История экспериментов с клонированием

Термин "клонирование" описывает целый ряд различных процессов, в результате которых может быть создана генетическая копия биологического организма. То есть при клонировании не происходит рекомбинации генетического материала (перемешивания генов); в ходе него появляются популяции клеток или организмов с одинаковым набором генов (генотипом). "Скопированный" материал, который имеет аналогичный "оригиналу" генетический состав, называется "клоном".

В естественных условиях путем клонирования размножаются бактерии (их колонии представляют собой клон исходной клетки), растения в процессе вегетативного размножения (клубнями, корневищами, луковицами, побегами и т.д.). Однако, в отличие от растительных, клетки животных, дифференцируясь в процессе онтогенеза (индивидуального развития), лишаются способности к образованию любых типов клеток данного организма, что и было долгое время главным препятствием для осуществления клонирования взрослых позвоночных животных.

Первым, кто доказал возможность искусственного получения близнецов, стал немецкий эмбриолог Ханс Дриш (Hans Driesch). В 1891 году он разделил клетки двуклеточного зародыша морского ежа. В результате этого опыта Дриш получил два генетически идентичных организма.

В начале 1900-х годов немецкий ученый Ханс Шпеман (Hans Spemann) разделил двухклеточный зародыш тритона на две части и получил из них двух целых жизнеспособных зародышей-близнецов. Результат эксперимента подтвердил, что на ранней стадии развития – при делениях дробления – из каждой клетки зародыша можно воспроизвести целый организм. В 1938 году вышла его работа, в которой он предположил, что существует возможность пересадки ядра одной клетки в безъядерную яйцеклетку. Проверить это Шлеман не смог, так как технология, необходимая для такого рода экспериментов, еще не была разработана. Однако предположение ученого стало теоретической основой последующих экспериментов по клонированию.

В середине XX века стали нарабатываться технологии и методические приемы пересадки ядер соматических клеток (составляющие тело многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении) амфибий в лишенные ядра яйцеклетки, что, в конце концов, открыло возможность клонирования животных, в том числе и млекопитающих.

Попытки экспериментального клонирования позвоночных животных (лягушки) впервые были предприняты в России Георгием Лопашовым (он разработал метод трансплантации ядер в яйцеклетку в 1940-х годах), но полученные им результаты не были опубликованы из-за преследований в СССР в то время генетиков.

В начале 1950-х годов американские эмбриологи Роберт Бриггс (Robert Briggs) и Томас Клинг (Thomas Kling) выполнили сходные опыты. Они пересадили ядро зрелой клетки лягушки в яйцеклетку, собственное ядро которой было предварительно удалено. Им удалось получить клоны эмбрионов на разных стадиях развития.

Позже методику усовершенствовал ученый-биолог из Великобритании Джон Гердон (John Gurdon). Удаляя из яйцеклеток лягушек их собственное ядро, он трансплантировал в них ядра, выделенные из разных, уже специализировавшихся клеток. В конце концов, он стал пересаживать ядра из клеток взрослого организма, в частности из эпителия кишечника. В результате Гердон добился того, что 1-2% яйцеклеток с пересаженным ядром развивались до достаточно поздних стадий и превращались во взрослых лягушек; остальные либо погибали, либо развивались в дефектные нежизнеспособные эмбрионы. В 1962 году ему удалось впервые вырастить из клона взрослую особь. За свои исследования ученый в 2012 году стал лауреатом Нобелевской премии по медицине и физиологии.

В 1963 году британский биолог Джон Холдейн (John Haldane), описывая работу Гердона, впервые употребил термин "клон".

В 1960-х и 1970-х годах китайские ученые смогли клонировать рыб, причем впервые в мире было проведено межвидовое клонирование рыб. Опыт показал, что на уровне рыб (это были близкородственные виды карп китайский и карп европейский) такое клонирование удается. Около 10% клонов превратились в молодь рыб, имевших черты азиатского и европейского карпа.

В 1979 году исследователи получили первых генетически идентичных мышей, разделив мышиные эмбрионы в пробирке и затем имплантировав полученные эмбрионы в утробу взрослых самок мышей.

