Возможности ТЭ: настоящее и будущее биотехнологии размножения

Сегодня, столетие спустя, высказывание основателя русской и советской эмбриологии, вынесенное  в эпиграф, читается с чувством иронии и скепсиса. И хотя автор старательно включал в предлагаемый читателю обзор достижения отечественных эмбриологов и специалистов по генетической инженерии, таких примеров «преимущественно русской науки» почти не оказалось. Наших фамилий в мировых биотехнологических открытиях, экспериментальной эмбриологии и конструировании генома сегодня практически нет и это очень печально. Более того, выдающиеся отечественные умы из постсоветского пространства сегодня вершат открытия в этих областях под чужими флагами.

И вот яркая иллюстрация этому недоразумению с пометкой срочно (mk.ru, 16.03.14): «В Америке бывший российский ученый Шухрат Миталипов успешно клонировал клетки человека» (подробности открытия в разделе «Клонирование соматических клеток»).

Обратимся вновь к высказыванию директора института экспериментальной биологии (1917-1939 гг) Н.К. Кольцова: "...великая ответственность ложится на нас ... если мы в такой тяжелый поворотный момент не поднимем своего голоса в защиту науки. С нас, прежде всего, спросит история, почему мы не протестовали против недостойного нападения на науку».

Странным образом этот призыв звучит актуально и сегодня. Отечественная генетика и эмбриология, «раздевание» которой по политическим мотивам начал небезызвестный академик из Полтавы Трофим Лысенко в 30-х годах прошлого столетия продолжается и сегодня. Только сегодня невнимание к биологическим наукам имеет прозаическую причину недостатка финансирования.

Сколько еще времени будет продолжаться стриптиз в отечественной биотехнологии?

Репродукцию картины А. Косолапова «Генетика», 1987

Разве не обидно за державу? Мне кажется автор, посвятивший прикладной эмбриологии и трансплантации эмбрионов 30 лет,  имеет право на такие вопросы?

Итак – достижения эмбриологии и как они видятся с точки зрения специалиста-практика.

Эмбриология как наука и наша свинья в истории ее становления

(Полтавский приоритет. Очевидность недавно невероятного)

«Мы знаем об его работах!

Целых пять комнат хотели оставить!»

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

Историю эмбриологии и вклад отечественных исследователей в развитие ее практической ветви – трансплантации эмбрионов сельскохозяйственных животных – мы освещали в двух номерах журнала «Химия и жизнь» (1990, №5 и 2008, №10). За эти 18 лет, прошедшие  между выходом этих статей-обзоров стали очевидными многие, казавшимися невероятными возможности прикладной эмбриологии. Но все по порядку.

В 1651 году знаменитый английский медик и ученый Уильям Гарвей впервые сформулировал главный принцип зарождения жизни: «Все живое из яйца». Первооткрывателем техники ТЭ является профессор кэмбриджского университета (Англия) Вальтер Хип. Именно он в 1898 году, впервые осуществивший перенос яйцеклетки от крольчихи-донора к реципиенту (суррогатной матери). Причем, родившиеся крольчата на 100% унаследовали свойства истинной матери. Приемная мать (любой породы и продуктивности) не  влияет на развивающийся плод. Таким образом, трансплантация эмбрионов (ТЭ)  еще в конце позапрошлого века подтвердила основу основ современной генетики о невозможности влиять на наследственность организма воздействием внешней среды или воспитанием.

В таблице первых достижений эмбриологии есть и наша свинья, которую «подложил» мировому сообществу советский академик А.В. Квасницкий из Полтавского НИИ свиноводства.

Таблица 1. Первые успешные пересадки эмбрионов млекопитающих.

Год	Вид животного	Исполнитель
1890	кролик	Heape
1933	крыса	Nicholas
1934	овца	Warwick et al.
1942	мышь	Fekete & Little
1949	коза	Warwick & Berry
1950	свинья	Kvasnickii
1951	корова	Willet et al.
1964	корова (нехирург.)	Mutter  et. al.
1968	хорек	Chang
1974	лошадь	Oguri & Tsutsumi
1976	бубуин	Kraemer et al.
1978	человек	Steptoe & Echwards
1978	кошка	Sehriver & Kraemer
1979	собака	Kinney et al.

