании.Американцы Робл и его сотрудники, используя щадящий метод извлечения ядрабез прокалывания мембраны яйцеклетки, предложенный МакГратом и Солтером,пересаживали в зиготы так называемые кариопласты - мужской и женскийпронуклеусы вместе с окружающей их цитоплазмой, а также ядра 2-, 4- или 8-клеточных эбрионов коровы. Сначала зиготы центрифугировали чтобы освободитьпронуклеусы от окружающих их гранул желтка, после чего ядра были хорошовидны под микроскопом (рис. 2а), что значительно облегчало их удаление(рис. 2б). При помощи манипулятора и заостренной стеклянной микропипеткиизвлекали один из бластомеров вместе с ядром из ранних зародышей (рис. 2в)и переносили его в энуклеированную зиготу (рис. 2г).Реконструированные зародыши были заключены в агаровый цилиндр и пересаженыв перевязанный яйцевод овцы. Через пять дней культивирования их вымывали,освобождали от агара и исследовали. Реконструктурированные зародыши в этойработе развивались только в тех случаях, когда в зиготы пересаживалипронуклеусы: 17% таких зародышей достигли стадии морулы или бластоцисты.Два зародыша были пересажены второму реципиенту - в матку коровы, иразвитие их завершилось рождением живых телят. Если в качестве доноровиспользовали ядра 2-, 4- или 8-клеточных зародышей, то реконструированныеяйцеклетки не развивались даже до стадии морулы.Позже были и более успешные работы. Уиладсин, в частности. сообщил, что емуудалось получить четырех генетически идентичных бычков холстейнской породыв результате пересадки в реципиентные яйцеклетки ядер бластомеров одного 32-клеточного зародыша. Автор утверждал, что большинство ядер сохраняеттотипотентность на 32-клеточной стадии, а значительная их часть даже на 64-клеточной стадии, обеспечивая нормальное развитие реконструированныхяйцеклеток до стадии ранней бластоцисты в яйцеводе овцы. После пересадки вматку коров - окончательных реципиентов, как полагает автор, они могут идальше нормально развиваться.Бондиоли и соавторы, используя в качестве доноров ядер 16-64-клеточныезародыши коров, трансплантировали 463 реконструированных зародыша в маткусинхронизированных реципиентов, и было получено 92 живых теленка. Семь изних были генетически идентичны, представляя собой клон, полученный врезультате пересадки ядер клеток одного донорского эмбриона.Таким образом, клеточные ядра зародышей крупного рогатого скота достаточнодолго сохраняют тотипотентность и могут обеспечить полное развитиереконструированных яйцеклеток. Иначе говоря, методические трудностиклонирования зародышей крупного рогатого скота практически решены. Ноостается основная задача - найти донорские ядра, обладающиетотипотентностью, для клонирования взрослых животных.Клонированию эмбрионов свиней посвящена только одна небольшая работа.Скудность данных, видимо.и связана с определенными трудностями работы сэтим объектом.Клонирование овецУиладсин еще в 1986 году показал, что и у эмбрионов овец на 16-клеточнойстадии развития ядра сохраняют тотипотентность. Реконструированныеяйцеклетки, содержащие ядра бластомеров 16-клеточных зародышей, развивалисьнормально до стадии бластоцисты в перевязанном яйцеводе овцы (в агаровомцилиндре), а после освобождения от агара и пересадки в матку овцы - второгореципиента - еще 60 дней. В другом случае донорами служили ядра 8-клеточныхзародышей и были получены 3 живых ягненка, фенотип которых соотнетстиовалпороде овец - доноров.В 1989 году Смит и Уилмут трансплантировали ядра клеток 16-клеточногоэмбриона и ранней бластоцисты в лишенные ядра неоплодотворенные яйцеклеткиовец. В первом случае было получено два живых ягненка, фенотип которыхсоответствовал породе овец - доноров ядер. Во втором случае один полностьюсформировавшийся ягненок погиб во время родов. Его фенотип такжесоответствовал породе - донору. Авторы считали, что в ходе дифференцировкиэмбриональных клеток происходит инактивация некоторых важных для развитиягенов, в результате которой ядра бластоцисты уже не могутрепрограммироваться в цитоплазме яйцеклетки и обеспечить нормальноеразвитие реконструированного зародыша. Поэтому, по мнению авторов, вкачестве доноров ядер лучше использовать 16-клеточные эмбрионы иликультивируемые in vitro линии эмбриональных клеток, ядра которых обладаюттотипотентностью.