В 1984 году ученый Стин Вилладсен (Steen Willadsen) из Института Бабрахама (Великобритания) клонировал овцу из эмбриональных клеток. Он создал жизнеспособные эмбрионы млекопитающих, но они не выросли во взрослые организмы. Это был первый эксперимент по клонированию млекопитающего. Вилладсен использовал метод пересадки ядра.

Позже ряд лабораторий сообщил об успешном переносе ядер у крупного рогатого скота, овец и мышей, но они также не выросли во взрослые организмы.

В 1995 году группа ученых под руководством Яна Уилмута (Ian Wilmut) из института Рослина в Шотландии клонировали двух овец – Меган и Мораг, которые выросли во взрослых особей. В процессе "создания" животных участвовал материал из клеток эмбрионов. Изменение состояния донорских ядер перед попаданием в принимающие яйцеклетки позволило эмбрионам развиться до срока у суррогатных овцематок.

Этот эксперимент привел команду шотландских ученых, в которую входили Кит Кэмпбелл (Keith Campbell), Джим МакВир (Jim McWhir), Уильям Ричи (William Ritchie), к более позднему клонированию млекопитающих из клеток взрослого тела и к генетической инженерии млекопитающих. Ученые для своего эксперимента в овечью яйцеклетку с удаленным ядром ввели ядро из клетки молочной железы взрослой овцы, после чего яйцеклетка активировалась посредством электрического разряда. Зародыши поместили в матку приемной матери, где они могли развиваться до рождения. Из 236 опытов успешным оказался только один, в результате которого 5 июля 1996 года родилась овечка, которую назвали Долли. О своих результатах ученые рассказали в статье, опубликованной 27 февраля 1997 года. Овца Долли прожила шесть с половиной лет. Свою жизнь она провела в Институте Рослина вместе с другими овцами. За эти годы у Долли появились шесть ягнят. В 2003 году овцу усыпили из-за прогрессирующего рака легких, вызванного вирусом.

© Фото : University of Nottingham

Клоны овечки Долли, родившиеся в 2007 году

Короткая жизнь Долли заставила многих противников клонирования говорить о том, что этот процесс ведет к необратимым нарушениям в работе организма и к ускоренному старению клона. Однако в 2016 году, вышла статья, в которой ученые сообщили, что клоны первого клонированного животного, овечки Долли, продолжают жить и сохранять здоровье уже более девяти лет, почти в два раза больше, чем просуществовала сама Долли.

Рождение Долли открыло новую эпоху в биологии и генетике – теперь у ученых появилась возможность создавать "чистые" линии подопытных животных с абсолютно идентичной ДНК, а также воскрешать уже вымершие виды живых существ.

В 1998 году в Университете штата Гавайи международная группа ученых во главе с профессором Риузо Янагимачи (Ryuzo Yanagimachi) клонировала 50 мышей из клеток взрослых особей. Первая мышь-клон получила прозвище Кумулина.

5 марта 2000 года английские ученые провели первую успешную операцию по клонированию свиней.

В январе 2001 года родился бык-гаур по кличке Ноа, который стал первым клонированным животным, относящимся к вымирающим видам. Для этого эксперимента исследователи из американской компании Advanced Cell Technology использовали криоконсервированные клетки кожи гаура в сочетании с эмбрионом домашней коровы. Домашняя корова также служила суррогатной матерью для развивающегося клона гаура. Хотя гаур прожил всего несколько дней, этот эксперимент открыл перспективу спасения исчезающих видов животных путем клонирования.

22 декабря 2001 года в Техасском университете агрокультуры и машиностроения родилась первая в мире клонированная домашняя кошка по кличке Сиси. Через два года в университете появились первый клонированный олень – Дьюи и первая клонированная лошадь – Прометея, а в университете штата Айдахо (США) – клон мула по кличке Айдахо Джем. В 2004 году бразильские ученые заявили об успешном эксперименте по клонированию коровы. В 2005 году в Южной Корее на свет появилась первая в мире клонированная собака – африканская борзая Снуппи, в том же году в Сеульском национальном университете были клонированы исчезающие виды волка. В 2009 году в Дубае (ОАЭ) родился первый клонированный верблюд – Инджас (в переводе с арабского "достижение").

