Изобретая клонов

Время прочтения: 33 минуты

22 февраля 1997 года мир узнал о Долли — здоровой и полностью дееспособной генетической копии овцы. Она стала первым млекопитающим, для клонирования которого не использовались половые или стволовые клетки. В рубрике  «Имени языка Эйнштейна» рассказываем, как появилась на свет самая известная овца в истории науки и на каком этапе находится клонирование сегодня.

Что такое клонирование?

Клонирование — это процесс, при котором создается отдельный организм с идентичной или практически идентичной ДНК живого существа.

В лабораторных условиях клонирование проходит по следующему принципу:

• из оплодотворенной клетки (зиготы) удаляется ядро, хранящее в себе ДНК;
• из клетки взрослой особи также удаляют ядро и перемещают его в зиготу;
• новообразовавшуюся клетку имплантируют в матку самки клонируемого вида и ожидают естественных родов.

Процесс достаточно сложный и затратный, при этом его успешность достигается не более чем в 15% случаев. Однако ученые продолжают исследовать клонирование и применять его в различных целях.

 В 1891 году немецкий эмбриолог Ханс Дриш разделил клетки зародыша морского ежа и получил два генетически идентичных организма, доказав тем самым возможность искусственного получения близнецов.

В результате эксперимента Роберта Бриггса и Томаса Дж. Кинга в 1952 году появились первые клонированные организмы. Американцы создали генетические копии лягушек с помощью стволовых клеток эмбрионов земноводного. 

Схема эксперимента Бриггса и Кинга. Источник: biomolecula.ru

Для воссоздания первых млекопитающих ученые также использовали именно эмбриональные стволовые клетки. Так в 1984 году датский биолог Стин Вилладсен клонировал овцу из клеток эмбрионов. Во взрослые особи клоны не выросли, но эксперимент послужил опорой для будущих открытий. А в 1987 году группа советских ученых копировала мышь, пересадив ядро эмбриональной клетки в неоплодотворенную яйцеклетку. 

Первая клонированная мышь в Советском Союзе. Источник: bezopasnik.info

В чем же тогда феноменальность овечки Долли, если она была далеко не первой клонированной особью? 

Двое: овечка и ее клон

Эксперимент по созданию клона овечки действительно можно считать новаторским. За работу взялись шотландский биолог Ян Вилмут и его коллеги из Рослинского института. Их идея заключалась в том, чтобы вырастить особей из клеток взрослого животного, тогда как до этого клонирование проводилось исключительно из клеток эмбрионов.

Долли уникальна еще и тем, что у нее сразу три «мамы» и ни одного «папы». От одной самки была взята неоплодотворенная яйцеклетка (из которой изъяли ядро с генетической информацией). От другой — ядро, которое извлекли из клетки молочной железы. Образовавшаяся яйцеклетка с «новым» ядром была подсажена третьей самке, суррогатной матери, которая выносила плод. 

Схема клонирования Долли. Источник: rbc.ru

За два года исследований ученые предприняли около 300 попыток клонирования организма, сформировали 29 эмбрионов, 28 из которых прожили не больше шести дней. Лишь одному ягненку суждено было родиться и стать известным на весь мир.

Овечка появилась на свет 5 июля 1996 года под лабораторным номером 6LL3. Позже ученые решили дать ей настоящую кличку. Так как овца была получена из клеток вымени, исследователям показалось забавным назвать ее в честь популярной в те годы американской кантри-певицы Долли Партон, которая часто акцентировала внимание на своем пышном бюсте.

Необходимо было получение патента, поэтому мировая общественность узнала о рождении чуда природы лишь спустя 7 месяцев — 22 февраля 1997 года. Новость мгновенно облетела весь мир и стала сенсацией, приводящей одновременно в восторг и волнение. Сотрудники Рослинского института рассказывали, что за первую неделю всеобщей известности им позвонили более 3000 человек, чтобы расспросить об опыте. При этом вопросы часто сводились к возможным перспективам: как человек воспользуется новой технологией?

Долли на обложке журнала Time. Источник: time.com

14 февраля 2003 года, на седьмом году жизни, овечку пришлось усыпить. Долли страдала прогрессирующим заболеванием легких и тяжелым артритом, развившемся из-за постоянного пребывания в ограниченном пространстве (из соображений безопасности на открытом выпасе овца бывала редко). Однако позднее ученые констатировали, что и само клонирование стало одной из основных причин ранней кончины Долли: ее теломеры изначально были короткими.

В среднем овцы живут 10–12 лет, но генетический возраст Долли при рождении был равен возрасту донора — шестилетней овцы, клетка молочной железы которой использовалась при клонировании.

За свою непродолжительную жизнь Долли принесла шестерых ягнят, которые были зачаты естественным путем от барана Дэвида и оказались полностью здоровы. Изучение особенностей организма Долли продолжились и после ее смерти, что позволило создать обширную научную базу о первом подобном опыте клонирования.

Сегодня любой желающий может увидеть результат клонирования своими глазами: чучело Долли представлено в Национальном музее Шотландии в Эдинбурге. 

Ян Вилмут и чучело Долли. Источник: mavink.com

По стопам Долли

С момента рождения знаменитой овечки клонирование прошло долгий путь. С внедрением новых технологий методы совершенствуются, а ученые находят новые области применения.

Генетики надеются, что клонирование поможет сохранить исчезающие виды животных. Так в 2020 году родился клон лошади Пржевальского — последнего вида диких лошадей. В том же году на свет появился и клонированный черноногий хорек, который в США находится под угрозой исчезновения. Однако экологи пока не считают клонирование эффективным методом сохранения видов. Это все еще недостаточно результативный процесс, к тому же не защищающий особей от первопричин их исчезновения — охоты и разрушения среды обитания. 

Первый клон лошади Пржевальского. Источник: medialeaks.ru

Некоторые ученые идут в своих планах еще дальше и собираются с помощью клонирования возродить вымершие виды. В 2021 году биологи восстановили ДНК трех мамонтов из сибирской вечной мерзлоты, чей возраст превышал миллион лет. Теперь основная задача — найти самку слона, которая сможет выносить и родить мамонтенка. Также ученые задаются вопросом, насколько уместно воспроизводить особь, жизнедеятельность которой проходила в климате и экосистеме, кардинально отличных от современных.

Искусственное оплодотворение в сельском хозяйстве считается более эффективным, чем традиционное спаривание. Фермеры могут использовать технологии клонирования для увеличения производительности сельскохозяйственных животных.

Такая вспомогательная репродукция дает полный контроль над наследственностью потомства, позволяет воспроизводить особей наиболее устойчивых к заболеваниям или дающих лучшее мясо и молоко.

Например, российская компания «Артэмбриоген» (резидент научного комплекса «Сколково») разработала методику «генетического лифта», по которой создаются стада сельскохозяйственных животных с лучшей генетикой и высокими производственными показателями, притом этото способ в несколько раз быстрее традиционных методов селекции.

Нередкими становится случаи и коммерческого клонирования. Владельцы домашних животных обращаются в лаборатории, чтобы ученые создали копию их питомца. На данный момент только четыре компании в мире проводят подобные процедуры, а цена за создание клона начинается от 35 000 $. Американская певица Барбра Стрейзанд не смогла смириться со смертью своей собаки Саманты редкой породы котон-де-тулеар и обратилась в техасскую компанию по клонированию домашних животных ViaGen Pets. В результате на свет появились две маленькие копии Саманты — Вайолет и Скарлетт. 

Клоны Саманты. Источник: vc.ru

Может ли у меня появиться клон?

При таком стремительном развитии методов клонирования логично назревает вопрос: не стоит ли человечество на пороге создания себе подобных? Можно ли уже сейчас вырастить клона человека?

Технически для этого нет никаких препятствий и ученые предполагают, что с большой вероятностью в лабораторных условиях удастся воссоздать человеческую копию. Однако нельзя предугадать, какое состояние здоровья будет у клона, чему его организм будет подвержен. Кроме того, тема клонирования человека поднимает большой пласт этических вопросов и часто осуждается из-за социальных, психологических и физиологических рисков.

Исследователи выделяют два возможных вида человеческого клонирования: терапевтическое и репродуктивное. Первый подразумевает клонирование клеток для трансплантации, лечения поврежденных нервных клеток и в других целях. Предполагается, что клонированные клетки не будут отторгаться организмом пациента, потому что полностью совпадают с его собственными. 

Для создания идентичной копии человека необходимо уже репродуктивное клонирование. Для получения яйцеклеток используют соматические клетки, из которых может развиваться полноценный организм. По некоторым теориям, этот метод мог бы быть применим для улучшения генетического потенциала общества за счет клонирования людей, которые добились успехов в разных сферах жизни. Но в реальности клон — лишь генетическая копия организма, но не личности.

В 1997 году ЮНЕСКО запретила клонирование человека «в целях воспроизводства человеческой особи» и предписала государствам строго контролировать опыты в этой области. Несмотря на возможные положительные перспективы, клонирование все же считается негуманным методом и запрещено во многих странах. 

Так, репродуктивное клонирование не разрешено нигде, но работы в области терапевтического клонирования клеток ведутся, например, в Австралии,  Великобритании и США. 

На обложке: овечка Долли. Источник: foto-basa.com