Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых дифференцированных (соматических) клеток, а не из половых (гамет) или стволовых . Исходное животное (прототип) на момент клонирования уже умерло. А часть его клеток, необходимая для эксперимента , была своевременно заморожена и хранилась в жидком азоте , чтобы сохранить и передать генетический материал .

Сама Долли стала самой известной овцой в истории науки . Она прожила 6,5 лет и оставила после себя 6 ягнят. Долли была усыплена в 2003 году после болезни.

Клонирование Долли

Попытки создать полноценные клоны теплокровных животных предпринимались ещё до успеха с Долли. Среди таких - получение овец Меган (англ. Megan ) и Мораг (англ. Morag ), 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 (ооцитом) 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 (англ. Finn Dorset ). 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 (англ. Nuclear transfer ) .

Жизнь и смерть Долли

Долли жила как самая обычная овца. Умела выпрашивать лакомство у людей и родила шестерых ягнят. Её первый ягнёнок, Бонни, родился в апреле 1998 года . В следующем году родились ягнята Салли и Рози. А затем Долли родила тройню - Люси, Дарси и Коттон.

Развитие и значение эксперимента

В последующем были клонированы из исходного материала (клетки молочной железы) ещё четыре овечки, которые также носят клички Dollies. Проведённое позднее исследование 13 клонированных овец достигших возраста 7-9 лет показало что все они находятся в полном здравии, признаков каких-либо болезней пока не выявлено (если не считать некоторые проявления остеоартрита у некоторых из них) . Важным условием удачного клонирования, как выяснилось, является жизнь деацетилазы гистонов с помощью таких веществ, как трихостатин А , а также некоторые другие исправления технологии пересадки ядер соматических клеток

Важно отметить, что продолжительность жизни клонированных животных, если они достигают половозрелого возраста, как правило, не отличается сколь-нибудь существенно от продолжительности жизни обычных животных данного вида

Клонирование может быть использовано для воспроизводства трансгенных , искусственных видов и пород. Но такие простые методы, как те, что применялись при получении Долли, не могут решить проблему генетического многообразия. Для её решения необходимо разрабатывать более дорогие и гибкие подходы.

Клонирование может быть также использовано для восстановления вымерших животных. Так, в 2003 году было объявлено о клонировании одного из подвидов пиренейского козла , уже вымерших в неволе и в природе, однако клон умер спустя всего несколько минут после рождения .

Реакция общества

Успех эксперимента с Долли вызвал моментальную и обширную реакцию общества. Диапазон мнений был очень широк: от уподобления удачи сотворению Евы из ребра Адама до трудов доктора Франкенштейна , способных погубить весь человеческий род.

В СМИ, массовой культуре и искусстве тема клонирования стала обсуждаться и обыгрываться сразу же и очень разнообразно. Клонирование Долли очень широко обсуждалось в США, в прессе и на телеканалах. В фильмах и компьютерных играх клоны не только животных, но даже и людей перестают быть необычным или исключительным персонажем.

Клонирование Долли поставило перед обществом ряд этических и философских вопросов. Последнее связано прежде всего с тем, что по прогнозам некоторых учёных оставалась дистанция лишь в десяток лет до клонирования человека.

Правительства некоторых стран [каких? ] ограничили финансирование и поддержку исследований по клонированию. А парламенты запретили исследования и разработки, прямо нацеленные на клонирование человека .

Критика эксперимента

Со стороны учёных вне оспаривания самого факта опыта критиковались его невысокая эффективность (выжила только 1 из 277 яйцеклеток) и недостаточная частота - научный подход требует устойчивой повторяемости опыта и анализа большего массива результатов.

В некотором смысле спорно также наименование Долли клоном. Дело в том, что Долли клонировали посредством замены ядра, но геном передается не только через ядро (см. Митохондриальная ДНК), поэтому, Долли, строго говоря, имеет двух генетических матерей .

См. также

Примечания

1. Wilmut, I., & Taylor, J. (2018). Cloning After Dolly . Cellular Reprogramming. 20(1): 1-3. DOI :10.1089/cell.2018.29011.psiw
2. Oh, H. J., Ra, K., Kim, M. J., Kim, G. A., Setyawan, E. M. N., Lee, S. H., & Lee, B. C. (2018).

1. Клонирование животных

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 путём бесполого размножения, причём потомок при этом генетически идентичен своему предку.

Собственно процесс клонирования можно разделить на несколько стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из нее микроскопической пипеткой вытягивается ядро. В безъядерную яйцеклетку вводят другую, содержащую ДНК клонируемого организма. С момента слияния нового генетического материала с яйцеклеткой, как ожидается, должен начаться процесс размножения клеток и рост эмбриона. Подобные ожидания основываются, по крайней мере, на двух явных научных мотивациях. Первой является желание выяснить, насколько нетронутым остается генетический материал в процессе развития организма, имеющего характерную судьбу. Вторая мотивация состоит в том, насколько факторы цитоплазмы самой яйцеклетки совместимы с привнесенным в нее для перепрограммирования генетическим материалом - например, имеет ли значение тот факт, что чужие гены и собственные гены митохондрий яйцеклетки различны? Подобных вопросов возникает множество. Обратимся к истории исследований попыток клонирования животных.

Овечка Долли

В феврале 1997 года человечество было потрясено известием из шотландского Института Рослина о рождении и нормальном развитии первого млекопитающего, полученного путем переноса ядра, или, проще говоря, клонирования, - овечки Долли. Пожалуй, это событие произвело эффект, сходный с сообщением об изобретении ядерной бомбы или о возникновении телевидения.

Сначала из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Затем клетка была помещена в эмбриональное окружение, называемое ооцитом, чтобы произошла перестройка генетической программы на развитие эмбриона. Тем временем из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы - суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы - донора клетки молочной железы.

Слух, распространявшийся с неимоверной скоростью чуть ли не с момента объявления о существовании Долли, заключался в том, что клонированная овца стареет в несколько раз быстрее своих «нормально рожденных» родственников.

Эти данные, как оказалось, во многом соответствуют действительности. Согласно одному из наиболее вероятных объяснений этого феноменально быстрого старения является гипотеза, что оно происходит в силу запрограммированного ограничения количества делений и продолжительности жизни каждой клетки высших организмов. Разговоры о нарушениях репродуктивных способностей у Долли вообще не имеют под собой.

Никаких реальных оснований, поскольку она уже как минимум дважды благополучно разрешилась от бремени, родив своего первенца Бонни на втором году жизни, а еще год спустя - троих здоровых ягнят.

Овечка Долли прожила 6 по большей степени мучительных лет.

Клонирование 5 поросят

В 2000 году британские ученые, клонировавшие овцу Долли, создали этим же методом пять поросят. Специалисты компании PPL Therapeutics провели операцию в американском городе Блэксбург. За основу были взяты клетки взрослой свиньи.

Все выведенные поросята - самки, и все они здоровы.

Специалисты полагают, что таким образом в будущем можно будет производить свиней, органы которых впоследствии используют для пересадки людям. Ожидается, что первые эксперименты в этой области ученые будет проводить в течение четырех лет.

Достаточно больше перспективы перед нами открывает возможность клонирования, но так же перед нами постают множество споров и разногласий.

2. Терапевтическое клонирование

Что касается клонирования человека, данный процесс запрещен законом во многих странах в связи с многими аспектами.

Но сyществует такой вид клонирования, как терапевтический. В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, (замена ядра клетки, исследовательское клонирование и клонирование эмбриона), состоящий в изъятии яйцеклетки из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры (митозов культуры), данная клетка образует блацисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму.

Цель данной процедуры - получение стволовых клеток. генетически совместимых с донорским организмом.

Можно ли в специальных условиях воспроизвести генетически точную копию любого живого существа? Символом первого клонированного млекопитающего (1996 год) стала овца Долли, страдавшая на протяжении жизни воспалением легких и артритом и насильственно усыпленная в возрасте шести лет - возрасте, равном примерно половине средней жизни нормальной овцы. Клонирование животных оказалось не таким простым в исполнении, как растений.

В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток.

2.1 Перспектива терапевтичекого клонирования

Стволовые клетки, полученные путем терапевтического клонирования, применяются для лечения многих заболеваний. Кроме этого, в настоящее время ряд методов с их использованием находятся на стадии разработки (лечение некоторых видов слепоты, повреждений спинного мозга и др.)

Данный метод часто вызывает споры в ученой среде, под вопрос ставится термин, описывающий созданную бластоцисту. Некоторые считают, что неверно называть это бластоцистой или эмбрионом, так как оно не было создано оплодотворением, но другие утверждают, что при соответствующих условиях из него может развиться плод, и, в конечном счете, ребенок - поэтому уместнее называть результат эмбрионом.

Потенциал для применения терапевтического клонирования в области медицины просто огромен. Некоторые противники терапевтического клонирования выступают против того факта, что данная процедура использует человеческие эмбрионы, при этом разрушая их. Другим же кажется, что подобный подход инструментализирует человеческую жизнь или, что тяжело будет разрешить терапевтическое клонирование, не разрешая при этом репродуктивного клонирования.

3. Значение клонирования

В настоящее время с методами генной инженерии и, в частности, клонирования связано множество надежд и в области лечения неизлечимых ранее болезней, репродукции и трансплантации органов, и в области искусственного зачатия, борьбы с инвалидностью и врожденными пороками… Проводится все больше экспериментов по выращиванию млекопитающих и последующей пересадке их органов человеку. Совсем недавно в Южной Корее удалось клонировать поросенка, генетически измененные клетки которого способны на 60-70% снизить угрозу отторжения органов иммунной системой человека при трансплантации. А в свете проблемы, связанной с неспособностью иметь детей, методы искусственного оплодотворения получили широкую поддержку в обществе. Что касается самого клонирования, то оно позволяет проводить те же процедуры, обходясь генофондом лишь одного из родителей, что часто бывает необходимо в случае предрасположенности одного из родителей к серьезным заболеваниям.

Пересадка клеток поджелудочной железы позволит избавить больных сахарным диабетом от постоянных инъекций инсулина и необходимости соблюдения строгой диеты. Об этом на конференции в Чикаго доложил британский хирург Джеймс Шапиро, успешно проведший первые восемь операций.

Очищенные клетки поджелудочной железы здоровых доноров вводили больным сахарным диабетом внутривенно. Эти клетки задерживались в печени, где они продолжали вырабатывать инсулин. У восьми больных в возрасте от 29 до 53 лет в ближайшие сроки после операции исчезла потребность в инъекциях инсулина.

Представитель Британской диабетологической ассоциации Билл Хартнет считает новый метод лечения чрезвычайно перспективным, но предостерегает от поспешных выводов, поскольку результаты пересадки клеток пока не опубликованы. Больные после этой операции должны постоянно принимать иммунодепрессанты для предотвращения отторжения пересаженных клеток. Развитие метода клонирования позволит в будущем решить проблему получения достаточного количества клеток поджелудочной железы, заявил Джеймс Шапиро на конференции Американского общества трансплантологов.

Технологии клонирования были впервые применены для спасения исчезающих видов животных. Уже в следующем месяце ученые ожидают рождения на свет детеныша гаура (разновидности азиатского вола), которого выносила обыкновенная корова. Сам зародыш был создан в лаборатории из яйцеклетки коровы и генов, взятых из кожи гаура.

С другой стороны, часто поднимается вопрос о том, что клонирование может сократить генетическое разнообразие, сделав человечество более уязвимым, например, к эпидемиям, что приведет, по самым пессимистичным прогнозам, к гибели цивилизации.

5 июля 1996 года Долли стала первой в мире овечкой-суперзвездой. Она была первым млекопитающим, успешно клонированным из взрослой клетки, тем самым открыв эру, где каждый сможет заказать себе клон любимого щенка или элитных лошадей.

Однако ученые также были обеспокоены тем, что Долли могла оказаться назидательным предостережением: генетическое тестирование показало, что у её ДНК наблюдались признаки старения на один год и в 5 лет у неё диагностировали артрит. Было не ясно, связаны ли проблемы Долли с тем, что она была клоном.
В конце концов в 2003 году Долли умерла, подхватив вирус, прожив 6 лет - половину типичной продолжительности жизни овцы своего вида.
Как оказалось, Долли, возможно, просто не повезло. Ведь на днях исследователи из Университета Ноттингема объявили о том, что четыре клона, полученных из клеток Долли, живы и здоровы уже девять лет.

Знакомьтесь, клонированные овцы Дебби, Дэнис, Дианна и Дейзи.