Позднее, в 1993-1995 годах, группа исследователей под руководством Уилмутаполучила клон овец - 5 идентичных животных, донорами ядер которых былакультура эмбриональных клеток. Клеточную культуру получали следующимобразом: выделяли микрохирургически эмбриональный диск из 9-дневногоовечьего эмбриона (бластоцисты) и культивировали клетки in vitro в течениемногих пассажей (по крайней мере до 25). Сначала клеточная культуранапоминала культуру стволовых недифференцированных эмбриональных клеток, новскоре, после 2-3-х пассажей, клетки становились уплотненными иморфологически сходными с эпителиальными. Эта линия клеток из 9-дневногозародыша овцы была обозначена как TNT4.Чтобы донорское ядро и реципиентная цитоплазма находились на сходныхстадиях клеточного цикла, останавливали деление культивируемых клеток TNT4на определенной стадии (GO) и ядра этих клеток пересаживали вэнуклеированные яйцеклетки (соответственно на стадии метафазы II).Реконструированные эмбрионы заключали в агар и трансплантировали вперевязанные яйцеводы овец. Через 6 дней эмбрионы вымывали из яйцеводапервого реципиента и исследовали под микроскопом. Отбирали те, которыедостигли стадии морулы или бластоцисты и пересаживали их в матку овцы -окончательного реципиента, где развитие продолжалось до рождения. Родилось5 ягнят (самок) из них 2 погибли вскоре после рождения, 3-й в возрасте 10дней, а 2 оставшихся нормально развивались и достигли 8-9-месячноговозраста. Фенотипически все ягнята были сходны с породой овец, от которойполучали исходную линию клеток TNT4. Это подтвердил и генетический анализ.Эта работа, особенно в части культуры эмбриональных клеток, - значительноедостижение в клонировании млекопитающих, хотя она и не вызвала стольшумного интереса, как статья того же Уилмута с соавторами, опубликованная вначале 1997 года, где сообщалось, что в результате использования донорскогоядра клетки молочной железы овцы было получено клональное животное - овцапо кличке Долли. Последняя работа методически во многом повторяетпредыдущее исследование 1996 года, но в ней ученые использовали не толькоэмбриональные, но еще и фибробластоподобные клетки (фибробласты - клеткисоединительной ткани) плода и клетки молочной железы взрослой овцы. Клеткимолочной железы получали от шестилетней овцы породы финн дорcет,находящейся на последнем триместре беременности. Все три типа клеточныхкультур имели одинаковое число хромосом - 54, как обычно у овец.Эмбриональные клетки использовали в качестве доноров ядер на 7-9-м пассажахкультивирования, фибробластоподобные клетки плода - на 4-6-м пассажах иклетки молочной железы - на 3-6-м пассажах. Деление клеток всех трех типовостанавливали на стадии GO и ядра клеток пересаживали в энуклеированныеооциты (яйцеклетки) на стадии метафазы II. Большинство реконструированныхэмбрионов сначала культивировали в перевязанном яйцеводе овцы, но некоторыеи in vitro в химически определенной среде. Коэффициент выхода морул илибластоцист при культивировании in vitro в одной серии опытов был даже вдвоевыше, чем при культивировании в яйцеводе. (Поэтому, видимо, нет строкинеобходимости в промежуточном реципиенте и можно обойтись культивированиемin vitro. Однако для полной уверенности в этом нужны дополнительныеданные.)