Академик Квасницкий А.В. и его первые в мире поросята после ТЭ

(фото из семейного архива академика)

Особый героизм академика Квасницкого состоял в том, что в годы проведения его экспериментов по ТЭ на свиньях вовсю свирепствовала «лысенковская» теория вегетативной гибридизации растений и животных (изменения их наследственности под влиянием условий внешней среды, чего на самом деле не происходило). Первые поросята-ТЭ не могли и не приобрели признаков матери-реципиента, как это предписывалось указаниями нового президента ВАСХНИЛ, кстати, родом тоже из Полтавской губернии [1].

Два ровесника - полтавчанина, два академика -  Лысенко Т.Д. и Квасницкий А.В, как олицетворение добра и зла в биологической науке шестидесятилетней давности...

Термин "эмбриология" возник от греческого словосочетания — em bryo, "в оболочке", которое точно означает суть ранних эмбрионов. В настоящее время яйцеклетки и эмбрионы получены практически от всех млекопитающих.

Эмбриология или по-научному биология развития животных – это тот фундамент, на который опирается современная ТЭ и тесно связанные с ней биотехнологические исследования более высокого уровня: клеточная,  ядерная хромосомная и генная инженерия, клонирование половых и соматических клеток. Все это – современная биотехнология воспроизводства.

Опасаться этого загадочного с виду термина не следует. Bios – в переводе с греческого означает жизнь, techn – мастерство или искусство, logos – учение. Доктор биологических наук Всероссийского института животноводства (ВИЖа) Ю.Д. Клинский, продолжатель традиций эндокринологической школы академика М.М. Завадовского, биотехнологию воспроизводства обозначил как управление процессами зарождения жизни животного и человека на ранних стадиях, которые так или иначе связаны с лабораторным стеклом. Другими словами, все манипуляции, которые человек осуществляет с половыми клетками и живыми зародышами вне организма (invitro) уже называются биотехнологическими, будь то замораживание-оттаивание спермы или получение межпородных химер [2].

Классикой ТЭ является технология MOET (multiple ovulation and embryo transfer = стимуляция суперовуляции и ТЭ). В последние 10 лет почти половина ТЭ в мире осуществляется с использованием модифицированного метода OPU-IVF = извлечения яйцеклеток и их оплодотворения in vitro).

Тысячи специалистов ТЭ – «фундаменталистов» ежегодно заготавливают и пересаживают более миллиона жизнеспособных эмбрионов крупного рогатого скота. Армия ученых «колдунов»-эмбриологов значительно скромнее, но результаты их деятельности сулят поистине революционные открытия в животноводстве и медицине. Из недавно приобретенных: технология OPU-IVF, разделенная по полу спермопродукция и трансгенез у животных для медицинских целей 

Чем же располагает современная эмбриология и биотехнология воспроизводства крупного рогатого скота, и чем они  могут быть полезны для нас сегодня? Какие возможности в недалеком будущем они могут подарить человечеству? Попробуем сгруппировать достижения эмбриологов прошлого и нынешнего столетия по мере их полезности и перспективности для использования в практике животноводства и здравоохранения.

Четверть века назад автором [3] был составлен список достижений в мировой ТЭ, которые успешно используются в скотоводстве и которые могут в скором времени оказаться полезными для с.-х. производства. Исследования были размещены в порядке их «полезности» скотоводам на то время:

•  красным помечены  стадии научных исследований;
•  желтым – практическое освоение научных разработок;
•  зеленым – использование в практике разведения.

Табл. 2. Состояние биотехнологических исследований и возможностей ТЭ в их развитии

Разработка новых и совершенствование методов биотехнологии воспроизводства с использованием ТЭ и транспланталогии (в медицине) мировым научным сообществом идет в 3 направлениях (схема) [2]:

