Клонирование организмов - Реферат

В ходе этого незрелая яйцеклетка, имеющая двойной, или диплоидный набор хромосом - носителей наследственной информации - делиться дважды и в результате образуются четыре гаплоидных, с одинарным набором хромосом, клетки. Как же вопреки этой строгой закономерности заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Дело в том, что у растений в отличие от животных по мере их роста, в ходе клеточной специализации - дифференцировки - клетки не теряют так называемые тотипотентные свойства, то есть, не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Значительно усовершенствовав методы извлечения ядер и введения их в клетку, МАКГРАТ и Солтер провели свою серию экспериментов и сообщили, что высокий выход живых мышей они получили, когда в качестве доноров ядер они использовали зиготы, но если донорами были ранние эмбрионы, то реконструированные яйцеклетки, как и прежде, развивались только до стадии бластулы. Авторы использовали для трансплантации ядра клеток, окружающих ооцит (клеток так называемого cumulus oophorus), клеток Сертоли из семенников и клеток, выделенных из мозга.Итак, работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в конце 40-х начале 50-х гг. и продолжаются вот уже более 4-х десятилетий. Но у этого первого успешного эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%) и если учесть высокий процент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный период развития (62%), который в десять раз выше, чем в обычном скрещивании (6%), то встает вопрос о причинах гибели зародышей. В ближайшие годы главная задача исследователей, работающих в области исследования клонирования - это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линий малодифференцированных клеток, характеризующихся высокой скоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное и нормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не только морфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристик клонированного оргинизма. Известно также, что эмбрион млекопитающего, в том числе и человека на самых ранних стадиях развития, у человека по крайней мере до стадии 8 бластомеров, может быть без видимых отрицательных последствий разделен на отдельные бластомеры, из которых при определенных условиях могут развиться идентичные по своему генотипу особи, по аналогии с однояйцовыми близнецами, то есть из одного 8-клеточного эмбриона могут родиться 8 мальчиков или девочек абсолютно идентичных.

Содержание

Введение

Клонирование растений

Клонирование Шелкопряда

Эксперименты

Клонирование человека

Заключение

Определения

Список используемой литературы

Проблема клонирования животных приобрела в последнее время не только научное, но и социальное звучание, поэтому оно широко освещается в СМИ, зачастую некомпетентными людьми и с непониманием сути проблемы. В связи с этим возникает необходимость осветить положение дела.

Термин клон происходит от греческого слова «klon», что означает веточка, побег, отпрыск. Клонированию можно давать много определений, вот некоторые самые распространенные из них, клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путем бесполого размножения, причем потомок при этом генетически идентичен своему предку.

Воспроизводство организмов полностью повторяющих особь, возможно только в том случае, если генетическая информация матери будет без каких-либо изменений передана дочерям. Но при естественном половом размножении этому препятствует мейоз. В ходе этого незрелая яйцеклетка, имеющая двойной, или диплоидный набор хромосом - носителей наследственной информации - делиться дважды и в результате образуются четыре гаплоидных, с одинарным набором хромосом, клетки. Три из них дегенерируют, а четвертая с большим запасом питательных веществ, становится яйцеклеткой. У многих животных она в силу гаплоидности не может развиваться в новый организм. Для этого необходимо оплодотворение. Организм, развившийся из оплодотворенной яйцеклетки, приобретает признаки, которые определяются взаимодействием материнской и отцовской наследственности. Следовательно, при половом размножении мать не может быть повторена в потомстве.

Как же вопреки этой строгой закономерности заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Теоретически решение этой трудной биологической проблемы найдено.

Клонирование растений

Клонирование, прежде всего, изначально относится к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями известно уже более 4 тысяч лет. Начиная с 70-х гг. нашего столетия для клонирования растений стали широко использовать небольшие группы и даже соматические (неполовые) клетки.

Дело в том, что у растений в отличие от животных по мере их роста, в ходе клеточной специализации - дифференцировки - клетки не теряют так называемые тотипотентные свойства, то есть, не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Поэтому практически любая растительная клетка, сохранившее в процессе дифференцировки свое ядро, может дать начало новому оргазму. Эта особенность растительных клеток лежит в основе многих методов генетики и селекции.

При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потокам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Все организмы, входящие в состав определенного клона имеют одинаковый набор генов и фенотипически не различаются между собой.

Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотенстности, и в этом, одно из существенных отличий от клеток растений. Как будет показано ниже именно здесь главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных.

Клонирование шелкопряда

В изобретение клонирования животных, несомненно, надо отдать должное русским ученым. Сто лет тому назад русский зоолог московского университета А.А. Тихомиров впервые открыл, что яички тутового шелкопряда в результате различных химических и физических воздействий начинают развиваться без оплодотворения.

Однако это развитие, названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибли еще до вылупления личинок из яиц. Но это уже была прелюдия к клонированию животных.

БЛ.Л. Астауров в 30-е гг. в результате длительных исследований, получивших мировую известность, подобрал термическое воздействие, которое одновременно активизировало неоплодотворенное яйцо к развитию и блокировало стадию мейоза, то есть превращение диплоидного ядра яйцеклетки в гаплоидное. Развитие с ядром, оставшимся диплоидным, заканчивалось вылуплением личинок, точно повторяющих генотип матери, включая и пол. Так, в результате амейотического партеногенеза были получены первые генетические копии, идентичные матери.

Количество вылупившихся партеногенетических гусениц находилось в зависимости от жизнеспособности матери.

Поэтому у «чистых» пород вылупление гусениц не превышало 1%, в то время как у значительно более жизнеспособных межрасовых гибридов оно достигло 40-50%. Несмотря на огромный успех, автор этого метода пережил горькое разочарование: партеногенетическое потомство характеризовалось пониженной жизнеспособностью на эмбриональных и постэмбриональных стадиях развития (гусеницы, куколки, бабочки). Гусеницы развивались неравномерно, среди них было много уродливых, а завитые ими коконы различались по массе. Позже Астауров улучшил метод, применив гибридизацию между селекционными линиями. Так он смог повысить жизнеспособность у новых клонов до нормы, но довести до этого уровня другие количественные признаки ему не удалось: например масса партеногенетических коконов не превышала 82% от массы нормальных коконов такого же генотипа.

Позднее установили причины партеногенетической депрессии и сложными методами, которые позволили накапливать «гены партеногенеза», вывели новые высоко жизнестойкие клоны самок, а позднее и партеногенетических самцов. Скрещивая таких самцов со своими «матерями» или склонными к партеногенезу самками других клонов, получили потомство с еще большей склонностью к партеногенезу. От лучших в этом отношении самок закладывали новые клоны.

В результате многолетнего отбора удалось накопить в генотипе селекционируемых клонов невиданно большое число генов, обуславливающих высокую склонность к партеногенезу. Вылупление гусениц достигло 90%, а их жизнеспособность повысилась до 95-100%, опередив в этом отношении обычные породы и гибриды. В дальнейшем «скрестили» с помощью партеногенетических самцов два генетически резко отличающихся клона разных рас и от лучших гибридных самок вывели сверхжизнеспособные клоны.

Наконец, научились клонировать самцов тутового шелкопряда. Это стало возможным после того, как удалось получить самцов, у которых все парные гены были идентичными, или гомозиготными. Вначале таких самцов клонировали особым мужским партеногенезом (андрогенезом). Для этого воздействием гамма-лучей и высокой температуры лишали ядро яйца способности к оплодотворению. Ядро проникшего в такое яйцо сперматозоида, не встретив дееспособного женского ядра, само, удваиваясь, приступало к развитию мужского зародыша, который естественно повторял генотип отца. Таким способом ведутся мужские клоны в десятках поколениях. Позже один из таких клонов был преобразован в обоеполовую линию, также состоящих из генетически идентичных (за исключением половых хромосом) теперь уже самок и самцов. Поскольку положивший начало этой линии полностью гомозиготный отец возник в результате размножения, приравненного к самооплодотворению, то сам он и линия двойников обоего пола имеют пониженную жизнеспособность. Скрещивая между собой две такие линии, стали без труда получать гибридных и высоко жизнеспособных двойников в неограниченном количестве.