Четыре «Ноттингемских Долли» являются единственными оставшимися в живых из группы из 10 клонов Долли, родившихся в 2007 году.
Они были созданы вместе с девятью другими клонами, не Долли, чтобы можно было сравнить состояние их метаболизма, сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата. Несмотря на, казалось бы, преждевременное старение суставов Долли, только у одного из четырех клонов, Дебби, развился умеренный артрит. «Их метаболическая и сердечно-сосудистая системы неотличимы от других овец этого возраста, - говорит ветеринарный врач Сандра Корр. - Мы выяснили, что здоровье большинства овец очень хорошее, с учетом их возраста».

Их вид невероятно успокаивает.

Овцы были клонированы с использованием того же метода, с помощью которого была создана Долли - соматической клеточной ядерной передачи.
Во время этого процесса ученые выделяют ДНК (которое находится в ядре клетки) из клетки исходного животного (в данном случае, из молочной железы исходной овцы), а затем переносят его в ядро яйцеклетки. Далее они дают этой новой яйцеклетке небольшой толчок - в случае выживших Долли кофеин - который запускает процесс деления, пока не образуется жизнеспособный зародыш.
После созревания клеток они дифференцируются, к примеру, клетка кожи отличается от клетки легкого. Успешное рождение Долли стало возможным благодаря тому, что ученым удалось «сбросить» эти дифференцированные клетки обратно в недифференцированное состояние, чтобы они могли вырасти в совершенно новую овечку.
Хорошое здоровье «Ноттингемских Долли» является отличным свидетельством того, что клоны могут жить долгой и здоровой жизнью.
«Если бы клонирование ускоряло старение, мы бы увидели его в этой группе», - говорят ученые.

Технически созданы все условия для клонирования человека. Правда, клон не будет той же личностью, что и «человек-прототип». Есть ряд этических проблем, не позволяющих проводить такого рода эксперименты.

Самая известная овца в мире

Без преувеличения – одно из самых популярных животных. Это чудо биологической технологии – первое клонированное млекопитающее, которое, к тому же, смогло дать потомство.

Долли появилась на свет в 1996 году в Росслинском институте. Она прожила шесть с половиной лет, а после себя оставила шестеро ягнят. Из-за сильного артрита Долли усыпили в 2003 году.

Долли стала одним из самых грандиозных достижений в биологии за последние 20 лет. Это новая эпоха в науке, которая по значимости сравнима с расщеплением атома.

Как клонировали Долли?

Долли – это первое теплокровное животное, которое было получено из соматической клетки, а не половой. В данном случае биологическим родителем Долли была одна овца-прототип (чьей точной копией является Долли), а не мать и отец.

Клонирование проводилось следующим образом. Из замороженных клеток вымени овцы-прототипа были извлечены ядра, содержащие генетический материал. Затем ядра клеток соединяли с яйцеклетками, которых предварительно лишили генетического материала. Таким образом всего было оплодотворено 277 яйцеклеток. Только 29 из них стали эмбрионами, а из этих эмбрионов выжил только один, которого после рождения и прозвали Долли.

Про овцу Долли стало известно только спустя 7 месяцев после ее рождения. Это время нужно было ученым для получения патента новой технологии переноса генетической информации, которая стала известна как перенос ядра.

Клонирование человека: реальность или вымысел?

После успеха с овцой Долли ученым удалось провести успешные клонирования многих других млекопитающих. Закономерно возник вопрос: а можно ли с помощью технологии переноса ядра клонировать человека? Технологически такая процедура представляется возможной, но она имеет ряд ограничений, главная из которой – невозможность повторения сознания. То есть, вероятно, создать клона можно, но это не будет такой же личностью.

Вторая проблема клонирования человека – это социально-этический и этико-религиозный аспект. Есть опасения того, что при клонировании будут появляться неполноценные люди. Возникнуть проблемы, связанные с отцовством, материнством и рядом других вопросов.

Во многих странах мира эксперименты по клонированию человека запрещены. Однако некоторые специалисты осмеливаются предположить, что они проводятся тайно. Возможно, уже существуют клонированные люди, за которыми наблюдают ученые.