Выход морул или бластоцист в серии опытов с культурой клеток молочнойжелезы был примерно втрое меньше, чем в двух других сериях, когда вкачестве доноров ядер использовали культуру фибробластов плода илиэмбриональных клеток. Число живых ягнят в сравнении с числом пересаженных вматку окончательного реципиента морул или бластоцист было также в два разаниже. В серии опытов с клетками молочной железы из 277 реконструированныхяйцеклеток был получен только один живой ягненок, что говорит об оченьнизкой результативности такого рода экспериментов (0,36%). Анализгенетических маркеров всех семи родившихся в трех сериях экспериментовживых детенышей показал, что клетки молочной железы были донорами ядер дляодного, фибробласты плода - для двух и эмбриональные клетки - четырехягнят. Овца по кличке Долли развилась из реконструированной яйцеклетки,донором ядра которой была культивируемая клетка молочной железы овцы породыфинн дорсет и фенотипически не отличается от овец этой породы, но сильноотличается от овцы-реципиента (рис. 4). Анализ генетических маркеровподтвердил этот результат.Успех авторов этой работы прежде всего связан с использованием длительныхклеточных культур, так как после многих пассажей в культуре клеток моглибыть отобраны малодифференцированные стволовые клетки, которые, вероятно, ибыли использованы как доноры ядер. Большое значение также имел тот факт,что авторы, учитывая результаты своих предыдущих работ, синхронизировалистадии клеточного цикла яйцеклеток реципиентов и клеток доноров.Комментарий 2003-го года: В 2002 году у Долли было отмечено развитиеартрита, который как предполагается, мог стать результатом генных мутаций,инициированных процессом клонирования. Помимо артрита у животногонаблюдался целый ряд отклонений от нормального развития и в феврале ученыеусыпили знаменитую овечку из-за прогрессирующей болезни легких. Доллиумерла в возрасте 6 лет. Ученые намерены детально проанализироватьсостояние организма животного по результатам вскрытияЗаключениеИтак, работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в начале50-х годов и интенсивно продолжаются вот уже более четырех десятилетий. Чтокасается амфибий, то, как было сказано в соответствующем разделе, несмотряна значительные достижения, проблема клонирования взрослых особей остаетсядо сих пор не решенной. Установлено, что в ходе клеточной дифференцировки упозвоночных происходит или потеря определенных генных локусов или ихнеобратимая инактивация. Судя по всему, утрачивается та часть генома,которая контролирует не ранние, а более поздние этапы онтогенеза, вчастности, метаморфоз амфибий. Механизм этого явления пока не поддаетсянаучному объяснению. Но очевидно, что для клонирования взрослых позвоночныхнеобходимо использовать малодифференцированные делящиеся клетки. Этометодически важное положение было учтено в более поздних работах.В 1979 году американский биолог МакКиннел, внесший большой вклад в работу самфибиями, утверждал, что полученные результаты не позволяют серьерноговорить о возможности клонирования человека - тогда это казалосьнедоступным для экспериментальных эмбриологов. Однако еще в то время многиеученые, писатели и даже политики стали активно обсуждать возможносттклонирования человека, а некоторые исследователи даже приступили к такимэкспериментам. Например, Шеттлз сообщил, что пересадил ядросперматогониальной клетки (диплоидного предшественника зрелого гаплоидногоспермия) в лишенную ядра яйцеклетку человека. В результате триреконструированные яйцеклетки начали дробление, и возникли похожие наморулы скопления клеток, которые позднее деградировали. Шеттлз полагал, чтоесли трансплантировать такие группы клеток в матку женщины, то они могли бынормально развиваться. МакКиннел тогда справедливо возразил, что такоепредположение маловероятно и совершенно необоснованно.Еще 5-6 лет назад никто из ученых, а их работало довольно много в этойобласти, не ставил вопрос об использовании в качестве доноров ядер клетоквзрослых млекопитающих. Работы сводились, в основном, к клонированиюэмбрионов домашних животных, и многие из этих исследований были не оченьуспешны. Поэтому так поразило появившееся в начале 1997 года неожиданноедля всех сообщение авторского коллектива под руководством Уилмута, что имудалось, используя соматические клетки взрослых животных, получитьклональное животное - овцу по кличке Долли. На самом деле, однако,исследователи прошли долгий путь, и Уилмуту с сотрудниками пришлось собратьвоедино все существовавшие к тому времени достижения, прежде чем они смоглисообщить о сенсационном результате своей работы.