• Практическое использование традиционных и недавно вошедших в практику методов  (обозначены зеленым цветом). Помимо «классической» ТЭ (МОЕТ), в эту категорию сегодня можно отнести технологии, которые четверть века назад казались фантастикой: производство заказных по полу спермы и эмбрионов, оплодотворение яйцеклеток invitro(OPU-IVF) и производство трансгенных животных.
• Технологии недалекого будущего, над которыми «колдуют» современные биотехнологи (желтый цвет). К ним можно отнести получение химерных форм жизни, выращивание эмбриобластической массы для конструирования зародышей-близнецов высокопродуктивных животных, генная инженерия с той же целью на яйцеклетках и ранних эмбрионах животных. Использования генной инженерии для получения новых медицинских препаратов.
• Научные исследования, на конечном этапе так или иначе связанные с пересадками «сконструированных» эмбрионов, практическое использование которых для человечества пока неясно, но очень заманчиво. Помимо клонирования соматических клеток, к ним можно отнести другие манипуляции на уровне генома и ядра. Производство «запасных» органов и тканей для медицины, включая приемы ксенотрансплантации, привлекательность которой измеряется сотнями тысяч потенциально спасенных жизней в год.

Границы такого деления методов биотехнологии живых клеток довольно условны и через какой-то промежуток времени та или иная технологичная разработка входит в арсенал практических специалистов.  Эти открытия буквально происходят на наших глазах и ускоряются с каждым новым сообщением. Так, например, до середины 80-х годов прошлого столетия поступали лишь отрывочные сообщения об успешном оплодотворении яйцеклеток коров in vitro в исследовательских целях.

Мало кто из специалистов ТЭ четверть века назад верил, что телята после оплодотворения яйцеклеток «в пробирке» серьезно потеснят традиционно полученных после оплодотворения «в организме».

Но уже в июльском номере журнала «Feedstuuffs» за 1987 год была помещена реклама коммерческой компании из Великобритании, которая практикует пересадки эмбрионов от телок-доноров мясных пород молочным коровам-реципиентам. Источником эмбрионов являлись яйцеклетки, извлекаемые на бойне и оплодотворяемые в лаборатории компании. Судя по низким ценам за установленную стельность реципиентов после ТЭ (менее 50 фунтов стерлингов вместо обычных 320) специалистам уже тогда удалось преодолеть барьер капацитации спермы in vitro, которая долгое время стояла барьером на пути внедрения пробирочного оплодотворения [3] .

В начале нового тысячелетия в производственную практику входит (правильней сказать врывается) лазерно-цитометрический метод разделения сперматозоидов разной половой  принадлежности с достоверностью 85-90 % [2].

Этому открытию предшествовала великая битва умов ученых, которые на протяжении многих десятилетий пытались «растащить»  Х и Y гаметы в разные стороны, сортировать их с помощью физико-химических методов по половой принадлежности. Казалось безнадежные попытки «сортировщиков» гамет утомили их самих и вдруг такой успех!

Еще пример. Вроде бы технология хранения спермопродукции в жидком азоте отработана до совершенства и ничего в ней нового придумать уже невозможно. В конце 70-х  годов прошлого столетия имелись отрывочные сообщения о возможности лиофилизации и хранении высушенной спермы без утраты жизнеспособности сперматозоидов [4]. И вот, спустя 30 лет доктор Даниэль Имодеме из Саудовской Аравии использует сперму, подвергшуюся лиофилизации и месячному хранению в холодильнике для оплодотворения in vitro 24 яйцеклетки человека. Из них 20 начали делиться, а 2 выросли до 100-клеточных зародышей («Nature News Service», 03.07.03). Если это сообщение будет подтверждено последующими экспериментами, расфасовка и использование спермы в виде порошков может вскоре стать такой же обычной процедурой, как сегодня ее реализация в сосудах Дьюара.

Если присмотреться к сегодняшним возможностям эмбриологии - красного цвета в биотехнологии воспроизводства по известным направлениям уже не осталось. Если в конце 80-х годов прошлого столетия первооткрыватели микроинъекции генов в оплодотворенную яйцеклетку докладывали о его интеграции у 25-30% эмбрионов мышей, 10% поросят и 1,3% овец [3], то через два десятка лет генетические модификации стали доступны биотехнологам всего мира.

Ученому уму и с.-х. практике в этой дисциплине сегодня позволено и по силам – все, ну или почти все. Если вспомнить, что первая пересадка

эмбриона кролика была проведена 115 лет назад, а первая успешная криоконсервация спермопродукции состоялась всего 65 лет назад, успехи в биотехнологии воспроизводства с.-х. животных просто феноменальные. Уже половина достижений в таблице - зеленого цвета, и это добрая примета.