Итоги клонирования шелкопряда: полученные клоны самок и самцов тутового шелкопряда для практического шелководства непригодны, но это не крах всех надежд. Целесообразно использовать клоны не для непостредственноо применения в шелководческой практике, а на племя для выдающегося по продуктивности потомства. Примерная схема использования клонов в промышленном производстве выглядит следующим образом. Из большого количества коконов выбирают те, из которых развиваются выдающиеся по продуктивности самки, и от каждой получают партеногенетическое потомство, для дальнейшей работы используют партеногенетических клоны, которые повторяют высокую продуктивность матери и проявляют высокую склонность к партеногенезу. За этим следует скрещивание с определенными клонированными самцами и из полученного гибридного поколения выбирают два производства, только те клоны, которые дали прекрасное во всех отношениях потомство. Его высокие качества обусловлены не только предшествующей селекцией, а еще и тем, что в процессе отбора особей на высокую склонность к партеногенезу в их генотипе образуется комплекс генов жизнеспособности, компенсирующей вредное влияние искусственного размножения. При переводе клонов на половое размножение этот комплекс, оказавшись несбалансированным, сильно повышает гетерозис.

Неудачи экспериментов с мышами

Успешные опыты с амфибиями заставили задуматься ученых о клонировании млекопитающих, в частности мышей.

МАККИННЕЛЛ в одной из своих работах отмечал, что необходимые для этого методы уже существуют и непонятно почему мышь до сих пор не клонирована.

Однако предсказания МАККИННЕЛЛА не сбылись, хотя в конце 70-х гг. опыты на мышах действительно начались и протекали весьма драматично. К тому времени весьма основательно были изучены биология и генетика ранних этапов развития млекопитающих и в частности мыши как модельного объекта.

Работа методически оказалась довольно трудной, прежде всего, потому что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. Однако эти трудности были успешно преодолены. Экспериментаторы научились успешно микрохирургическим путем удалять пронуклеусы (одно из двух гаплоидных ядер в яйце млекопитающих, в период после проникновения сперматозоида, но до слияния женского и мужского пронуклеусов в ядро зиготы в процессе оплодотворения. Мужское ядро формируется из ядерного материала сперматозоида, женское из хромосом яйцеклетки) из зигот мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов. Однако все полученные разным способом зародыши мышей развивались лишь до стадии бластулы.

В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменсе о том, что они получили 7 взрослых самок мышей, пять из которых имели только материнский, а две отцовский геном. Это, якобы, зависело от того, какой пронуклеус был оставлен в яйце - женский или мужской, он и определял особи по типу гиногенеза или андрогенеза (гиногенез - развитие яйца без участия сперматозоида, андрогенез - развитие яйца, имеющие только отцовские хромосомы - мужской партеногенез). Их успех был связан, по описанию авторов, с тем, что, удаляя один пронуклеус, они удваивали число хромосом другого, обрабатывая яйца специальным веществом, затем выращивали полученные диплоидные гомозиготные зародыши in vitro до стадии бластулы и пересаживали в матку самки-реципиента для дальнейшего развития.

Казалось, теперь можно будет быстро получить млекопитающих со 100% гомозиготностью по всем признакам. Это особенно важно для селекции, так как для получения сельскохозяйственных животных, в частности крупного рогатого скота с закрепленными особо ценными качествами обычными приемами требуются десятки лет работы.

Однако данные Хоппе и Илменси подтвердить не удалось, хотя многие пытались это сделать. Оказалось, что полученные любым способом диплоидные андрогенетические и гиногенетические зародыши мышей погибают, а тех же стадиях, что и диплоидные партеногенетические (развивающиеся из неоплодотворенной яйцеклетки) эмбрионы.

Значительно усовершенствовав методы извлечения ядер и введения их в клетку, МАКГРАТ и Солтер провели свою серию экспериментов и сообщили, что высокий выход живых мышей они получили, когда в качестве доноров ядер они использовали зиготы, но если донорами были ранние эмбрионы, то реконструированные яйцеклетки, как и прежде, развивались только до стадии бластулы.

Метод МАКГРАТА - Солтера стал широко использоваться разными экспериментаторами. Так Манн и Ловел-Банж выделяли пронуклеусы яиц, активированных к партеногенезу, и пересаживал их в энуклеированные зиготы мышей. В этих случаях эмбрионы погибали на ранних стадиях. Если же, наоборот, пронуклеусы получали из оплодотворенных яиц и пересаживали в партеногенетические и лишенные ядра яйца, то такие зародыши развивались нормально до рождения.

Сурани с соавторами установили, что если добавить женские пронуклеус из зиготы мыши к гаплоидному набору хромосом яйцеклетки, то нормального развития не происходит, добавление же мужского ядра приводит к нормальному развитию. С другой стороны, рекомбинация женского и мужского пронуклеусов из ранних оплодотворенных яйцеклеток мышей обеспечивает нормальное развитие, а комбинация 2-х мужских или 2-х женских пронуклеусов останавливает развитие эмбриона.