У этого первого успешного эксперимента есть существенный недостаток - оченьнизкий коэффициент выхода живых особей (0,36%), и если учесть также высокийпроцент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный периодразвития (62%), который в 10 раз выше, чем при обычном скрещивании (6%), товстает вопрос о причинах гибели зародышей. Все ли пересаженные донорскиеядра обладали тотипотентностью? Сохранялся ли полностью их функциональныйгеном (набор генов, необходимых для развития), все ли нужные для развитиягены были дерепрессированы? Это очень важные вопросы, и по одному животномунельзя сделать окончательные выводы. Тем более, что результаты исследованийна амфибиях говорят о необратимом характере инактивации, репрессии генов входе клеточной дифференцировки. Возможно, авторам крупно повезло, и онидостаточно случайно в трех разных клеточных популяциях отобрали за короткийсрок стволовые клетки, для которых характерна низкая дифференцированность испособность к делению. Чтобы подтвердить результат этой, в буквальномсмысле слова с.енсационной работы, необходимы дополнительные исследования.В ближайшие годы главная задача исследователей, работающих в данной области- это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линиймалодифференцированных стволовых клеток, характеризующихся высокойскоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное инормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не толькоморфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристикклонированного организма.Исследования Уилмута и сотрудников имеют не только практическое, но ибольшое научное значение для генетики развития. В сущности, они нашлиусловия, при которых цитоплазма ооцитов млекопитающих можетрепрограммировать ядро соматической клетки, возвращая ей тотипотентность.После публикации этой работы сразу и широко стал дискутироваться вопрос овозможности клонирования человека. Чтобы его обсуждать, имеет смыслвыделить два аспекта: методический и этический.Из изложенного выше следует, что методически или технически клонированиевзрослых млекопитающих разработано еще недостаточно, чтобы можно было ужесейчас ставить вопрос о клонировании человека. Для этого необходиморасширить круг исследований, включив в него. кроме овец. представителей идругих видов животных. Уилмут с сотрудниками, например, планируетпродолжить свои работы на коровах и свиньях. Такие работы необходимы, чтобыустановить, не ограничивается ли возможность клонирования взрослыхмлекопитающих особенностями или спецификой какого-либо одного илинескольких видов.Затем необходимо существенно повысить выход жизнеспособныхреконструированных эмбрионов и взрослых клонированных животных, выяснить,не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни, функциональныехарактерстики и плодовитость животных. Для клонирования человека оченьважно свести к минимуму риск, который, тем не менее, в определенной степенивсе равно останется, риск дефектного развития реконструированнойяйцеклетки, главной причиной которого может быть неполноерепрограммирование генома донорского ядра.Что касается этической строны дела, клонирование человека вызывает ещебольше возражений. Во-первых, становление человека как личности, базируетсяне только на биологической наследственности, оно определяется такжесемейной, социальной и культурной средой. При клонировании индивиданевозможно воссоздать все те условия воспитания и обучения, которыесформировали личность его прототипа (донора ядра). Во-вторых, при бесполомразмножении изначально жесткая запрограммированность генотипапредопределяет меньшее разнообразие взаимодействий развивающегося организмас изменяющимися условиями среды (по сравнению с половым размножением, когдав формировании индивида участвуют два генома, сложным и непредсказуемымобразом взаимодействующие между собой и с окружающей средой). В третьих,практически все религиозные учения настаивают, что появление человека насвет - в "руках" высших сил, что зачатие и рождение должно происходитьестественным путем.