КЛОНИРОВАНИЕ: ОТ ПЕРВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ДО ОВЕЧКИ ДОЛЛИ И СОВРЕМЕННЫХ ОТКРЫТИЙ
Клонирование — это группа методов по созданию практически идентичной генетической копии организма, клетки или гена. Эта технология широко применяется в биологии и медицине. Давайте узнаем, как развивались методы клонирования, начиная с первых экспериментов и заканчивая современными достижениями в этой области.
Первым, кто доказал возможность искусственного создания близнецов, стал немецкий эмбриолог Ханс Дриш в 1885 году. Разделив клетки двуклеточного зародыша морского ежа, он получил два генетически идентичных организма. Далее они выросли в полноценных особей.
В 1902 году немецкий ученый Ханс Шпеман запустил серию экспериментов по разделению эмбрионов ящерицы. Сперва он сжимал с помощью детского волоса бластомеры оплодотворенного яйца саламандры. В результате учёный получил зародыш с двумя головами и одним хвостом. Шпеман продолжал изменять переменные эксперимента: время, в течение которого эмбрион был зажат, и степень давления на яйцо. Изменение условий добавило больше эмпирических доказательств в пользу того, что эмбриональные клетки могут саморегулироваться в различной степени. Шпеман также попытался разделить этим методом более развитые эмбрионы саламандры. В итоге он обнаружил, что такие зародыши погибают.
Эксперимент показал, что эмбрионы более сложных животных также могут быть разделены для образования нескольких идентичных организмов. Но сделать это можно только до определенной стадии эмбрионального развития.
В 1938 году вышла книга Шпемана «Эмбриональное развитие и индукция», в которой он предположил, что существует возможность пересадки ядра одной клетки в безъядерную яйцеклетку. Проверить это учёный не смог, так как технология, необходимая для такого рода экспериментов, еще не была разработана. Однако его предположение стало теоретической основой последующих экспериментов по клонированию.
В 1952 году Роберт Бриггс и Томас Клинг, используя труды Шпемана по эмбриональному переносу ядра, успешно клонировали северных леопардовых лягушек. В ходе эксперимента учёных из 35 эмбрионов лягушек родились 27. Из этого эксперимента Кинг и Бриггс выявили, что молодые клетки были более жизнеспособны для клонирования, так как из взрослых ооцитов получались довольно аномальные особи.
В 1962 году профессор Джон Гердон из Оксфордского университета проводил эксперименты по созданию копий южноафриканских лягушек. В данных опытах производилась пересадка ядер клеток кишечника личинки амфибии в энуклеированные яйцеклетки взрослых особей. В результате Гердон получил головастика, генетически идентичного лягушке-донору. Этот эксперимент показал, что половые клетки-предшественники могут сохраняться с пересаженными в них ядрами.
В 1963 году китайский исследователь Тун Дичжоу впервые клонировал рыбу. Он пересадил генетический материал взрослого азиатского карпа в икринку, из которой появилась новая особь, которая впоследствии принесла потомство.
После успешного клонирования лягушек и рыб исследователи принялись проводить эксперименты по созданию копий представителей класса млекопитающих.
В 1984 году датский учёный Стин Вилладсен клонировал овцу из эмбриональных клеток. Это был первый эксперимент по клонированию млекопитающего. Вилладсен использовал метод пересадки ядра. Он создал жизнеспособные эмбрионы млекопитающих, но они не выросли во взрослые организмы.
Позже ряд лабораторий сообщил об успешном переносе ядер у крупного рогатого скота, овец и мышей. К сожалению, они также не выросли во взрослые организмы.
В 1996 году профессора Рослинского института в Шотландии Иэн Уилмут и Кит Кэмпбелл с помощью генетического материала двух изолированных эмбрионов успешно клонировали овец — Меган и Мораг. Животные выросли во взрослых особей. Изменение состояния донорских ядер перед попаданием в принимающие яйцеклетки позволило эмбрионам развиться до срока у суррогатных овцематок.
Этот эксперимент привёл команду шотландских учёных к более позднему клонированию млекопитающих из клеток взрослого тела и их генетической инженерии. Затем они решили провести ещё одно исследование. В овечью яйцеклетку с удалённым ядром учёные ввели ядро из клетки молочной железы взрослой овцы, после чего яйцеклетка активировалась посредством электрического разряда. Зародыши поместили в матку приёмной матери, где они могли развиваться до рождения. Из 236 опытов успешным оказался только один, в результате которого 5 июля 1996 года родилась овечка, которую назвали Долли. Об этом учёные рассказали в статье, опубликованной 27 февраля 1997 года.
Спустя несколько лет исследователи из компании Advanced Cell Technology, Inc. объявили о рождении быка-гаура по кличке Ноа. Он стал первым искусственно выведенным животным, которое относится к исчезающим видам. Несмотря на то, что бык прожил всего несколько дней, этот эксперимент показал возможность сохранения редких пород, занесённых в Красную книгу, с помощью клонирования.
В 2003 году знаменитую на весь мир овцу Долли усыпили в возрасте 6,5 лет. Причиной послужил прогрессирующий рак лёгких, вызванный вирусом. Долли за свою короткую жизнь удалось родить 6 ягнят.
В дальнейшем продолжали проводиться эксперименты по клонированию животных. В 2013 году японские исследователи из научного центра RIKEN клонировали мышь с использованием лейкоцитов, выделенных из капли периферической крови животного.
Спустя несколько месяцев учёный Шухрат Миталипов, работающий в США, успешно провёл эксперимент по получению стволовых клеток из клонированного человеческого эмбриона. Он использовал ДНК из донорской яйцеклетки, поместил в неё генетическую информацию из клетки кожи, заставляя её делиться с помощью кофеина. Эмбрион развивался 5–6 дней и достиг размера в 120 клеток, после чего Миталипов извлёк из него живые стволовые клетки.
Однако существующие процедуры клонирования считаются неэффективными, и технология клонирования человека пока ещё окончательно не разработана. При этом сторонники этой концепции сталкиваются с множеством правовых, этических и религиозных осложнений. В Австрии, Аргентине, Бельгии, Бразилии, Дании, Италии, Канаде, Норвегии, Португалии, России, Финляндии, Франции, Германии, Швейцарии, Швеции, Японии и в ряде других стран установлен запрет на проведение экспериментов, связанных с клонированием человека.
В настоящее время продолжаются исследования и разработки в области клонирования, чтобы найти ему оптимальное применение в медицине и минимизировать негативные последствия.
Текст: Валентина Анисимова
Визуал: Наталья Сушилина