1. Ксенотрансплантация

(Не обманешь - не спасешь. Свинья - друг человек. Свиноферма –

каркас - или принтер. Личный криобанк органов)

«Я вам, сударыня, вставлю яичники обезьяны

-Ах, профессор, неужели обезьяны?

 -Да, - непреклонно ответил Филипп Филиппович».

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

Раздел гетеротрансплантации органов, тканей и клеток животных человеку, которая после неудачных попыток подавить иммунитет больного, пошла по пути его преодоления (и даже обмана сторожевых клеток) с помощью методов генетической инженерии и эмбриологии.

Обычно идёт речь о ксеногенной трансплантации органов от иммунологически наиболее близкой человеку свиньи или от высших приматов.

Техника ксенотрансплантации кажется фантастикой по примеру булгаковского Шарикова с его «Собачьим сердцем». Но, по мнению ученых - вовсе нет. Ее успех зависит от эмбриологического обмана сторожевых клеток пациента и вскоре может стать спасительной реальностью для многих тысяч больных пациентов. Это как раз тот случай, когда обман – во благо.

В случае успеха ксенотрансплантация способна обеспечить органом-трансплантатом людей, которые в настоящее время находятся в листе ожидания сердца, почки и других органов и тканей. Возможность пересадки донорских органов от человека человеку существенно ограничена недостатком донорского материала.

Если подсчитать потенциальных больных до 65 лет, нуждающихся в пересадке органов, то количество доноров для них (погибших в катастрофах с пригодными для пересадки органами) не превышает бы 5-6% от требуемого.

Другим ограничением остается высокая цена трансплантации донорского органа, недоступная большинству пациентов. Например в США, трансплантация почки человека обходится в $88 тыс. с последующими ежегодными пожизненными расходами по $7 тыс. на лекарства, которые необходимо принимать постоянно  на протяжении всей жизни (!), чтобы не возникло отторжения пересаженного органа. В России пересадка почки обойдется больному не менее чем в 250 тыс. рублей, не считая расходов на постоянное приобретение в дальнейшем крайне дорогих лекарств ("Коммерсантъ" №134, 25.07.98).

Классическая (прямая) ксенотрансплантация органов и тканей животных остаётся невозможной и неосуществимой при нынешнем уровне развития трансплантологии. Отторжение чужеродного органа наступает на 4-7 день. Даже при очень сильной иммуносупрессии организма реципиента ксенотрансплантат от свиньи не выживает в организме человека в результате сверхострой реакции отторжения. А вот если осуществить связку транспланталогии с новейшей эмбриологией результаты могут быть феноменальные.

Несмотря на филогенетическую и иммунологическую близость приматов и людей, как наилучший донорский объект ученые давно рассматривают свинью (Cooper D.K.C., е.а.,1991) поскольку [5]:

• по сравнению с приматами при использовании свиней в качестве доноров менее вероятен риск передачи опасной для человека инфекции;
• свиньи легко размножаются и доступны для использования;
• благодаря генной инженерии на эмбрионах свиньи выработана стратегия, которая помогает преодолеть иммунологические барьеры;
• органы свиньи имеют адекватные размеры, что важно при ксенотрансплантации человеку.

Рис 1. Принципиальная схема ксенотрансплантации

Теоретически, а теперь судя по всему и практически, орган для пересадки может быть получен, например, из химерной или клонированной свиньи, содержащей в клетках геном будущего реципиента.

Для выращивания других органов (сердце, печень, почки, кожа и др.), стволовые клетки человека могут быть получены, например, из костного мозга и пересажены в зародыш будущей свиньи или овцы. В этом случае иммунную систему человека-реципиента можно будет «обмануть» за счет распознания «своих» клеток в органах животных-донорах.

Поначалу автор собирался поместить сведения о ксенотрансплантации в раздел «химеры». Человек со свиным сердцем или печенью – это и есть в нынешнем понимании химера – несуществующее (пока) в природе создание. Но сообщение из Китая («Известия» 29.03.11), согласно которому  ученые Нанкинского медицинского университета пообещали к концу 2012 года получить генетически модифицированных свиней, органы которых можно будет пересаживать людям, привело к решению выделить ксенотрансплантацию во главу списка перспективных биотехнологических разработок.

