Что изменилось в мире клонирования со времён овечки Долли

Что такое клонирование?

Клонирование — это создание генетически идентичных копий живых организмов или их фрагментов. Можно клонировать разный биологический материал: отдельные клетки, ткани, органы и целые организмы.

Какие бывают виды клонирования?

Молекулярное клонирование

С помощью этого метода учёные выделяют интересующие гены, вставляют их в плазмиду — молекулу ДНК бактерии, а затем создают популяцию таких бактерий. В зависимости от цели эксперимента можно остановиться на этом или вставить полученные плазмиды в клетки растений и животных.

Именно так выводят генетически модифицированные организмы: растения, устойчивые к вредителям, животных с иммунитетом к заболеваниям. Также с помощью технологии изучают заболевания и разрабатывают лекарства.

Терапевтическое клонирование

Учёные выращивают эмбрион клона в пробирке, но не дают ему развиться в полноценный организм. Для этого у животного или человека берут соматическую клетку — любую клетку тела, не принимающую участия в половом размножении, и достают из неё ядро. Также берут яйцеклетку другой особи того же вида и удаляют ядро.

Потом ядро вставляют в безъядерную яйцеклетку и запускают процесс деления. Когда клетка превращается в бластоциту — пузырёк с эмбриональными стволовыми клетками внутри, развитие останавливают.

Стволовые клетки (клетки‑предшественницы), которые пока не определились, в какие клетки превратиться, могут стать чем угодно. Их используют для опытов, например, учёные исследуют мутации в генах или пытаются вырастить органы и ткани, которые можно будет имплантировать на замену повреждённым.

Репродуктивное клонирование

Этот вид позволяет создать генетически идентичную копию целого животного. Механизм тот же, что и в терапевтическом клонировании, только развитие эмбриона не прерывают на стадии бластоциты. Вместо этого его подсаживают в матку особи того же вида, где эмбрион развивается в полноценный организм. 

Каких животных уже клонировали?

Долли — самый известный клон, но далеко не первый. История клонирования началась за целый век до рождения овечки.

В 1885 году Ханс Дриш разделил двухклеточный эмбрион морского ежа и получил двух идентичных близнецов. Затем в 1902 году Ханс Спеманн с помощью волоска разделил эмбрион саламандры и тоже получил двух клонов.

Опыты с переносом ядра в яйцеклетку начались 50 лет спустя. Сначала получилось вставить ядро клетки эмбриона в пустую яйцеклетку лягушки, чуть позже — вырастить головастика из клетки кишечника лягушки.

Потом настал черёд млекопитающих. В 1984 году Стин Вилладсен вставил ядро эмбриона овцы в безъядерную яйцеклетку. Суррогатная мать‑овца выносила трёх клонов‑ягнят. Таким же образом — из клеток эмбрионов — успешно клонировали цыплят, овец и коров.

И, наконец, в 1996 году исследователи из Рослинского института в Шотландии впервые создали клона из клетки вымени шестилетней овцы. После 276 попыток эксперимент удался, и на свет появилась овечка Долли.

После Долли по этой технологии клонировали множество животных: корову, кошку, оленя, собаку, лошадь, мула, вола, свинью, кролика, крыс и мышей, козла, волка.

Учёные пытались клонировать и обезьян, но это оказалось не так просто. Только через 10 лет после Долли в пробирке вырастили стволовые клетки макаки‑резуса, а живых клонов удалось создать ещё спустя столько же. В 2018 году эксперимент китайских учёных закончился созданием двух длиннохвостых макак: Зонг Зонг и Хуа Хуа.

Клоны правда быстрее стареют?

Да, по крайней мере некоторые. Учёные предполагают, что это происходит из‑за хромосом. Все клетки организма проходят через циклы деления, и концевые участки хромосом — теломеры — укорачиваются. Это часть естественного процесса старения.

У Долли хромосомы были короче, чем у одногодок, и прожила она в два раза меньше среднестатистической овцы: 6 лет вместо 12.

Однако теломеры укорачиваются не у всех клонов. Например, у крупного рогатого скота, собак и мышей теломеры клонов не меньше, а иногда и больше, чем у контрольных животных того же возраста, а вот у овец и волков, наоборот, почти всегда короче.