В июне 2013 года группа ученых японского научного центра RIKEN сумела клонировать мышь, используя лейкоциты, выделенные из капли периферической крови животного. Ранее лейкоциты не использовались для клонирования. Ученые надеются, что их исследование поможет увеличить популяцию исчезающих видов животных на Земле.

В 2017 году молекулярные биологи из Китая впервые смогли получить двух полноценных клонов одной и той же яванской макаки (Macaca fascicularis), используя методику, которая применялась при клонировании овечки Долли. В прошлом ученым уже удавалось создать копию мартышки, однако в самом строгом смысле она не была клоном – по сути, биологи просто разделили эмбрион на несколько частей на первых фазах его развития, что привело к рождению не одной, а двух обезьян.

В настоящее время в Южной Корее даже поставили на поток клонирование собак, а в Китае – любых домашних животных на коммерческой основе.

В целом же работы по клонированию животных только развиваются. У большинства полученных таким образом особей еще на стадии плода наблюдаются различные патологии, в конечном итоге приводящие к их гибели. Кроме того, клон и оригинал всегда будут отличаться. При клонировании получить полностью идентичное животное невозможно, потому что, кроме генетики, существует еще и эпигенетика (наследуемые изменения активности генов во время роста и деления клеток). Эксперименты, которые проводились в разных странах, показали, что клоны, как правило, быстро стареют и получаются более агрессивными, чем их прототипы.

Целью экспериментов по клонированию животных являлось не только воссоздание популяции их редких видов, но и апробирование технологий и методов клонирования для создания копии человека или его отдельных тканей. Старт исследований по клонированию людей был объявлен в нескольких государствах в 2000 году. В конце 2002 года некая канадская организация, имеющая статус компании на Багамских островах, под названием Clonaid заявила, что ей удалось произвести на свет первого клона человека, девочку по имени Ева. Однако никаких доказательств тому предоставлено не было, ребенка никто не видел, а родители якобы пожелали сохранить анонимность и не подвергать "Еву" тестам.

В 2013 году в США ученым под руководством Шухрата Миталипова удалось пересадить ядро клетки кожи человека в донорскую яйцеклетку и заставить ее делиться. Зародыш несколько дней успешно развивался, после чего эксперимент прервали для извлечения стволовых клеток. Поскольку до суррогатной матери дело не дошло, строго говоря, этот опыт нельзя назвать клонированием человека.

Считается технически возможным клонирование человека, но в этом случае помимо биологических возникают моральные, религиозные, этические и юридические проблемы. Причина – нравственные принципы, религиозные убеждения (имеет ли Homo sapiens право создавать себе подобных искусственным путем или это исключительно право божье) и суеверия, естественный страх перед чем-то настолько "большим" как явлением и неизвестность последствий.

В 1997 году ЮНЕСКО приняла Всеобщую декларацию о геноме человека и правах человека, запрещающую его клонирование и предписывающую строгий контроль государства над всеми опытами в этом направлении. Во многих странах использование технологии клонирования применительно к человеку запрещено и преследуется законом. Это касается репродуктивного клонирования, то есть создание идентичных жизнеспособных двойников, которые будут развиваться и расти и, гипотетически, даже сами дадут потомство. Существует еще терапевтическое клонирование, его отличие от репродуктивного в том, что развитие плода прерывается на 14-й день после его создания для получения стволовых клеток. Этот способ разрешен в некоторых странах.

В России в 2002 году был введен пятилетний мораторий на клонирование человека, срок действия которого истек в 2007 году. В 2010 году президент РФ подписал закон о продлении моратория до вступления в силу федерального закона, устанавливающего порядок использования технологий клонирования организмов в целях клонирования человека. Документ позволяет продлевать запрет на неограниченное время. Тем не менее, закон не запрещает клонирование клеток и организмов в научно-исследовательских целях, клонирование органов для трансплантации и клонирование животных.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников