1
1
ГБОУ ВПО ТЮМГМУ
Клонирование человека и отношение общества к данному научному направлению
Кайгородцев М.А.
Тюмень, Россия
Введение
С древних времен человека интересовало создание подобного себе неестественным путем. Люди проводили эксперименты, никак не связанные с наукой, теша себя мыслью, что когда-нибудь он сможет создать точную копию себя.
Сейчас наука шагнула далеко вперед. Развивается молекулярная генетика, позволяющая культивировать «в пробирке» клетки и даже ткани животных. Появилась возможность генной терапии некоторых заболеваний человека, а последнее десятилетие XX века ознаменовалось еще одним важным событием - достигнут огромный прогресс в клонировании животных из соматических клеток.
Разработанные методы клонирования животных пока не идеальны. Главной проблемой (кроме высокой сложности клонирования) является высокая смертность плода. Однако, по результатам опроса, около 7% граждан США согласились бы участвовать в экспериментах по клонированию.
Вместе с тем, многие ученые, политики и другие граждане выступают против клонирования.
В своей работе я хочу осветить методы клонирования и проблемы, связанные с ним.
1. Клонирование
Клонирование - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных.
Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях.
Клонирование широко распространено в природе у различных организмов. У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного размножения. У животных клонирование происходит при амейотическом партеногенезе и различных формах полиэмбрионии. Так, среди позвоночных известны клонально размножающиеся виды ящериц, состоящие из одних партеногенетических самок. У человека естественные клоны -- монозиготные близнецы.
Наибольшее внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии. Создавая особые условия и вмешиваясь в структуру ядра клетки, специалисты заставляют её развиваться в нужную ткань или даже в целый организм. Допускается принципиальная возможность воспроизведения даже умершего организма, при условии сохранения его генетического материала.
Целью клонирования является получение потомства, генетически идентичного той особи, ядро которой было взято для клонирования. Как известно, ядро клетки содержит информацию (ДНК), определяющую основные характеристики растения или животного. Помимо этого, ДНК, содержащаяся в митохондриях клетки, является совершенно самостоятельной и не зависит от хромосомной ДНК.
2. Эксперименты по клонированию
Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х годов английским эмбриологом Дж. Гордоном в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика. Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток. Результат эксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных.
Клонирование животных возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери.
В 1984 году впервые было создано животное благодаря ядерному переносу. Эксперимент провел датский ученый Стин Вилладсен, используя клетки эмбриона ягненка. Результатом эксперимента стало рождение трех живых ягнят. Очень похожие эксперименты были проведены также и на коровах. Ученый проводил эксперименты по созданию химер, животных, которые были наполовину овцы, наполовину коровы. О личности ученого его коллега, доктор Эндрю Уотсон, с которым Вилладсен работал некоторое время отзывался о нем так: «Он не следует бездумно какому-то существующему пути, а прокладывает свой собственный. Он устанавливает правила и тенденции».
Его эксперименты с химерами в Кембридже были весьма успешными, однако в 1985 году Вилладсен снова разочаровывается и покидает Англию и иеряеи след своих творений. Он подозревал, что, как и большинство созданных животных, они были в конечном итоге убиты. Но его работа не осталась незамеченной. Она заставила обратиться к клонированию еще неизвестно тогда ученого Иэна Уилмута, человека, создавшего Долли.
Попытки создать полноценные клоны теплокровных животных предпринимались ещё до успеха с Долли. Среди таких -- получение овец
Меган и Мораг, созданных той же группой исследователей. Но, в отличие от Долли, эти овцы были получены из эмбриональных клеток. Статья о них была опубликована в журнале Nature в 1996 году. Тот эксперимент был важным шагом на пути к получению полноценного клона из взрослых животных.
Долли -- первое теплокровное животное, которое было получено из ядра взрослой (соматической), а не половой или стволовой клетки. В естественных условиях каждый организм сочетает генетические признаки отца и матери. В случае с Долли генетический «родитель» был только один -- овца-прототип.
В ходе эксперимента одна из соматических клеток (замороженная клетка вымени) уже умершей к тому времени овцы послужила источником генетического материала, который был соединён с половой клеткой другой овцы. Собственный генетический материал из последней был полностью удалён. Сформированная таким образом яйцеклетка, содержащая генетический материал только первой овцы, была выношена овцой-суррогатной матерью. В результате родился ягнёнок, ставший известным как Долли. И была доказана возможность клонирования теплокровных животных, включая и уже умерших, если от них остался необходимый генетический материал.
В ходе эксперимента по получению Долли в 277 яйцеклеток были перенесены ядра, взятые из вымени животного-донора. Примерно десятая часть из них развилась до состояния эмбрионов. И из этих 29 эмбрионов выжил только один. Пресса объявила о её рождении лишь через 7 месяцев -- 22 февраля 1997 года. Это время было необходимо исследователям для того чтобы получить патент. Технология переноса генетической информации, использованная при клонировании Долли, стала известна как перенос ядра. Долли жила как самая обычная овца. Умела выпрашивать лакомство у людей и родила шестерых ягнят. 14 февраля 2003 на седьмом году её жизни Долли пришлось усыпить. Причиной послужили прогрессирующее заболевание лёгких, вызванное ретровирусом JSRV, и тяжёлый артрит.
