Клонирование — давно не фантастика, а работающая технология. Клоны косвенно влияют на жизнь каждого из нас. Например, без них сложно представить себе развитие фармацевтики. Как устроен механизм их создания и кому он нужен сегодня, рассказала на YouTube‑канале ScienceVideoLab биоинформатик Анна Иванова. Лайфхакер законспектировал основные тезисы лекции.
Как работает механизм клонирования
С подобным способом размножения знаком каждый, кто хотя бы раз отрывал от цветка в горшке сочный листок или кусочек стебля, затем помещал его в воду, а потом, когда появятся тонкие корни, высаживал в грунт. С животными сложнее. Но если упрощать, в основе технологии клонирования лежит тот же принцип.
Для получения клона необходимы три особи животных. Первая — прототип. У неё забирают необходимый для клонирования генетический материал. Вторая — донор. У неё учёные берут яйцеклетку. И третья — суррогатная мама, которая вынашивает плод.
Сначала учёные берут у прототипа здоровые клетки — тот самый генетический материал. Это могут быть, например, частички кожи. Или клетки молочной железы — именно из них вырастили овечку Долли, самого первого клона.
В каждой клетке любого организма уже есть двойной набор хромосом, который достался ей от мамы и папы. Главная задача учёных на этом этапе — очистить её от всей информации, кроме генетической. То есть клетка кожи должна забыть, что её функция — защищать. Мышечная клетка — что она умеет сокращаться. Существуют специальные биологические способы убрать всю дополнительную информацию и оставить только генетическое ядро, то есть два набора хромосом.
Это делается при помощи специальных лабораторных методов. У нас получается клеточка, внутри которой есть диплоидный геном. Он больше не помнит, что является клеткой кожи, мозга, печени и так далее. Настройки клеток сброшены до базового состояния.
Затем у донорской яйцеклетки тоже убирается всё содержимое, удаляется её собственный геном и оставляется только оболочка. В неё-то и помещают подготовленный генетический материал.
Учёные могут подготовить несколько десятков таких яйцеклеток. Затем их помещают в специальную среду, где некоторые из них начинают делиться и превращаться в растущие эмбрионы. Несколько из таких развивающихся зародышей достаются суррогатной маме. Их имплантируют по технологии, схожей с ЭКО. Животное вынашивает плод, и в итоге рождается детёныш, генетически в точности похожий на свой прототип. В эксперименте с овечкой Долли из нескольких десятков эмбрионов удалось получить лишь одного ягнёнка.
Как сложилась судьба первого клона — овечки Долли
Беременность суррогатной мамы первого клона проходила хорошо. Затем в 1996 году родился вполне здоровый малыш и начал развиваться, как ему и положено. В итоге выросла взрослая овечка, у которой тоже со временем появились дети. Долли умерла в возрасте 6 лет. Журналисты писали: это очень мало, овечка скончалась фактически в молодом возрасте. А значит, с ней явно было что‑то не так.
На самом деле у Долли не находили никаких серьёзных генетических отклонений. Как правило, овцы её породы живут около 8 лет. Да, она могла бы прожить дольше, но не намного. Судьба у неё и правда оказалась незавидной, однако дело было совсем не в генетике.
Учёные с удовольствием бы понаблюдали, как их объект бегает по зелёному лугу, живёт на природе и развивается, как и положено представителям его вида. Но экспериментаторам всё время приходилось защищать Долли от слишком назойливого внимания. За ней буквально охотились — и журналисты, и обычные зеваки. А ещё активисты, которые были категорически против клонирования и поэтому хотели уничтожить всё, что связано с этой технологией.
Поэтому Долли значительную часть своей жизни провела в закрытых помещениях. Как и у всех животных, которые находятся в стеснённых условиях, у неё начали развиваться болезни суставов. Учёные пытались ей помочь. Но на шестом году жизни Долли подхватила болезнь лёгких — тоже типичный для этого вида недуг. Сочетания нескольких болезней организм овечки не выдержал.
Она жила хорошей полноценной жизнью. Овечка Долли много раз стала мамой. Её детки, её барашки, тоже стали мамами и папами, и всё у них было прекрасно. Но в какой‑то момент она подхватила болезнь лёгких и осложнения. И терапия, которая к ней тогда применялась, уже перестала помогать.
Долли умерла, но генетический материал её прототипа — ткань молочной железы безымянной овцы — у учёных сохранился. И они повторили эксперимент. Из таких же клеток вымени исследователи несколько лет назад вырастили четырёх милашек — Дебби, Денис, Даян и Дейзи. Все они — клоны Долли и друг друга. Белые кудрявые овечки прекрасно живут и развиваются, и лишь у одной из них возникли проблемы с суставами.
Как сегодня используются технологии клонирования
Свежую информацию о клонах и методах их воспроизведения СМИ публикуют не каждый день. Но технология никуда не исчезла. Наоборот, все эти годы она развивалась и сегодня успешно применяется практически в промышленных масштабах. Вот где клонирование используют чаще всего.