Эти опыты показали, что для нормального развития млекопитающих требуется два набора хромосом - отцовский и материнский. Поэтому ни у одного из известного вида млекопитающих не описан партеногенез. Поэтому же работы Хоппе и Илменсе не удалось повторить.

Однако такие исследование еще дважды будоражили научное сообщество. В 1982 году пересадили ядра клеток партеногенетических бластул мышей в энуклеированные зиготы. Некоторые из этих реконструированных яйцеклеток нормально развивались, и якобы получены четыре взрослых самки, но в свете вышесказанного эти результаты маловероятны.

Гибель партеногенетических (гиногенетических и андрогенетических) зародышей у млекопитающих связана с различной активацией онтогенеза материнского и отцовских геномов. Механизм, регулирующий эти функциональные различия, был назван геномным импритингом и изучался в ряде работ, где было показано, что для нормального развития млекопитающих требуется наличие мужского генома.

Другая статья Илменсе и Хоппе имела еще больший резонанс.

Наконец, удалось, как бы синхронизировать процессы, протекающие в яйцеклетке и трансплантируемом в нем ядре, что позволило обеспечить естественные ядерно-цитолазматические взаимоотношения между ядром и цитоплазмой, поскольку трансплантируемое дифференцированное в определенном направлении ядро и цитоплазма яйцеклетки до того работали как бы в разных режимах.

Авторы использовали для трансплантации ядра клеток, окружающих ооцит (клеток так называемого cumulus oophorus), клеток Сертоли из семенников и клеток, выделенных из мозга. Ядра, выделенные из соматических клеток, инъецировали в энуклеированное яйцо с помощью микропипетки. Яйцо активировали к развитию, поместив в специальный раствор (так называемый HEPES-CZB), свободный от кальция, и добавляя стронций и цитохалазин.Стронций активировал яйцо, а кальций подавлял образование полярных телец. Эмбрионов культивировали до стадии 2-8 клеток, морулы или бластулы, а затем трансплантировали в матку приемной матери, где многие из них имплантировались и некоторые из них (15-16%) продолжали свое развитие. Процент выхода рожденных мышат (их извлекали с помощью кесарева сечения на 18, 5-19-й дни беременности) был, однако, низок - в разных сериях экспериментов от 2 до 2,8%. Молекулярные исследования доказали принадлежность ядер рожденных мышат к клеткам донора соматических клеток.Таким образом, по крайней мере в некоторых случаях доказана способность ядер соматических клеток обеспечивать нормальное развитие млекопитающих.

Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу, значительно расширили наши представления о методологии млекопитающих.

При помощи манипулятора и заостренной стеклянной пипетки извлекали один из бластомеров вместе с ядром из ранних зародышей и переносили его в энуклеированную зиготы

Реконструированные зародыши были заключены в агаровый цилиндр и пересажены в перевязанный яйцевод овцы. Через пять дней культивирования их вымывали, освобождали от агара и исследовали. Реконструированные зародыши в этом случае развивались только в тех случаях, где зиготы в зиготы пересаживали пронуклеусы: 17% таких зародышей достигли стадии морулы или бластулы. Два зародыша были пересажены второму реципиенту - в матку коровы и развитие их завершилось рождением живых телят. Если в качестве доноров использовали ядра 2-, 4- и 8-клеточных зародышей, то реконструированные яйцеклетки не развивались даже до стадии морулы

Позже были и более успешные работы. Уиландсин, в частности, сообщил, что ему удалось получить четырех генетически идентичных бычков холстейской породы в результате пересадки в реципиентные яйцеклетки ядер бластул одного 32-клеточного зародыша. Автор утверждал, что большинство ядер сохраняют тотипотентность на 32-клеточной стадии, а значительная их часть 64-клеточной стадии, обеспечивая нормальное развитие реконструированных яйцеклеток до стадии морулы в яйцеводе. После пересадки в матку коров - окончательных реципиентов. Как полагает автор, они могут и дальше нормально развиваться.

Бондиоли и соавторы, используя в качестве доноров ядер 16-64-клеточные зародыши коров, трансплантировали 463 реконструированных зародыша в матку синхронизированных реципиентов, и было получено 92 живых теленка. Семь из них были генетически идентичны, представляя собой клон, полученный в результате пересадки ядер клеток одного донорского эмбриона.