После эксперимента с Долли множеством ученых были проведены эксперименты по клонированию млекопитающих, в 1997 году на свет появился первый клон примата. Клонирование идентичных приматов уменьшило бы количество необходимых для научных исследований животных. Из 29 эмбрионов два смогли развиться, в итоге родились две обезьяны, Нэти и Дитто.
За последние 50 лет ученые смогли клонировать довольно много видов животных: кошек, собак, быков, крыс, кроликов, оленей. Считается, что таким способом можно предотвратить вымирание редких видов, возможно, даже возродить некоторые из уже вымерших. Так, например, ведутся исследования по генетической реконструкции птицы додо, маврикийского дронта.
Наиболее близко ученые подошли к клонированию странствующего голубя, вымершего больше ста лет назад. Бен Новак разработал план, согласно которому может получиться существо, которого нет на планете уже долгое время. Он собирается секвенировать геномы полосатохвостого и странствующего голубей и найти существенные различия между ними. Изменить ДНК зародышевой клетки полосатохвостого голубя, чтобы она соответствовала ДНК странствующего голубя. Пересадить эту клетку какомунибудь другому голубю, с которым удобно работать в лаборатории.
Понадеяться на то, что клеточка попадёт в гонады эмбриона этого голубя. Вырастить пару таких эмбрионов и заставить их спариться. Их потомком и станет странствующий голубь.
3. Клонирование человека
Клонирование человека -- прогнозируемая методология, заключающаяся в создании эмбриона и последующем выращивании из эмбриона людей, имеющих генотип того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего.
Клонирование человека является производством генетической копии какого-то другого человека. Ядро, или центральная часть клетки, содержит большую часть своего генетического материала.
В клонировании, ядро клетки тела (например, клетки кожи) используется для замены ядра неоплодотворенной яйцеклетки. При активации эмбриона создается клон, который является двойником человека, от которого ядро было взято.
На 2016 год нет документально подтвержденных свидетельств удачного клонирования человека. Однако, согласно заявлениям некоторых людей, клонирования человека все же были проведены. Так в 2002 году представители компании Clonaid сообщили о появлении на свет здорового клона человека. По утверждению Бриджит Буаселье, руководителя компании Clonaid, 26 декабря посредством Кесарева сечения на свет появилась девочка, названная Евой, которая является первым человеческим клоном. На следующий день Буаселье выступила на пресс-конференции в Голливуде, Флорида, где заявила, что ребёнок "чувствует себя очень хорошо". Вес новорожденной составляет около 3,1 кг, и девочка является клоном женщины 31 лет, муж которой бесплоден. Место рождения ребёнка, а также местонахождение и личность его родителей неизвестны. Глава Clonaid уверенно заявила, что общественность в праве считать её и представляемую ней компанию мошенниками, однако уже через неделю будут получены результаты лабораторных тестов, которые должны подтвердить генетическую идентичность новорожденной и её 31-летней "матери-донора". Но данных о генетических исследованиях так и не последовало, так что говорить о реальности данного случая клонирования человека невозможно.
В Беларуси в городе Полоцке, являющегося историческим центром страны, учёные Полоцкого государственного университета выработали методику клонирования человека (метод «переноса ядра»). Стадии развития эмбриона в течение трёх лет успешно фиксировались и в данный момент проводятся закрытые исследования по развитию плода.
Наиболее успешным из методов клонирования высших животных оказался метод «переноса ядра». По мнению учёных, эта техника является лучшей из того, что мы имеем сегодня, чтобы приступить к непосредственной разработке методики клонирования человека.
Более ограниченным и проблематичным выглядит метод партеногенеза, в котором индуцируется деление и рост неоплодотворённой яйцеклетки, даже если он будет реализован, то позволит говорить только об успехах в клонировании индивидов женского пола.
4. Методы клонирования
Методы трансплантации ядер
В нашей стране Б. В. Конюховым и Е. С. Платоновым в 1985 г. был разработан метод менее травматического переноса ядер методом микроманипуляции. Он протекает в два этапа: сначала тонкой микропипеткой прокалывают зоны пеллюцида и плазматической мембраны и извлекают пронуклеусы, а затем другой пипеткой, большего диаметра (12 мкм) в то же отверстие вводят диплоидное ядро донора. В этом случае меньше травмируется цитоплазма зиготы и транспортируемое ядро донора.
Трансплантация ядер может осуществляться и другим способом, с использованием цитохалазинов (веществ, синтезируемых грибами).
Цитохалазин-В разрушает структуру микрофиламентов и способствует уникальному расположению ядра. Ядро остается соединенным с клеткой тоненьким стебельком цитоплазмы. При центрифугировании этот мостик разрывается, образуются безъядерные клетки (цитопласты) и кариопласты, представляющие собой ядра, окруженные тонким слоем цитоплазмы и цитоплазматической мембраной. Цитопласты отделяют от интактных клеток в градиенте плотности. Они сохраняют способность прикрепляться к поверхности культурального сосуда и могут быть использованы для слияния с кариопластами других клеток с целью получения жизнеспособной клетки.
Методы выделения кариопластов несколько сложнее и включают в себя ряд операции по центрифугированию, разделению в градиенте плотности и т.д. В некоторых случаях к смеси клеток и кариопластов добавляют частицы тантала диаметром 1 - 3 мкм. Они проникают в клетки и никогда в кариопласт, поэтому более тяжелые клетки осаждаются быстрее кариопластов.