Преждевременное старение не касается козлов: клоны живут положенные природой 15 лет. Так же повезло клонам‑коровам, собакам и мышам. А вот клонированные овцы, свиньи и кошки живут меньше. Насчёт ближайших родственников человека, обезьян, пока нет таких данных. Поскольку первые клонированные макаки родились недавно, остаётся только гадать, сколько они проживут.

Могут ли клонировать вымерших животных?

После фильма «Парк Юрского периода» многие надеются, что учёным удастся клонировать динозавра, но это навсегда останется фантастикой. Динозавры вымерли слишком давно, так что тканей с молекулами ДНК просто не осталось — одни окаменелые кости.

Более реальным представляется клонирование мамонтов и других животных ледникового периода, останки которых периодически находят в вечной мерзлоте. Однако на данный момент и это практически невозможно по нескольким причинам:

• Для клонирования нужно неповреждённое ядро с целой ДНК, а даже в самых хорошо сохранившихся останках генетический код разбит на множество частей. Учёным приходится собирать «буквы» генома, не зная точной последовательности и ориентируясь на ДНК ближайших родственников, так что нельзя предсказать, что получится в итоге.
• Чтобы клонировать животное, нужна суррогатная мать. Ближайшими родственниками мамонтов являются азиатские слоны, поэтому донором яйцеклетки и суррогатной матерью для мамонтёнка может стать только самка этого животного. Процедура взятия яйцеклетки и её подсадки в матку будет очень сложна, но даже если всё пройдёт успешно, на свет родится не чистый вид, а гибрид мамонта и слона.
• Учёные опасаются, что даже в случае успешного клонирования животным не хватит генетического разнообразия, чтобы создать новую популяцию.

Подобные проблемы препятствуют клонированию всех вымерших животных.

Могут ли клонировать человеческие ткани и органы?

В 2013 году учёным из Орегона под руководством Шухрата Миталипова (Shoukhrat Mitalipov) удалось провести терапевтическое клонирование человека. Миталипов с коллегами взяли ядро соматической клетки ребёнка с редким генетическим заболеванием, поместили её в безъядерную яйцеклетку и вырастили бластоциту со стволовыми клетками.

В 2014 году методом терапевтического клонирования учёным удалось превратить клетки кожи мужчин 35 и 75 лет в стволовые клетки. В перспективе клетки‑предшественницы можно использовать для выращивания любой ткани и замены повреждённых участков и органов.

Однако у такого метода есть проблемы: стволовые и раковые клетки поразительно похожи. Некоторые исследования показывают, что после 60 циклов деления стволовые клетки могут накапливать мутации и приводить к возникновению рака.

Есть данные, что стволовые клетки из околоплодных вод и плаценты не образуют опухолей. Если для создания органов будут использовать эти клетки, отпадёт множество проблем, связанных с клонированием: от донорства яйцеклетки до этической стороны использования человеческих эмбрионов.

А что насчёт клонов целых людей?

В 2002 году члены секты раэлинов «Клонэйд» заявили о рождении первого клонированного человека — девочки Евы, а также 12 других клонов. Несмотря на многократные запросы от учёного сообщества и СМИ, «Клонэйд» не предоставили доказательств существования клонов.

В 2004 году учёные из Сеульского национального университета в Южной Корее заявили о создании клона человеческого эмбриона. Однако независимый научный комитет не обнаружил доказательств, и через два года исследование было отозвано.

Что мешает клонировать людей помимо технологий?

Репродуктивное клонирование человека вызывает немало опасений. Никто не знает, какие биологические и социальные последствия может иметь клонирование людей, которые жили ранее или живут до сих пор. Это может нарушить принципы ценности личности, права и свободы человека.

Также непонятно, как поступать с клонами, если получится их создать: смогут ли они стать частью общества и как оно воспримет их появление.

Пока все эти проблемы не найдут решения, репродуктивное клонирование человека запрещено в 70 странах мира, включая Россию.

Согласно Федеральному закону, запрет будет действовать до тех пор, пока не появится закон, устанавливающий порядок клонирования организмов в целях клонирования человека.