Клонирование изобрели в СССР

История клонирования началась около 4 тыс. лет назад, когда неизвестные гении заметили, что растения можно размножать с помощью отростков, черенков, усиков и клубней - дочернее растение получает все гены растения-родителя в неизмененном виде. Однако термин "клонирование" появился относительно недавно.

В 1963 году британский генетик Джон Бёрдон Сандерсон ХолдейнJohn Burdon Sanderson Haldane изобрел и ввел в употребление слово "клон" (греческое слово, переводится как "ветвь" или "отпрыск"). Любопытно, что впервые оно появилось в его нашумевшей речи с названием "Биологические Возможности Человеческих Существ На Следующие Десять Тысячелетий"Biological Possibilities for the Human Species of the Next Ten-Thousand Years.

Биологи пользуются несколькими определениями термина "клон". Чаще всего под клоном понимают совокупность организмов, появившихся на свет путем внеполового размножения, сохраняющего всю наследственную информацию их единого предка. Клонирование - точное воспроизведение генной структуры того или иного живого объекта в некотором количестве копий. В ходе клонирования воспроизводится именно и только наследственная конституция организма, его генотип. В то же время, клоны вполне могут отличаться как от общего предка, так и друг от друга по своим индивидуальным надгенетическим свойствам (размеры, окраска, восприимчивость к болезням и т.п.). Совокупность таких свойств называется фенотипом; следовательно, при клонировании сохраняется генотип, но не фенотип. Например, овечка Долли отнюдь не была точной фенотипической копией овцы, клетки которой были использованы для ее клонирования. Это естественно, поскольку ее эмбрион развивался совсем в другом окружении, в матке суррогатной матери-овцы. Как известно, Долли постигла ранняя смерть, поскольку она страдала целым букетом патологий, которых не было у ее генетической "родительницы".
Клонирование - универсальный способ размножения бактерий и одноклеточных растений и животных. Главное здесь то, что при клонировании все гены без изменений переходят от предков к потомкам, если не считать случайных мутаций. Напротив, при половом размножении дочерний организм получает половину генов от отца, а половину - от матери. Поэтому клонами нельзя считать даже однояйцевых близнецов - их генотипы, конечно, одинаковы, но все же не совпадают с генотипами родителей.

Первые клоны животных были созданы еще на рубеже 19-го и 20-го столетий. Однако тогдашние методики клонирования можно было использовать лишь в опытах с небольшим числом примитивных живых существ, например, морских ежей и саламандр. Создатели овцы Долли применили куда более универсальный метод ядерного трансфера. В его основе лежит перенос ядра соматической клетки (в случае с Долли это были клетки молочной железы шестилетней беременной овцы) в неоплодотворенную овечью яйцеклетку с удаленным ядром (такие клетки называются энуклеированными). Яйцеклетка, подвергнутая этой операции, после обработки биостимуляторами начинает развиваться согласно генетической программе, записанной в пересаженном ядре. Ученые во главе с Йеном ВилмутомIan Wilmut, которым обязана своим рождением Долли, создали около трех сотен таких яйцеклеток и заставили их развиваться на питательных средах до стадии ранних эмбрионов. Когда эти эмбрионы перенесли в матки взрослых овец, некоторые из них забеременели, а одна (всего одна) благополучно разродилась вполне здоровой, как тогда казалось, ярочкой (прочие клоны оказались нежизнеспособными). К слову сказать, тогда же создатели Долли "изготовили" еще пять с половиной сотен клонов с помощью переноса ядер не "взрослых", а эмбриональных или фетальных клеток. Процент успеха в этих опытах оказался гораздо выше, они привели к рождение семи ягнят.

