ТЕКСТЫ КНИГ ПРИНАДЛЕЖАТ ИХ АВТОРАМ И РАЗМЕЩЕНЫ ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ
7.3.4. Генетическое клонирование
.
7.3.4. Генетическое клонирование
— получение генетически идентичных копий из одной клетки.
Бактерии, простейшие размножаются делением клеток — пример природного
клонирования, ибо их размножение не связано с рекомбинированием генетического
материала. Черенки и отводки растений, способные к регенерации фрагменты червей
– также примеры природных клонов. Естественные клоны высших животных и человека
– однояйцевые близнецы (результат разделения одной оплодотворенной яйцеклетки).
В искусственных условиях растительные клетки удалось клонировать в 60-е годы
Мельхерсу в Западной Германии и Р.С. Бутенко в СССР. Метод основан на снятии
клеточной стенки с растительных клеток (получение протопластов). Их обработка
растительными гормонами позволяет получить скопление неограниченно делящихся
клеток (каллус), генетически идентичных исходно взятой клетке. Далее из каждой
клетки каллуса можно регенерировать (также путем гормональной стимуляции)
растение — генетическую копию того, у которого изъяли клетку.
Одна из основных трудностей при попытках генетического
клонирования многоклеточных организмов, и в особенности животных, заключается
в том, что их клетки в большинстве случаев уже на ранних стадиях эмбрионального
развития сильно дифференцированы — т.е. специализированы на выполнении своей
функции (так, клетка печени отличается от нервной клетки того же индивида), и
не функционирующая часть генетической информации инактивирована или даже
необратимо утрачена. Несмотря на это, в 1969 г. Гёрдону с сотрудниками удалось клонировать лягушек, причем в яйцеклетку (из которой предварительно удалили
собственное ядро) пересадили ядро с генетическим материалом клетки кожи
зародыша другой лягушки. Клетки кожи уже были дифференцированными, однако опыты
прошли успешно: была получена лягушка — точная генетическая копия той, у
которой взяли клетку кожи. Важную роль в развитии метода клонирования сыграли
опыты по культивированию в пробирке, вне организма, так называемых стволовых
клеток. Эти клетки мало дифференцированы (и потому несут полный или почти
полный набор генов для всего организма) даже у взрослого индивида. В 90-е годы
получены стабильные культуры стволовых клеток мышей, хомяков, крыс, норок, овец
и других животных.
Процедура клонирования животных в типичном случае
складывается из следующих основных этапов (Рис. 17):
Культивирование стволовых или эмбриональных (зародышевых)
клеток;
Извлечение ядра из культивируемой клетки (с помощью
микропипетки);
Перенос ядра (с небольшим количеством околоядерной
цитоплазмы) в неоплодотворенную яйцеклетку, из которой предварительно
извлечено собственное ядро;
Выращивание эмбриона, получившегося из яйцеклетки с «чужим»
ядром; имплантация этого эмбриона, если он успешно развивается, в матку
приемной матери;
Если удалось получить живую молодую особь, необходимо
удостовериться, что она действительно представляет собой клон. Используют
характерные признаки-маркеры (например, клонированные лягушки Xenopus laevis
все были светлой окраски, как и особь – донор ядра; яйцеклетка же была взята у
особи темной окраски) или, что более точно, исследуют ДНК (анализ
микросаттелитов, метод генетических отпечатков пальцев, см. ниже).
Кульминацией этих исследований было получение Яном Вильмутом
и его коллегами в Шотландии (23 февраля 1997 г.) ягненка Долли — генетической копии своей матери, у которой генетическая информация была взята из клетки
молочной железы (Рис. 18). Этот генетический материал был пересажен в лишенную
собственного ядра яйцеклетку другой овцы; полученный из такой яйцеклетки
зародыш был выношен третьей овцой. В дальнейшем, кроме Долли, клонированы овцы
Олли, Полли (и др.) а также свиньи и коровы. Правда, доля успешных результатов
в этих опытах была весьма невелика. В случае млекопитающих, если использовать
ядро клетки взрослого животного (как в примере с овцой Долли), вероятность
рождения живых детенышей-клонов оценивают в 0,1—1% от числа попыток[106]. Что касается самой Долли, то
она была единственным положительным результатом в серии из примерно 270
попыток.
Низкую вероятность успешного клонирования связывают с
изменениями в хромосомах в процессе взросления организма. Речь идет, в
частности, о
(1) генетическом импринтинге (не путать с импринтингом в поведении, см. раздел
5) – необратимом «выключении» некоторых генов по истечении ранних стадий
эмбрионального развития; (2) переходе в неактивное состояние одной из двух
Х-хромосом в соматических (неполовых) клетках. В настоящее время в разных
лабораториях ведутся работы в направлении преодоления подобных трудностей.
Кроме того, современная теория старения (Хейфлик, Оловников и др.) связывает
этот процесс на клеточном уровне с поэтапным «скусыванием» незначащих (не
несущих функционально важной информации) концевых участков хромосом – теломер
— в ходе последовательных клеточных делений. Отсюда следует, что ядро клетки
из взрослой овцы, взятое для клонирования Долли (Полли, Олли и др.), должно
иметь хромосомы с более короткими теломерами, чем ядро нормально
оплодотворенной яйцеклетки. Не выглядит ли овца Долли «старше своих лет»?
Несмотря на некоторую противоречивость сведений, ученые склоняются к
отрицательному ответу; овечка Долли не отличается по виду от ее неклонированных
сверстниц.
Учитывая эти факты, отечественный генетик М.А. Асланян и
другие генетики не видят теоретических препятствий к клонированию людей.
Правда, возможны значительные экспериментальные трудности, связанные с особо
«капризным характером» клеток человека по сравнению с клетками многих видов
животных. Все это может отодвинуть на некоторое время перспективу клонирования
человека, однако данная возможность все равно остается весьма соблазнительной.
Сам Вильмут высказался против клонирования человека, подобные эксперименты
были первоначально запрещены в Великобритании и рекомендованы к запрету
Декларацией ЮНЕСКО («Геном человека и права человека») от 11 ноября 1997 г. В США не введено подобного законодательного запрета, однако государство отказывается
финансировать соответствующие исследования. Великобритания впоследствие
ослабила запрет, разрешив работы с человеческими эмбрионами, но лишь при
условии, что они не должны развиваться более 14 дней.
Большую тревогу вызывает возможность получения генетических
копий человеческих индивидов, так что обычный способ размножения станет
немодным, и мир может быть переполнен стандартными клонированными людьми,
отвечающими интересам тех или иных заказчиков. Не будем обсуждать все то, что
уже многократно и красочно описывалась фантастами с начала XIX века, когда был
создан образ Франкенштейна. Интересно, однако, что в 1978 г. Давид Рорвик в США опубликовал (в документальном жанре) книгу «In His Image: The Cloning of a
Man», целью которой было разоблачить материалы о секретном клонировании
богатого человека. Книга вызвала значительный резонанс, но автор не смог
документально подтвердить свои разоблачения, и его сведения были признаны в 1982 г. фальшивыми.
Угроза «клонирования по заказу» с бесконтрольным
распространением в социуме клонов богачей, политиков или иных элитных групп тем
не менее не должна заслонять от нас других аспектов проблемы. Этично ли
запрещать клонирование людей, если эта процедура – единственный шанс для
индивида иметь «генетически родного» ребенка, а не просто усыновленного
приемыша? Воспроизводство путем клонирования может решить проблему в том
случае, если один из партнеров имеет тяжелое наследственное заболевание, поскольку
дает возможность другому партнеру передать свои гены потомству. Поэтому в ряде
стран, включая Израиль, считается достаточным строго контролировать, а не
запрещать исследования по клонированию
Известны также дебаты о возможности изготовления многочисленных
копий «запасных органов» того или иного индивида. Означает ли это, что мы
вправе — подобно выращенным недавно безголовым тритонам — культивировать в
лаборатории безголовых людей как запас органов и тканей для трансплантаций?
Сторонники терапевтического применения метода клонирования,
однако, подчеркивают, что во многих случаев достаточно клонировать не целые
органы, а ткани. Для этой цели в человеческую яйцеклетку трансплантируют ядро
стволовой клетки пациента, нуждающегося в пересадке ткани (например, если его
собственная печеночная или костномозговая ткань не справляется со своими
функциями). Получают эмбрион, чье развитие прерывают на ранней стадии,
воздействуя на него сигнальными веществами, превращающими эмбриональные клетки
в дифференцированные клетки, соответствующие интересующей нас ткани. Например,
сигнальный агент активин ведет к трансформации клеток раннего эмбриона в
различные функционирующие ткани, в зависимости от добавленной концентрации
этого белка. В последующем тканевую массу пересаживают в организм пациента, у
которого взяли ядро для клонирования. К числу ожидаемых при терапевтическом
клонировании тканей трудностей принадлежит угроза превращения пересаженной
ткани в бесконтрольно растущую злокачественную опухоль. Эта угроза может быть существенно
ослаблена, если в клонированные клетки ввести гены, ограничивающие количество
клеточных делений.
Более важны на сегодняшний день биоэтические и
биополитические проблемы, хотя при клонировании тканей они стоят менее остро,
чем при клонировании с целью получения целых человеческих индивидов. Запрет на
терапевтическое клонирование в некоторых странах обусловлен тем, что
клонирование ткани включает этап выращивания человеческого эмбриона –
потенциального индивида – только ради того, чтобы далее использовать его клетки
в лечебных целях. Итак, в самом начале губится человеческая жизнь. Впрочем,
вопрос о моменте, начиная с коего эмбрион имеет статус человека с юридическими
правами, решается различными авторами по-разному, что зависит от их религиозных
и философских воззрений. Католицизм настаивает на полностью человеческом
статусе эмбриона с момента оплодотворения (или его аналога) и потому выступает
за запрет не только клонирования, но и абортов. Приверженцы ислама и иудаизма,
однако, полагают, что эмбрион приобретает статус человека несколько позже.