Подводя итоги, следует признать, что говорить о клонировании человека можнолишь сугубо теоретически. В сущности речь идет даже не о клонировании, а ополучении копии отдельного индивида, поскольку термин "клонирование"предполагает получение некоего множества особей. Но слово уже прижилось,поэтому имеет смысл пользоваться им по прежнему. Очевидно, что сегоднявероятность отрицательных последствий этой процедуры значительноперевешивает ее выгоды, поэтому, по моему глубокому убеждению, работы поклонированию человека, как в настоящее время, так и в ближайшем будущемпроводить нецелесообразно.Возможно, через какое-то время, когда будут усовершенствованы все этапыэтого сложного биотехнологического метода, ученые, социологи и другиезаинтересованные лица смогут вернуться к обсуждению целесообразностиклонирования человека. Однако это время, думаю, наступит не скоро, и влюбом случае решение вопроса о клонировании того или иного человека будетрегламентироваться строгими рамками и правилами, касаясь, возможно, тольконекоторых медицинских проблем, скажем непреодолимого другими методамибесплодия.В то же время, работы с домашними животными очень важны с практическойточки зрения. Клонирование ценных трансгенных животных может быстро иэкономично обеспечить человечество новыми лекарственными препаратами,содержащимися в молоке, специально полученных для этого генноинженернымиметодами овец, коз или коров. Клонирование высокопродуктивных домашнихживотных, в частности, молочных коров, может произвести буквально революциюв сельском хозяйстве, так как только этим методом можно создать неотдельные экземпляры, а целые стада элитных коров рекордисток. Это жеотносится к размножению выдающихся спортивных лошадей, ценных пушныхзверей, сохранению редких и исчезающих животных в природных популяциях ит.д.Новые технологии, без сомнения, приносят пользу человечеству, и ихнеобходимо всячески поощрять. Запреты нужны в тех крайних случаях, когдаявно просматривается вред или ущерб для здоровья и благополучия людей. Покаклонирование человека можно отнести к этому разряду. Нравственная сторонапроблемы, тем не менее, уже стоит в полный рост. Безудержно оптимистическуюпозицию, как мне представляется, занимают только люди, плохо знающиевопрос. Тем, кто знает его, ясно: переносить еще не решенную методическинаучную разработку на человека безнравственно. Федерация научных обществэкспериментальных биологов США - а это более 52 тыс. членов - в октябре1997 года объявила пятилетний мораторий на эксперименты по клонированиючеловека. Ведь они подразумевают участие множества конкретных людей,которые захотят дать свои клетки, и суррогатных матерей, которые должныбудут выносить плод. А если так велико количество повреждений эмбрионов имертворождений, если неясен вообще конечный результат, этично ли дажеговорить о переносе эксперимента на живых людей? Более того, найдутсябезнравственные люди, которые под маркой помощи бесплодным парам, кпримеру, начнут выманивать большие деньги, что скомпрометирует саму идею,научный поиск.Я вовсе не отрицаю того, что в будущем, когда проблема будет полностьюрешена методически, человечество признает клонирование как метод помощибесплодным парам, стремящимся иметь родного им ребенка. Хотя говорить,скорее, надо будет не о ребенке как таковом, а об однояйцевом близнеце отцаили матери, каким будет клонированный ребенок в биологическом смысле. Нотогда тем более потребуется заранее решить этические и юридические вопросы,как это было для трансплантации органов во многих странах мира. Нормыбиоэтики выдвигаются сейчас на первый план. Те нравственные заповеди,которыми человечество пользуется века, к сожалению, не предусматриваютновых закономерностей и возможностей, какие вносит в жизнь наука. Поэтомулюдям и необходимо обсуждать и принимать новые законы общежития,учитывающие новые реальности. КЛОНИРОВАНИЕ: ОЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ.Вспомним, что наиболее близки к человеку по строению внутренних органов,как ни странно, свиньи.В марте 2000 г., биотехнологическая компания PPL Therapeutics объявила отом, что в их исследовательском центре родились пять клонированных поросят.Однако калифорнийская компания Geron Bio-Med прекратила финансированиедальнейших исследований, опасаясь непредвиденных последствийКлонирование свиньи более сложная операция, чем клонирование овец иликоров, так как для того, чтобы поддерживать одну беременность необходимонесколько здоровых плодов. Органы свиньи наиболее подходят к человеку поразмерам. Свиньи легко размножаются и известны своей неприхотливостью. Носамой большой проблемой остается отторжение органа животного, которыйчеловеческий организм не принимает за свой. Именно в этом направлении будутразвиваться дальнейшие исследования ученых из Розлин Института. Ученыевидят один из возможных путей решения этой проблемы в том, чтобыгенетически "замаскировать" органы животного, для того, чтобы человеческийорганизм не мог распознать их как чужие. Внимание ученых сосредоточено наизучении гена под названием "alpha 1-3 gal transferase", которыйответственен за отторжение чужеродных тканей иммунной системой человека.Этот подход увенчался успехом 2 января 2002 года, когда всё та же PPLTherapeutics сообщила о появлении на свет пяти клонированных поросят(Рождество, Ангел, Звезда, Радость и Мэри), органы которых идеальноподходят для пересадки человеку. В настоящее время учёные готовятся кпересадке свиных клеток обезьянам, а до людей очередь дойдёт только черезчетыре годаЕще одной темой для исследования является попытка "очеловечить"генетическим путем органы свиньи, для того чтобы значительно снизить рискотторжения. Для этого предполагалось вводить человеческие гены в хромосомыклонируемых свиней.Той же задачей, но без применения клонирования, занимаются и другиеинституты. Например, компания "Imutran", расположенная в Кембридже, смоглаполучить целое стадо свиней, в генетическом наборе которых уже отсутствуетодна из ключевых характеристик, ответственная за отторжение чужеродныхтканей. Как только будет получена пара мужской и женской особи, они будутготовы производить на свет "генетически чистое потомство", с органами,которые можно будет использовать для трансплантации. Новости из “мира клонов“ Китайцы вырастили гибридный эмбрион кролика и человекаУчёные использовали технологию клонирования, чтобы создать гибридныеэмбрионы, содержащие соединение ДНК человека и кролика. Само собой, этадерзкая операция всполошила общественность. Возобновились дискуссии как обэтичности самого клонирования, так и о "скрещивании" человека с животными.Как сообщает Washington Post, группа учёных из Второго Шанхайскогомедуниверситета (Shanghai Second Medical University) под руководствомженщины — Хуэйчжень Шен (Huizhen Sheng) — сотворила более ста гибридныхэмбрионов, соединив клетки человеческой кожи с яйцеклетками кроликов.Гибридам в течение нескольких дней позволили развиваться в лабораторныхблюдцах, а потом уничтожили, чтобы получить из них эмбриональные стволовыеклетки — законодательство Поднебесной не позволяет выращивать эмбрионов дляопытов больше 14 дней.И вроде как всё у китайцев получилось, хотя аналогичные экспериментыамериканских учёных, которые пытались создать гибридные эмбрионы, соединяячеловеческие клетки с яйцеклетками коров, успешными не были.Сообщение китайских учёных, опубликованное в журнале Nature, подвигло ряддеятелей, в особенности религиозных, раскритиковать их работу, назвав еёнеэтичной: А что если такой гибрид попадёт в матку и разовьётся? "Вырастетиз сына свин"? Что это будет за существо? Кроликочеловек?Поборников этики не смутила ни благородная цель, которую поставили передсобой создатели гибридов — обеспечить учёных и медиков столь необходимымиим стволовыми клетками, ни то, что человеческая ДНК в соединении являласобой подавляющее большинство.