Метод ядерного трансфера был известен задолго до работ группы Вилмута. Самые ранние исследования в этой области еще в 1940-е годы выполнил на лягушках советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашев. В июне 1948 года он отправил в "Журнал общей биологии" статью с изложением своих результатов, однако ее набор был рассыпан после состоявшейся вскоре сессии ВАСХНИЛ, ставшей победой сторонников народного академика Трофима Лысенко. Поскольку Лопашеву не удалось закончить свои исследования и опубликовать их результаты, пионерами клонирования животных посредством ядерного трансфера стали американские эмбриологи Роберт Уильям БриггсRobert William Briggs и Томас КингThomas King, которые опубликовали свои первые результаты в 1952 году. Бриггс и Кинг пошли по пути Лопашева: они пересаживали ядра эмбриональных клеток лягушки в энуклеированные лягушачьи яйцеклетки. Сначала в их экспериментах на свет появлялись только головастики, однако через несколько лет Бриггс и Кинг добились рождения сформировавшихся лягушек. Английский биолог Джон ГердонJohn Gurdon пошел еще дальше, он первым стал пересаживать в энуклеированные яйцеклетки амфибий ядра из клеток уже не эмбрионов, а взрослых организмов (именно эта техника и привела к рождению Долли). По большей части такие зародыши погибали, но в 1-2% случаев из них получались полностью развившиеся жабы. Впрочем, эти клоны страдали немалым числом дефектов и даже внешне выглядели весьма неважно. Тем не менее, когда Гердон в 1962 году опубликовал свои результаты, средства массовой информации подняли вокруг них большой шум. Именно тогда журналисты и писатели-фантасты впервые заговорили о приближении эры клонирования млекопитающих и даже человека.

Долли отнюдь не была первым млекопитающим, появившимся на свет в результате клонирования с помощью ядерного трансфера. Впервые такой эксперимент двенадцатью годами ранее осуществил датчанин Стин ВилладсенSteen Willadsen. В 1984 году он объявил о рождении овцы, эмбрион которой развился из энуклеированной яйцеклетки с перенесенным эмбриональным ядром, а двумя годами позже - о рождении такой же коровы. Вилладсен работал в коммерческой фирме и потому не публиковал своих результатов в научных изданиях. Однако в кругах специалистов работы датского ученого были хорошо известны и оказали несомненное влияние на Вилмута и его сотрудников. Группе Вилмута впервые удалось клонировать млекопитающее посредством переноса в энуклеированные яйцеклетки ядер, извлеченных не из эмбриональных, а из "взрослых" клеток, в этом и состоит непреходящее значение их эксперимента.

Рождение Долли мгновенно стало всемирной сенсацией прежде всего потому, что оно создало массовые ожидания неизбежного и, возможно, скорого клонирования даже не человеческих эмбрионов, а живых людей. Хорошо известно, что эти прогнозы так и не стали реальностью.

Факты На Тему

Хроника успешного клонирования: 1963 год - карп; 1996 год - овца; 2000 год - макака-резус, свинья; 2001 год - корова, бык- гаур, кошка; 2002 год - мышь; 2003 год - кролик (в Китае был клонирован кролик с помощью хромосом человека), мул, олень, лошадь, крыса; 2004 год - муха-дрозофила. Любопытно, что собаку пока клонировать не удалось, несмотря на многочисленные попытки.

Ныне до 85% всех попыток клонирования эмбрионов животных заканчиваются неудачей. При клонировании овцы Долли ученые пытались добиться успеха 276 раз. При клонировании лошади в одном случае (Италия) потребовалось 328 попыток, в другом (США - Франция) - 400. Любопытно, что после появления клонированных лошадей Североамериканский Жокейский КлубJockey Club of North American запретил использование клонированных лошадей на скачках.

Более трети из числа выживших клонов животных рождается с серьезными расстройствами, угрожающими их жизни. По данным National Academic Press, по состоянию на 2002 год, в мире было клонировано 3 156 эмбрионов овцы - живыми на свет появились лишь 50 клонированных животных. Из 8 600 попыток клонировать корову успехом увенчались 111, из 7 613 попыток клонирования мышей - 54. 78 раз ученые пытались получить клон обезьяны - успеха они достигли лишь в двух случаях.

Клонирование против болезней

Клонирование способно привести к спасению многих людей, которые страдают ныне неизлечимыми болезнями.

Юные эмбрионы могут служить резервуаром особого рода клеток, известных как стволовые. Клетки этого типа отличаются от обычных тем, что они генетически не запрограммированы только на воспроизведение себе подобных. По этой причине стволовые клетки в ходе многократных делений могут превращаться в клетки сразу нескольких типов. Это означает, что такие клетки в принципе можно использовать для восстановления любых специализированных тканей, поврежденных в результате несчастного случая или болезни. Например, сахарный диабет первого рода развивается вследствие гибели специализированных бета-клеток поджелудочной железы, осуществляющих синтез инсулина. Врачи надеются, что это заболевание удастся излечивать посредством подсаживания в поджелуджочную железу стволовых клеток, которые будут превращаться в полноценные бета-клетки. Аналогичным образом пересадка стволовых клеток может стать средством ликвидации травматических разрывов спинного мозга или залечивания участков сердечной мышцы, претерпевших некроз в результате инфаркта.

