Клонирование как оно есть

Начало 2000 года поразило мировую общественность обилием сенсаций в области клонирования и биологии развития. Так, группе ученых под руководством Геральда Шаттена из Орегонского Health Sciences University в Портленде (США) удалось клонировать резус макаку Тетру. Доктор Кубота из Kogashima Cattle Breeding Development Institute (Япония) и доктор Янг из Animal Transgenic Facility университета Коннектикута (США) из клеток ушной раковины быка получили шесть телят. Из уха трагически погибшей последней представительницы вымершего вида испанских горных коз генетиками были взяты клетки для последующего клонирования. Японские ученые из стволовых эмбриональных клеток животных вырастили глаза и уши лягушки. Виталий Алексеев и его коллеги из Thomas Jefferson University and Medical College получили мышь-альбиноса с несколькими цветными шерстинками. И, наконец, Инго Потрикус из Swiss Federal Institute of Technology в Цюрихе и Питер Вайер из Университета Freiburg создали особый сорт риса, в 300 граммах которого содержится необходимое в течение дня количество витамина А. Что думают об этих успехах отечественные ученые? Можно ли считать, что давняя мечта людей создавать себе двойников не за горами?

На вопрос нашего корреспондента отвечает известный российский эмбриолог, кандидат биологических наук, сотрудник Медицинской клиники репродукции «МА-МА» Александр КРИВОХАРЧЕНКО — Александр Сергеевич, почему январь 2000 года оказался столь плодовит на всякого рода генетические открытия?

— Я не считаю, что все, о чем сейчас пишет мировая пресса, является сенсационными открытиями в истинном смысле этого выражения. Видимо, шум связан с общим интересом к клонированию. Что же касается обезьянки Тетры, это тоже не новость. Аналогичные работы проводились учеными уже давно — лет пятнадцать, как минимум. Некоторое время назад в России при помощи подобной технологии были получены телята.

— Что же конкретно делали ученые в случае с Тетрой?

— Есть такой этап развития эмбриона, когда он плавает в половых путях самки. Его можно извлекать и с ним манипулировать -разрезать, замораживать и так далее. Так вот, ученые разрезали много (более 100) доимплантационных эмбрионов на четыре части. Именно эти части разрезанных эмбрионов (четвертушки) продолжили развитие. Получилось 368 эмбрионов, которые потом были пересажены приемным матерям. После 13 попыток возникли четыре беременности. Одна из них закончилась благополучно, и через 157 дней на свет появилась Тетра.

— Как вообще происходит клонирование? Это какая-то единая методика, или существует несколько направлений?

— Клонирование — это получение генетически идентичных особей взрослого организма. На мой взгляд , можно выделить три метода клонирования.

Первый метод. Разрезание эмбриона на половинки или четвертинки. Практикуется давно. Таким путем были получены особи разных видов млекопитающих — мышей, коров, овец, лошадей. Именно таким путем была получена Тетра. Недостатком этого метода является то, что более чем на четыре части эмбрион разрезать не удается. И если жизнеспособность половинок эмбриона практически не отличается от жизнеспособности целых зародышей, то выживаемость четвертинок существенно ниже, о чем свидетельствует низкая эффективность опытов по получению Тетры.

Второй метод основан на пересадке ядер предимплантационных эмбрионов в энуклеированные (лишенные собственного генетического материала) клетки. Если, к примеру, использован эмбрион, состоящий из 16 клеток, то в идеальном случае можно получить 16 новых генетически идентичных эмбрионов. Эти эмбрионы могут быть возвращены в половые пути самки для получения генетически идентичных взрослых особей. Именно таким способом были получены особи разных видов млекопитающих, в том числе обезьяны. Однако есть проблема. Неизвестно, как будет выглядеть взрослая особь. Однояйцевые близнецы «получают» абсолютно одинаковый генетический материал, но, тем не менее, у них немало различий. При описанном выше типе клонирования неизвестно, будут ли животные-клоны абсолютно идентичны по внешнему виду. Клонируя эмбрион этим способом, мы не знаем, как выглядел бы взрослый организм и какими признаками он бы обладал.

Третий метод. Использование в качестве генетического материала ядер соматических клеток взрослой особи и пересадка их в яйцеклетку, лишенную собственного генетического материала. Но здесь возникают определенные проблемы. Во-первых, клетка взрослого организма уже завершила свое развитие и не совсем понятно, можно ли ее «перепрограммировать». Во-вторых, нужно как-то синхронизировать развитие двух клеток — соматической (несущей ядро) и яйцеклетки без клеточного ядра.

Клонирование как способ получения генетически идентичных копий животных из соматических клеток взрослого организма было мечтой нескольких поколений генетиков. Первый прорыв в этом направлении — это «рождение» овцы Долли.

— Расскажите, пожалуйста, о том, как клонировали знаменитую овечку.