Создание двойников домашних животных
В декабре 2001 года на свет появился первый клонированный котёнок. Это была кошечка по имени Сиси, или Копикэт. По‑русски её часто называли Копиркой. Сиси жила у сотрудницы лаборатории. Кошка была весёлой, игривой, родила здоровое потомство. Умерла она в возрасте 18 лет, то есть прожила хорошую кошачью жизнь.
Сегодня клонирование давно вышло за рамки экспериментов. У нас есть коммерческая технология, которая начала набирать обороты с середины двухтысячных. Отработанный механизм позволяет желающим получить генетических двойников домашних питомцев.
Да, это дорого. Любимого котика можно клонировать примерно за 35 000 долларов, собаку — за 50 000. Но многие состоятельные люди пользуются такой возможностью. Например, в Сети мелькали фотографии Барбры Стрейзанд с двумя одинаковыми белыми собачками‑клонами. У нынешнего президента Аргентины, как пишут СМИ, тоже живут дома клонированные псы.
Интересно, что человек, который заказывает одного клона, может получить нескольких животных‑близнецов. Это происходит потому, что технологии клонирования отлично отработаны. И приживается не один эмбрион, а несколько. Все они превращаются в здоровых малышей, и клиент может получить двух, а то и четырёх одинаковых животных. Как пишут в рекламе, «по цене одного».
Отметим важный психологический аспект. Всем, кто потерял любимого питомца, напоминают: клон только внешне будет похож на своего прототипа. У него может быть другой характер и совершенно иные привычки. И с ним точно нужно будет знакомиться заново. Но многие всё равно ожидают, что смогут вернуть ушедшего четвероногого друга, и сильно огорчаются, что этого не происходит.
Очень многие разочаровываются, когда получают клонов животного. Даже если им учёные много раз говорят: пожалуйста, не ожидайте, что он будет помнить, что здесь лежит его мячик. Он не будет вас узнавать. Но люди всё равно этого ожидают и бывают расстроены.
Выведение животных с нужными признаками
Сегодня очень часто клонируют лошадей, в особенности породистых скакунов. Процедура очень недешёвая — получить такого жеребёнка можно за 85 000 долларов. Но она пользуется спросом. И вот почему.
На скачках и других соревнованиях клонов не бывает — их участие строго запрещено правилами. Зато можно получить от них потомство с ценными наследственными качествами. Потом вырастить жеребёнка и отправить его на скачки, ведь детёнышей клонов никакие ограничения уже не касаются. Во всех соревнованиях они участвуют наравне с остальными животными. И часто выигрывают.
Хозяева дорогих скакунов видят ещё одно преимущество. Породистая кобыла не может часто ходить беременной, ведь она в это время не может принимать участие в соревнованиях. Да и после родов ей нужно долго восстанавливаться и возвращать утраченную форму. Зато клон кобылы может запросто приносить потомство. Близнеца можно скрестить с каким‑нибудь суперскакуном и надеяться на рождение будущих чемпионов. Сама же кобыла продолжит участвовать в скачках и приносить своим хозяевам награды и деньги.
Таким образом вы сохраняете генофонд и при этом не нарушаете правила всех этих ассоциаций — на мой взгляд, немножко сумасшедшие, но тем не менее. В общем, факт: у нас сегодня есть коммерческие котики, коммерческие собачки, а ещё важнее — коммерческие лошадки.
Деньги, которые учёные получают за такое клонирование, часто идут на другие исследования. Они нужны, чтобы развивать темы, на которых нельзя заработать. Например, для экспериментов с лошадьми Пржевальского. Или другими редкими видами животных.
Производство идеальных подопытных мышей
И наконец, о клонировании, которое поставлено на поток. Сегодня есть центры, которые запустили эту технологию практически в промышленных масштабах. Они продают животных, которые необходимы учёным для медицинских исследований. Самый яркий пример — лабораторные мыши.
Перед выпуском новых лекарств всегда проводится много самых разных тестов. Как правило, все препараты испытываются в том числе и на мышах. Причём эксперименты должны быть воспроизводимыми. То есть легко повторяться в любой лаборатории.
Чтобы результаты были корректными, исследования лучше проводить на одном и том же генетическом материале. Ведь особенности другой породы мышей или даже индивидуальные отличия некоторых особей могут сильно исказить итоговые показатели. Получается, несколько партий одинаковых с точки зрения генетики мышей — идеальный материал для экспериментов. Поэтому современная фармацевтика активно использует клонированных животных. А потом проверенные препараты могут спасти миллионы человеческих жизней.
Если вы — исследовательская лаборатория, вы хотите искать какое‑то лекарство, вам нужно заказать определённое количество мышей. Вы согласовываете это с этическими комитетами — там сложное очень регулирование идёт. А после обращаетесь в такую компанию и закупаете у неё готовых мышей.
Конечно, при использовании технологий клонирования очень важны этические вопросы. И это здорово, что учёные сегодня о них не забывают.