Сейчас эта возможность многократно подтверждена не только многочисленными опытами на животных, но и целым рядом клинических экспериментов. Например, в 2003 году французские кардиологи сообщили, что им удалось значительно продлить жизнь 72-летнего пациента, перенесшего обширный инфаркт миокарда. В сердце этого больного были подсажены его собственные стволовые клетки. Эта операция улучшила самочувствие пациента и подарила ему еще полтора года жизни. Позднее аналогичные результаты были опубликованы врачами из Соединенных Штатов, Бразилии, Австралии и ФРГ. Японские ученые объявили о разработке методики выращивания из человеческих стволовых клеток фрагментов роговицы глаза, а израильские - кровеносных сосудов. Впрочем, необходимо подчеркнуть, что лечебное использование стволовых клеток пока что проводится "наощупь", и многие подобные эксперименты оказались неудачными. Тем не менее, биологи и врачи все же видят в стволовых клетках едва ли не самое мощное оружие медицины 21 века.

Стволовые клетки можно извлекать из различных источников. Например, костный мозг взрослого человека содержит кроветворные стволовые клетки, из которых возникают эритроциты и прочие клетки крови. В костном мозгу также найдены стволовые клетки иного типа (их называют мезенхимальными), которые могут превращаться в клетки жира и костной ткани. Однако в терапевтическом плане наиболее перспективны стволовые клетки, извлеченные из юных эмбрионов. Эмбрион пяти-шестидневного возраста, так называемая бластоциста - крошечный полый пузырек, заключенный в оболочку. Клетки оболочки со временем дают начало плаценте, а клетки внутренней массы бластоцисты - всем без исключения органам плода. Таким образом, бластоциста скрывает в себе стволовые клетки, каждая из которых способна дать начало любому семейству специализированных клеток. Стволовые клетки уже сформировавшегося организма не столь универсальны и поэтому обладают меньшим лечебным потенциалом.
Эмбриональные стволовые клетки человека впервые удалось выделить и размножить сравнительно недавно, в 1998 году. В настоящее время в различных лабораториях мира имеются многие десятки, если не сотни жизнеспособных колоний таких клеток. Почти все эти колонии (их также называют линиями) созданы посредством культивирования стволовых клеток, извлеченных из избыточных эмбрионов, полученных с помощью искусственного оплодотворения. Такие эмбрионы в изобилии "добывают" в клиниках по лечению бесплодия, однако часть их всегда остается неиспользованной. Следовательно, методики терапевтического применения эмбриональных стволовых клеток в принципе можно отрабатывать, используя такие колонии.

Как известно, человеку нельзя просто так пересаживать донорские органы или ткани, поскольку они будут отвергнуты его иммунной системой. Именно поэтому в процессе подготовки к подобным операциям больным вводят специальные препараты для подавления иммунитета. Такая угроза возникает и при трансплантации "чужих" стволовых клеток, даже эмбриональных. Степень этой опасности пока точно не известна, однако ее ни коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Поэтому идеальным решением было бы извлечение стволовых клеток из бластоцист, содержащих генетический материал самого пациента. Такие бластоцисты как раз и можно получать посредством клонирования. Таким образом, терапевтическое клонирование - это создание эмбрионов по генетической мерке потенциального пациента.

Первый такой эксперимент по клонированию человеческих эмбрионов осуществили в 2001 году сотрудники американской биотехнологической компании Advanced Cell Technology. Они ввели ядра в энуклеированные яйцеклетки и заставили их делиться, однако не смогли довести до стадии бластоцист. Куда дальше пошли исследователи из сеульского Национального Университета. Они смогли вырастить клонированные человеческие эмбрионы недельного возраста, иначе говоря, настоящие бластоцисты. В самой успешное серии опытов они получили 19 бластоцист из 66 клонированных яйцеклеток - 29% удачных исходов. Однако при всем этом южнокорейским ученым удалось создать только одну колонию размножающихся стволовых клеток, хотя они рассчитывали получить не менее двух десятков таких линий. И дело не только в технических сложностях - многие клонированные эмбрионы отличались генетическими дефектами. Исход этого эксперимента наглядно показывает, что на пути к терапевтическому клонированию еще придется преодолеть множество препятствий.

Washington ProFile