— Овце Долли дала начало всего одна клетка, содержащая двойной набор генов матери. Как известно, любая соматическая клетка несет полный набор наследственного вещества. Половые же клетки имеют только половину генов. В момент зачатия эти половинки соединяются, и получается новый организм.

Неполовые клетки взрослого организма отличаются от половых еще и тем, что они уже прошли специализацию. У развивающегося зародыша клетки еще не дифференцированы, но в один прекрасный момент и они специализируются. Каждая клетка взрослого организма имеет свое устройство, предназначена для выполнения определенной функции. Клетка печени отличается от нервной клетки. Например, у нервной клетки в процессе специализации появляются отростки, по которым передается нервный импульс. Причина заключается в том, в разных соматических клетках работают разные группы генов.

Итак, вернемся к Долли и ее создателям. Ян Вильмут с сотрудниками взяли клетку молочной железы беременной овцы, получили из нее культуру размножающихся в «пробирке» клеток и генетический материал этих клеток поместили в яйцеклетку, которая и была пересажена. При этом экспериментаторы израсходовали 236 (!) яйцеклеток овец, прежде чем получили жизнеспособный эмбрион. Я вижу причину успеха Вильмута именно в большом количестве попыток, чистоте и тщательности эксперимента. Ну и в определенном элементе везения. Но то, что работа шотландских ученых проделана именно на дифференцированной клетке взрослого организма, пожалуй, самое интересное в нашем понимании механизмов развития. Для понимания процесса специализации клеток, одного из глобальных биологических процессов, это открытие, несомненно, чрезвычайно важное. Даже если Вильмуту удалось «поймать» в организме взрослой овцы какую-то стволовую, недифференцированную клетку и из нее получить новое животное — это все равно большое открытие.

Долли — единственное млекопитающее, у которого нет отца, но зато есть три матери. Овца, которая дала свой генетический материал, овца, от которой взяли яйцеклетку, и овца-реципиент, которая вынашивала знаменитого ягненка.

— Можно ли получить идентичную копию отцовского организма?

— В принципе, возможно. Если использовать ядра клеток мужской особи для пересадки в энуклеированную яйцеклетку.

— Как вы думаете, удастся ли другим исследователям повторить результаты экспериментов Вильмута?

— Думаю, что да. Сейчас многие лаборатории пойдут по тому же пути и должны получить те же самые результаты. Экспериментальный метод только тогда становится общепризнанным, когда его можно повторить множество раз и сделать самой обычной лабораторной работой. Но в то же время нужно быть готовыми и к фальсификациям. Уже было несколько шумных сенсаций, которые оказались «мыльным пузырями» по той причине, что эти результаты не могли повторить друге лаборатории, другие экспериментаторы.

Вместе с тем, совсем недавно американским учеными из Университета Гонолулу были получены клонированные мышата, с использованием ядер соматических клеток взрослых особей. Причем эффективность в их экспериментах была выше, чем в опытах Вильмута с коллегами.

За год до сенсации с Долли ее авторы получили в лаборатории стволовые эмбриональные клетки овцы. Я считаю эту часть их работы более важной, чем ту, что последовала позже. Ведь в такие стволовые клетки можно пересаживать разные гены, изменять их в нужном направлении, а потом выращивать животных с «заказанным» генотипом. До работы Вильмута такие эксперименты удавались только с мышами, хотя конечная цель — это, конечно, генетические манипуляции с сельскохозяйственными животными.

— Рождение Долли вызвало бурную реакцию во всем мире. Началась глобальная дискуссия на тему: можно ли клонировать человека?

— Почти параллельно с Вильмутом американские ученые получили несколько искусственных близнецов из эмбриональных клеток обезьян. А это уже весьма близко к человеку...

Теоретическая возможность клонирования людей существует, но воспользуется ли человечество этой возможностью — пока не ясно. Дело в том, что организм человека — очень сложная система, и при переходе от генов к клеткам, от клеток к тканям, от тканей к организму возникает множество проблем. Одна из них состоит в том, что у зародышевых клеток человека есть определенные особенности. Один известный ученый сказал: «У нас нет оснований полагать, что эмбрион мыши больше похож на эмбрион коровы, чем сама мышь похожа на корову».

Сам Ян Вильмут решительно высказался против клонирования людей. В Англии сочли даже наложить запрет на такие эксперименты. Тотчас после получения информации о клонировании президент США Клинтон поручил своей национальной комиссии по биоэтике заняться новой проблемой. Однако мне кажется, что запретить эксперименты на людях не удастся. Процесс зашел слишком далеко. Сегодня для эмбриологической лаборатории нет ничего недоступного.

Производство и использование атомных технологий контролировать гораздо проще, тем не менее, их тоже запретить не удалось.

Клонирование клеток человека помогло бы решить многие серьезные медицинские проблемы, например, позволило бы создавать органы и ткани для пересадки пациентам с очень тяжелыми, неизлечимыми сегодня болезнями.

Проблема клонирования является не только научной проблемой, но сложной морально-этической проблемой, решать которую предстоит всему Человечеству.