Таким образом, клеточные ядра зародышей крупного рогатого скота достаточно долго сохраняют тотипотентность и могут обеспечить полное развитие реконструированных яйцеклеток. Иначе говоря, методические трудности клонирования зародышей крупного рогатого скота практически решены. Но остается основная задача - найти донорские ядра, обладающие тотипотентностью, для клонирования взрослых животных.

Клонирование человеческого эмбриона

В октябре 2001 года мы пришли в лабораторию компании Advanced Cell Technology для того, чтобы увидеть через микроскоп маленькие шарики делящихся клеток, невидимые невооруженным взглядом. Не смотря на свою внешнюю незначительность, эти крупинки были драгоценны, потому что представляли собой первый человеческий эмбрион, полученный техникой ядерной трансплантации, известной также как клонирование.

Мы надеялись получить ранний эмбрион, развившийся до состояния полой сферы, состоящей из примерно ста клеток, так называемого бластоцита. Мы намеревались выделить из бластоцита стволовые клетки, которые могли бы служить в качестве исходного материала для выращивания нервных, мускульных и других тканей, которые могут быть использованы для лечения многих болезней. К сожалению, только один из эмбрионов развился до шести клеток, после чего деление остановилось. В аналогичном эксперименте, однако, нам удалось заставить человеческую яйцеклетку, саму по себе, неоплодотворенную сперматозоидом, партногенетически развиться до бластомера (партогенез - развитие неоплодотворенной яйцеклетки). Мы верим, что эти достижения представляют начало новой эры в медицине, демонстрирую принципиальную возможность терапевтического клонирования.

Терапевтическое клонирование, одной из задач которого является использование генетического материала из собственных клеток пациента для, например, выработки тканей поджелудочной железы у диабетиков или нервных клеток для лечения повреждений спинного мозга, отличается от репродуктивного клонирования, целью которого является имплантация клонированного эмбриона в матку с последующим рождением клонированного ребенка. Мы полагаем, что репродуктивное клонирование несет потенциальную опасность, как для ребенка, так и для матери, поэтому поддерживаем ограничение на репродуктивное клонирование до тех пор, пока не будут решены вопросы безопасности, а также этические вопросы.

Сторонники репродуктивного клонирования пытаются кооптировать термин «терапевтическое клонирование», заявляя, что применение клонирования поможет иметь детей тем парам, которые не могут сделать это естественным путем. Мы против такого использования, так как называя эту процедуру «терапевтической», они лишь вносят путаницу.

Что мы сделали?

Мы предприняли попытку создать человеческий клон в начале 2001 года. Мы начали с консультаций с нашим совещательным советом по этике, с юристами, со специалистами по репродукции. Под руководством Рональда Грина, директора Института Этики в Дартмусе, совет вывел пять ключевых положений (см. The Ethical Considerations).

Затем мы наняли женщин, которые согласились на использование в процедуре клонирования своих яйцеклеток и также собрали клетки других людей (доноров), которые и должны быть клонированы. Процесс клонирования выглядит несложным, но успех зависит от множества факторов, влияние которых зачастую еще не понято. В базовой технике переноса ядра ученые используют очень тонкую иглу, с помощью которой они «высасывают» генетический материал из зрелой клетки. Затем они вводят ядро клетки-донора (или иногда целую клетку) в клетку с удаленным ядром и выращивают это в специальных условиях, способствующих делению и росту ( THERAPEUTICCLONING: HOWIT"SDONE).

Мы нашли женщин, желающих на условии анонимности разрешить использовать свои яйцеклетки в нашем исследовании, поместив объявление в Бостонских газетах. Мы принимали женщин в возрасте от 24 до 32 лет, которые уже имели по крайней мере одного ребенка. Все эти женщины были подвергнуты психологическому и физиологическому тестированию, включая проверку на инфекционные болезни. Это было необходимо для того, чтобы убедиться в том, что они здоровы и что участие в эксперименте не скажется на них неблаготворно. В конце концов из всех кандидатов мы отобрали двенадцать. Тем временем, мы взяли биопсию кожи у нескольких других анонимных участников эксперимента для выделения клеток, называемых фибробластами.

Наша группа доноров фибробластов включала людей в целом здоровых или с такими заболеваниями как диабет или повреждения спинного мозга - именно этим людям терапевтическое клонирование должно помочь в первую очередь.