Византийские православные философы в Средние Века считали, что разумная душа
вселяется в зародыш на сороковой или восьмидесятый день, в зависимости от пола
эмбриона. Как уже указывалось, британское законодательство ныне заняло
компромисную позицию (запрет с 14 дня). Проблемы юридического статуса зародыша
существуют, естественно, не только в случае клонирования, но и при любом другом
терапевтическом использовании эмбрионального материала (например, фибробласты
используют при лечении болезни Альцгеймера).
Как один из возможных путей обхода указанных проблем
рассматривается терапевтическое применение животных яйцеклеток с
имплантированным человеческим ядром. Помимо возможных и в этом случае
серьезных этических вопросов, такое клонирование пока терпит экспериментальные
наудачи. Например, все (кроме одного) зародыши, полученные из коровьих
яйцеклеток с человеческими ядрами, погибли до 5 клеточного деления. На этапе 5 клеточного деления (32-клеточный зародыш) погибли также эмбрионы, полученные в
результате имплантации ядер из клеток человеческого плода в яйцеклетки свиньи,
предварительно лишенные собственных ядер. Участники данного проекта по
клонированию – австралийская фирма Stern Cell Science и американская компания
Biotransplant обратились с просьбой о выдаче им патента на их разработку в
Европейскую Патентную Службу (ЕРА). В выдаче патента им было отказано по этическим
соображениям, ибо патентирование системы, включающей элементы человеческого,
противоречит «нормам морали»[107].
Метод клонирования в приложении к животным и растениям может
быть направлен на получение и поддержание в чистом виде элитных сортов и пород.
Можно выращивать, например, клонированных коров, заведомо свободных от прионов
(возбудителей «коровьего бешенства»). Как и генноинженерные разработки,
клонирование вызывает угрозу стандартизации генетического материала, так что
клонированные сорта или породы могут стать более чувствительными к различным
заболеваниям.
Клонирование животных сочетается во многих экспериментах с
изменением их генов путием модификации ДНК. Например, предполагают клонировать
свиней, у которых выведен из строя ген a-1,3-галактозилтрансферазы. Этот ген
обусловливает синтез продуктов, обусловливающих быстрое отторжение тканей или
органов свиньи иммунной системой человека. Клонированные свиньи, лишенные a-1,3-галактозилтрансферазы, могут найти терапевтическое применение в целях
ксенотрансплантации – пересадки органов или тканей этих животных человеческим
индивидам.
Благородной с точки зрения биополитики – хотя уязвимой с
биоэтических позиций — задачей представляется сохранение путем клонирования
редких и исчезающих биологических видов, занесенных в Красную книгу. В последние годы для этой цели осваивается межвидовое клонирование. Так, в лаборатории
фирмы Advanced Cell Technology (ACT, США) ядро клетки кожи гаура (редкого,
исчезающего вида диких быков Южной Азии) пересадили в яйцеклетку обычной
коровы; полученный эмбрион имплантирован в матку коровы, служащей «суррогатной
матерью». Данный метод клонирования предполагается использовать для сохранения
других вымирающих ныне видов жтвотных. В зоопарке Сан-Диего в США
поддерживается коллекция из 4000 образцов тканей представителей различных
видов. Наконец, если останки доисторических животных (растений) содержат ДНК,
то аналогичным путем возможно почти буквальное воспроизведение основной идеи
фильма «Парк Юрского периода» — клонирование этих вымерших форм биоса.
Например, планируют клонирование испанского вида горной козы, последний
экземпляр которой умер в январе 1999 г. Однако сохранились консервированные
клетки, которые и предполагают использовать генетики. Против сохранения
биологических видов (и восстановления вымерших форм) путем клонирования
выдвигается возражение, что этот метод отвлечет внимание людей от обычных
мероприятий по защите био-разнообразия, заботе о еще живущих и размножающихся
естественным путем формах биоса планеты Земля. Критики также сомневаются, что
фирмы типа АСТ искренни в намерении спасти виды из Красной книги. Эти бизнесмен,
возможно, просто хотят продемонстрировать изумленному миру мощь своих
технологий и добиться выгодных позиций на международном рынке. Как мы уже
видели, для этих целей порой предпринимаются даже нелепые с точки зрения
здравого смысла (и кощунственные с религиозной точки зрения) шаги типа введения
гена человеческого гормона роста в геном лабораторных мышей.
.