В некоторых странах разрешено так называемое терапевтическое клонирование. Это когда создают клона человека, но эмбрион используется исключительно для получения Такие процедуры разрешены, например, в США, Великобритании и Австралии. С помощью полученных стволовых клеток можно лечить ряд тяжелейших заболеваний, поэтому терапевтическое клонирование все шире применяется в медицине. Правда, ряд ученых опасаются, что под ширмой терапевтического клонирования ученые могут прибегать к репродуктивному клонированию.

Аркадий Галанин

«Создать человека была славная и оригинальная мысль. Но создавать после этого овцу значило повторяться.»
Марк Твен

Клонирование - это создание генетической копии живого организма. Эксперименты по клонированию велись на протяжении многих десятилетий, но успешные результаты были достигнуты совсем недавно - примерно двадцать лет назад.

Оригинал и копия

В 1996 году величайшей мировой сенсацией стало самое обычное на вид существо - овечка по имени Долли . Сенсационность ее появления на свет заключалась в том, что она не была зачата двумя родителями, как это принято у млекопитающих, а появилась в результате клонирования. Долли была точной копией другой овцы, умершей за несколько лет до ее рождения.

Большинство живых существ развиваются из оплодотворенной яйцеклетки, и получают в наследство половину генетического материала от матери и половину - от отца. При клонировании все происходит иначе: весь генетический материал берется от одной особи, поэтому новый организм становится точной копией своего «прародителя».

Как осуществляется процедура клонирования? В первую очередь нужна оплодотворенная яйцеклетка. Ее извлекают из животного, после чего из этой яйцеклетки удаляется ее главная часть - ядро, где содержится ДНК со всей генетической информацией. Вместо удаленного ядра в яйцеклетку имплантируют новое, взятое из клетки другой взрослой особи этого же вида. Оплодотворенную яйцеклетку с новым ядром помещают в матку самки (суррогатной матери), где происходят нормальный рост и развитие. Когда приходит время родов, на свет появляется генетическая копия той особи, у которой взяли клеточное ядро.

До того как эксперимент завершился успехом и на свет появилась овечка Долли, было проведено 276 попыток пересадки ядра в яйцеклетку. Все они заканчивались неудачей на той или иной стадии.

После опыта с овечкой Долли было проведено множество успешных экспериментов по клонированию этих животных. На свет появились клоны клонов и клоны клонов клонов

Зачем нужно клонирование?

Главная биологическая сенсация, прославившая овечку Долли и ее создателя Яна Вильмута, заключается в том, что была открыта способность генов к «обнулению». Что означает этот термин? В каждой клетке есть ДНК со всей генетической информацией. Потенциально могут работать все гены, но на деле клетки со временем делятся «по специальностям». Например, в клетках поджелудочной железы работает ген, отвечающий за выработку инсулина. В клетках сердца этот ген тоже есть, но на определенном этапе развития организма он «засыпает». Все гены активны только в самом начале развития, на стадии оплодотворенной яйцеклетки.

Для процедуры клонирования можно взять клеточное ядро из любой ткани организма. Например, в случае овечки Долли была использована замороженная клетка вымени. И хотя многие гены уже были отключены, а работали только те, которые нужны в ткани молочной железы, оказавшись в оплодотворенной яйцеклетке, все гены активизировались снова. Этот и называется «обнулением». Ян Вильмут наглядно доказал, что можно взять любую клетку живого организма - неважно, из какого органа, - и вырастить из нее точную копию данного организма.

Можно вырастить не только целый организм, но и отдельную ткань. Такое клонирование называют терапевтическим, потому что его предполагается использовать для лечения или даже полной замены органов. Орган, выращенный в лабораторных условиях из собственной клетки пациента, не будет отторгаться. Клонирование же целых организмов, называемое репродуктивным, используют для восстановления исчезающих или уже исчезнувших видов животных. Многие исследователи видят блестящее будущее в репродуктивном клонировании человека, но пока такие эксперименты запрещены по этическим соображениям.

Нужно понимать, что клон, при его генетической идентичности, все же не является абсолютной копией оригинала. Во-первых, какие-то изменения происходят на этапе развития, во-вторых, клон будет обладать собственным, индивидуальным сознанием, так как он - отдельная самостоятельная личность.

Клонирование животных развивается семимильными шагами. В Америке с 2004 года клонируют кошек, чуть позже была разработана технология клонирования собак. Так что каждый, кто потерял питомца, может за определенную, совсем не маленькую сумму воссоздать его копию