Первая попытка клонирования была произведена в июле. Определение времени каждой попытки зависело от менструальных циклов женщин - источников яйцеклеток; донорам несколько дней делали уколы гормонов, так что при овуляции выделялось около 10 яйцеклеток вместо обычных одной или двух.

Слабый проблеск успеха появился в третьем цикле попыток, когда ядра введенного фибропаста как бы начали делиться, но до двух отдельных яйцеклеток процесс не доходил. Поэтому в следующем цикле мы выбрали тактику, используемую Терухико Уакайама и его коллегам, учеными, создавшими в 1998 году первую клонированную мышь. (Уакайама тогда работал в Гавайском университете, а теперь - в ADVANCEDCELLTECHNOLOGY). Хотя в некоторые яйцеклетки мы вводили ядра из кожных фибропластов как обычно, в другие яйцеклетки были введены клетки яичников, названные «cumulus», функция которых заключается в питании развивающихся яйцеклеток. Клетки «cumulus» настолько малы, что их можно ввести целиком. В конце концов для получения одного клонированного эмбриона были использованы 71 яйцеклетка, взятые от семи человек. Из семи яйцеклеток в которые мы ввели клетки «cumulus», две развились до эмбриона из четырех клеток, одна - до шести клеток, после чего их рост прекратился.

Партеногенез.

В ходе нашего исследования мы также хотели выяснить, возможно ли вызвать деление яйцеклетки, без оплодотворения сперматозоидом или введения клетки-донора. Хотя зрелые яйцеклетки и сперматозоиды имеют лишь половину генетического набора обычной клетки, яйцеклетки делят пополам свой генетический материал на поздней стадии созревания. При активировании до этого момента у них сохраняется полный набор генов.

Стволовые клетки, извлеченные из таких партеногенетически активированных клеток предположительно не будут отторгаться при трансплантации, потому что они весьма схожи с собственными клетками пациента и не будут вызывать реакции отторжения у иммунной системы (они не будут полностью идентичны клеткам пациента изза «перетасовки» генов, которая всегда сопровождает образование половых клеток). Применение таких клеток вызовет меньше вопросов морального толка, чем использование стволовых клеток извлеченных из ранних эмбрионов.

По одному из сценариев, женщины с заболеваниями сердца могут «сдавать» свои яйцеклетки в лабораторию, где из этих клеток будут выделены бластоциты. Ученые, используя комбинацию некоторых факторов роста, могут направить развитие изолированных из бластоцитов стволовых клеток таким образом, что из них вырастет ткань сердечной мышцы, которая имплантируется обратно женщине в качестве «заплатки» для пораженного участка сердца. Для мужчин аналогичная процедура, называемая андрогенезом, является более сложной. Но она должна включать перенос двух ядер из сперматозоидов в лишенную ядра яйцеклетку.

Ранее исследователям удавалось, используя воздействие различными химикатами или электротоком, стимулировать деление яйцеклеток мышей и кроликов. В 1983 году ELIZABETHJ. Robertson, работающий сейчас в Гарвардском Университете, демонстрировал что стволовые клетки из партеногенетических эмбрионов мыши могут образовывать различные ткани, в том числе нервные и мышечные.

В нашем эксперименте по партеногенезу мы подвергли двадцать две яйцеклетки воздействию химикатов, меняющих концентрацию ионов внутри клетки. После пяти выращивания шесть клеток образовали нечто, похожее на бластоциты, но в них не было так называемых внутренних клеток, которые образуют стволовые клетки.

Почему мы сделали это.

Наша цель - использовать терапевтическое клонирование или клеточную терапию на основе партеногенеза для помощи больным людям. В настоящее время наши усилия направлены на болезни нервной и сердечно-сосудистой системы, аутоиммунные расстройства, диабет и заболевания крови и костного мозга.

Мы надеемся, что когда нам удастся вырастить из клонированных эмбрионов нервные клетки, возможно будет лечить не только повреждения спинного мозга, но и расстройства головного мозга, такие как болезни Паркинсона, Альцгеймера, инсульт и эпилепсия.

Кроме этого, стволовые клетки можно превратить в клетки поджелудочной железы для лечения диабета, клетки сердечной мышцы для терапии инфарктов.