Дело в том, что кролики пожертвовали для экспериментов ДНК митохондрии,хондриосомы, постоянно присутствующей в клетках. Дезоксирибонуклеиноваякислота — неотъемлемый компонент митохондрии, способная к независимому отДНК ядра клетки процессу самовоспроизведения.Никому не известно, может ли гибридный эмбрион стать жизнеспособнымзародышем, хотя кое-какие эксперименты с другими животными показывают, чтоэто крайне маловероятно.Тех же исследователей, кого эксперимент китайцев не возмутил, не поверг вшок, а заинтересовал, огорчило недостаточное количество деталей,содержащихся как в публикации Nature, так и в материале журнала"Исследования клетки" (Cell Research), издаваемого дважды в месяцШанхайским институтом биологии клетки Китайской академии наук (ShanghaiInstitute of Cell Biology Chinese Academy of Sciences).Ну, а сама группа Хуэйчжень Шен докладывает, что источником клеток кожибыли ткани крайней плоти двух 5-летних мальчиков и двух мужчин, а такжеткань кожи лица 60-летней женщины. Они соединили эти клетки с яйцеклеткаминовозеландского кролика, из которых большая часть ДНК была удалена.Получилось около 400 гибридных эмбрионов, из них чуть больше 100 дожили достадии, на которой начинают формироваться стволовые клетки.Таким образом, учёные с помощью ДНК животных рассчитывают начать "массовоепроизводство" человеческих эмбрионов, которые будут служить источникомэмбриональных стволовых клеток. Эти клетки, как известно, могутпревратиться во все виды тканей.Но чтобы создавать клонированные эмбрионы, учёным нужны здоровые и"способные" клетки-партнёры: типа клеток кожи человека, с одной стороны, ияйцеклеток животных, которые могут "перепрограммироваться" на генетическомуровне и стать "родными" клетками эмбриона — с другой.Поскольку получение человеческих яйцеклеток сопряжено с трудностями, рискоми вообще — процесс этот дорогостоящий, учёные решили попытаться получить тоже самое от животных.Главный вопрос здесь — совместима ли митохондрическая ДНК братьев нашихменьших с ядром ДНК клетки человека. Результаты китайского эксперимента скроликами являются ответом "Да". Хотя этот положительный ответ породил ипротесты, и сомнения, группа Хуэйчжень Шен сумела и доказать кое-что.А именно: Стволовые клетки, полученные из гибридных эмбрионов, способны кросту в течение длительных периодов времени в лабораторных блюдцах и могутпревращаться в любой вид клетки.По мнению американских экспертов в области клонирования, работа китайскихучёных — большой прогресс, поскольку в ней предлагается новая системаисследования механизмов взаимодействия яйцеклеток и взрослых клеток вэмбриональной стадии.В итоге эти исследования могут дать возможность глубже понять развитиечеловека, процессы заживления ран и регенерации тканей.Биолог из Гарварда (Harvard University) Дуглас Мелтон (Douglas Melton)отметил, что создание китайцами "фантастического" эмбриона может кому-тонапомнить химеру из греческой мифологии с головой льва, головой козла ихвостом змеи, но — это не первый случай, когда учёные смешивают влаборатории клетки человека и животных.Были, например, эксперименты с мышами, которых для исследований"обеспечивали" клетками человеческого мозга или частями иммунной системы.Работу китайцев Мелтон назвал "чрезвычайно интересной" и выразил надежду,что они не свернут с выбранного пути.В то же время, Ричард Дёрфлингер (Richard Doerflinger) из Американскойконференции католических епископов (U.S. Conferense of Catholic Bishops)заявил, что гибридные эмбрионы в достаточной степени человечны, чтобызаслужить защиту: "Мы рассматриваем этот организм, как человеческуюразновидность". Кстати, а что думают по этому поводу сами кролики? Доклад по биологии на тему: Клонирование Выполнил: Ученик 11 “А” класса МШК №1 г. Горки Панченко Михаил Горки 2003.
страница 1


Смотрите также:





     

скачать файл




 



 

 
 

 

 
   E-mail:
   © zaeto.ru, 2018