Еще более интересно было бы направить развитие столовых таким образом, чтобы они дифференцировались в клетки крови и костного мозга. Аутоиммунные расстройства, такие как рассеянный склероз и ревматический артрит, возникают когда белые кровяные клетки, образуемые в костном мозге, атакуют собственные клетки тела. Предварительные исследования показали, что состояние людей, больных одновременно раком и аутоиммунными расстройствами, заметно улучшается после замены их убитого химиотерапией костного мозга на трансплантаты. Вливание кроветворных клонированных стволовых клеток может «перезагрузить» иммунную систему людей с аутоиммунными расстройствами.

Но можно ли считать клетки полученные клонированием или партеногенезом нормальными? Безопасность их использованию могут показать лишь клинические испытания, но наши опыты с клонированными животными показали, что клоны здоровы. В выпуске журнала Scienceot 30 ноября 2001 годы мы рассказали о наших успешных экспериментах по клонированию крупного рогатого скота. Из 30 клонированных животных шесть умерло вскоре после рождения, но оставшаяся часть были вполне нормальны по физическим показателям, и тесты их иммунной системы не показали отличий от обычных животных. От двух коров даже родились здоровые телята.

Кроме того, похоже, что процесс клонирования «сбрасывает показания» «часов возраста» в клонированных клетках, - то есть клонированные клетки появляются более молодыми, чем те, из которых они были клонированы. В 2000 году мы сообщали, что теломеры, - конечные участки хромосом, от клонированных телят, такой же длины, что и у телят из контрольной группы. Теломеры обычно укорачиваются или разрушаются по мере старения организма при каждом новом делении клетки. Терапевтическое клонирование может снабжать стареющую популяцию молодыми клетками.

Итак, работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в конце 40-х начале 50-х гг. и продолжаются вот уже более 4-х десятилетий. Что касается амфибий, то, как было сказано в соответствующем разделе, несмотря на значительные достижение, проблема клонирования взрослых особей остается до сих пор нерешенной.

Установлено, что в ходе клеточной дифференцировки у позвоночных происходит либо потеря определенных генных локусов либо их необратимая инактивация. Судя по всему, утрачивается та часть генома, которая контролирует не ранние, а более поздние стадии онтогенеза, в частности метаморфоз амфибий. Механизм этого явления не поддается пока научному объяснению. Но очевидно, что для клонирования взрослых животных необходимо использовать малодифференцируемые делящиеся клетки.

Еще 5-6 лет назад никто их ученых не ставил вопрос об использовании в качестве доноров ядер клеток взрослых млекопитающих. Работы сводились в основном к клонированию эмбрионов домашних животных, и многих из этих исследований были не очень успешны. Поэтому так поразило появившиеся на свет в начале 1997 года сообщение Уилмута, что ему и его коллективу удалось, используя соматические клетки взрослых животных, получит клональное животное овцу по имени Долли.

Каково же положение вещей сейчас? Есть ли серьезные основания считать, что реально наступила эра клонирования млекопитающих? Анализ представленных выше данных показывает, что за последние десять лет в результате кропотливой работы многих исследователей, действительно сделан прорыв в области клонирования эмбрионов млекопитающих. Что же касается взрослых животных, то пока в наличии лишь один пример, хотя Долли, без сомнения, уже вошла в историю науки.

Но у этого первого успешного эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%) и если учесть высокий процент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный период развития (62%), который в десять раз выше, чем в обычном скрещивании (6%), то встает вопрос о причинах гибели зародышей.

В ближайшие годы главная задача исследователей, работающих в области исследования клонирования - это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линий малодифференцированных клеток, характеризующихся высокой скоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное и нормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не только морфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристик клонированного оргинизма.

Что же касается вопроса о клонировании человека, то в обсуждении этого вопроса следует выделить два аспекта: методический и этический.

Методически или технически клонирование взрослых млекопитающих разработано еще недостаточно, чтобы можно было уже сейчас ставить вопрос о клонировании человека. Для этого необходимо расширить круг исследований, включив в него кроме овец представителей и других видов животных. Уилмут с сотрудниками планируют, например, продолжить свои работы на коровах и свиньях. Такие работы необходимы, чтобы установить, не ограничивается ли возможность клонирования взрослых млекопитающих особенностями или спецификой какого-либо одного или нескольких видов.

Затем необходимо существенно повысить выход жизнеспособных реконструированных эмбрионов и взрослых клонированных животных, выяснив не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни , функциональные характеристики и плодовитость животных. Для клонирования животных очень важно снизить риск дефективного развития реконструированной яйцеклетки, главной причиной которого может быть неполное репрограммирование генома донорского ядра.

Кстати, в природе все-таки имеются случаи клонирования человека, это однояйцовые или монозиготные близнецы - настоящие клоны с одним и тем же геномом, возникающие при разделении одной зиготы на ранней стадии развития. Это всегда только оба мальчика или обе девочки и всегда удивительно похожие друг на друга. Известно также, что эмбрион млекопитающего, в том числе и человека на самых ранних стадиях развития, у человека по крайней мере до стадии 8 бластомеров, может быть без видимых отрицательных последствий разделен на отдельные бластомеры, из которых при определенных условиях могут развиться идентичные по своему генотипу особи, по аналогии с однояйцовыми близнецами, то есть из одного 8-клеточного эмбриона могут родиться 8 мальчиков или девочек абсолютно идентичных.

Что касается этической стороны, то тут клонирование человека вызывает еще больше возражений. Во-первых, становление человека как личности базируется не только на биологической наследственности, оно определяется также семейной, социальной и культурной средой. При клонировании индивида невозможно воссоздать все те условия воспитания и обучения, которые сформировали личность его прототипа. Во-вторых, при бесполом размножении изначально жесткая запрограмированность генома предопределяет меньшее разнообразие взаимодействия организма с окружающими изменчивыми условиями среды. В-третьих, практически все религиозные учения настаивают на появлении человека на всет - в “руках” высших сил, что зачатие и рождение должны происходить естественным путем.

В итоге говорить о клонировании человека мы можем говорить лишь с сугубо теоритической точки зрения. В сущности речь идет даже не о клонировании, а о получении копии отдельного индивида, поскольку термин клонирование предполагает получение некоего множества особей. Очевидно, что сегодня вероятность отрицательных последствий этой процедуры значительно превышает ее выгоды, поэтому работы по клонированию человека как в настоящее время, так и в ближайшем будущем проводить нецелесообразно, так как переносить еще нерешенную методически научную работу на опыты с человеком безнравственно. Поэтому Федерация научных экспериментальных обществ биологов США в октябре 1997 года объявила пятилетний мораторий на эксперименты по клонированию человека.

Когда же усовершенствуется метод клонирования и мы сможем клонировать человека, то проблема клонирования должна будет регламентироваться строгими рамками и правилами, касаясь возможно только медицинских проблем, скажем непреодолимого бесплодия.

Определения генетический клетка клонирование эмбрион

Клон - совокупность клеток или организмов, генетически идентичных одной родоначальной клетке.

Клонирование - получение идентичных потомков при помощи бесполого размножения, процесс изготовления генетически идентичных копий отдельной клетки и организма.

Тотипотентность - свойство клетки реализовывать генетическую информацию ядра, обеспечивающего развитие до целостного организма. Тотипотентная клетка способна дифференцироваться в любую ткань или специализированную клетку.

Партеногенез - развитие зародыша из неоплодотворенной клетки, девственное размножение.

Гиногенез - развитие яйца без участия сперматозоида - женский партеногенез.

Андрогенез - развитие яйца, имеющего только отцовские хромосомы - мужской партеногенез.

Энуклеация - методы, включающие полное удаление ядерного материала из яйцеклетки.

Бластомеры - клетки, образующиеся при дроблении яйца животных.

Морула - стадия в развитии зародыша, на этой стадии зародыш напоминает по внешнему виду малину, без особой обособленной полости.

Бластула - стадия в развитии зародыша, представляющая собой полный шар из одного слоя клеток, эта стадия завершает процесс дробления яйца. На стадии бластулы внутри зародыша образуется полость - бластоцель.

Гаструла - стадия в развитии зародыша, на этой стадии зародыш характеризуется наличием двухслойной стенки и полости (гастроцеля), сообщающейся с внешней средой отверстием - бластопором.

Соровский образовательный журнал, 1999 №4, клонирование животных, Л.И.Корочкин.

Журнал «Человек», 1998 №3, Долли - случайность или закономерность? Конюхов Б.В.

Журнал «Свет: природа и человек», 1999 №1.

Журнал «Студенческий меридиан», 2001 январь.

Журнал «Природа», 1998 №7, клонирование животных: теория и практика Струнников В.А.

Ресурсы всемирной компьютерной сети Internet.

1.www.Google.ru

2.www.Ramble.ru

3.www.Medical.ru

Размещено на .ru