На время написания этого материала никаких сенсационных новостей из Поднебесной относительно ГМ-свиней пока не поступило. Лишь телеканал «mir24.tv»  (Пекин, 08.06.13) сообщил о пересадке печени от свиньи обезьяне макаке. Ксенотрансплантацию выполнили китайские медики военного госпиталя, а свинья «была выращена в особых условиях» (фото).

От булгаковского Шарикова - к тибетской макаке (на фото),

 ксенотрансплантация все ближе подбирается к человеку.

На этом и схожих принципах основано очень перспективное и милосердное направление - терапевтическое клонирование (выращивание нужных тканей и органов вне человеческого  организма).

О том, что выращивание органов для человека уже сегодня ученые  готовы поставить на поток рассказал  американский биоинженер Эбритии Даль («euronews», 26.06.13). “Размер печени свиньи сопоставим с размером этого органа у человека, и если мы сможем извлечь из неё клетки животного, заместив их клетками Homosapiens, мы сможем решить одну из глобальных проблем хирургии и гастроэнтерологии, снабдив специалистов необходимым им количеством органов”.

Правда ученые из Института регенеративной медицины (Уэйк Форест, США) в ксенотрансплантации пошли своим оригинальным путем, заменив клонирование человекоподобной свиньи, выращиванием человеческих органов на поросячьем каркасе. В качестве исходного материала берётся печень поросёнка, которая подвергается ряду манипуляций в результате которых орган избавляется от клеток печени, в ней остаются лишь мембраны. Межмембранное пространство заполняется клетками ткани печени уже человека, печень помещается в раствор, напоминающий по составы кровь человека. Клетки начинают процесс деления, и через сравнительно короткое время ученые получают выращенную в лабораторных условиях печень того размера, который бывает уже у взрослого человека.

По словам директора института профессора Энтони Аталы, сегодня его сотрудники готовы расширить этот принцип, и начать выращивать иные органы. Плюсов у такой методики больше, чем минусов. Главное преимущество – фактически во время операции пациенту пересаживается его собственный орган, выращенный из его собственных клеток, так что вопрос отторжения снимается автоматически.

Второе направление работы этой лаборатории – создание полностью  искусственных органов, с помощью принтера, работающего в формате 3d. В качестве чернил в картридже используется клеточная масса человека.

Будем надеяться, что вскоре, и это направление со стадии научных разработок перейдет в раздел практического освоения метода. Наполнит медицинские кроиобанки запасными органами, тканями и кровью генно-модифицированных (ГМ) животных-доноров, идентичной человеческой.

Если в скором  будущем, с помощью приемов генной инженерии  удастся усыпить бдительность иммунной системы пациентов с пересаженным органом, то рядом с клиникой транспланталогии можетт появиться фермы ГМ-свиней с вывеской «Запчасти для человека». Причем для каждого индивидуума, который по состоянию здоровья будет нуждаться в замене и ксенотрансплантации печени, почек, сердца, легких и других органов и тканей потребуется всего несколько лет, чтобы получить и вырастить ГМ свинью-донора по индивидуальному «лекалу». Отработка методов замораживания и хранения органы такого донора в личном криобанке позволит сделать реальностью биологическое долгожительство человека, оцениваемое в 150-200 лет.

Для любителей персинга могут быть открыты мастерские по приживлению свиных хвостиков от «родственных» свиней на разные части тела.

Спрос такому предприятию по выращиванию органов «под заказ» гарантирован.  В США ежегодно насчитывается 60000 реципиентов-кандидатов на пересадку органов, а используется для трансплантации лишь около 20000 органов. В Западной Европе для трансплантации может быть заготовлено ежегодно не более 15000 почек, а количество нуждающихся в их пересадке пациентов составляет 40000.

Приверженцам ислама и иудаизма, чтобы не остаться без «запасных» органов и тканей из свиней,  можно лишь посоветовать «приналечь» на ГМ-исследования у овец или коз для их использования в ксенотрансплантации.

Даже то, что в последнее время активно обсуждаются морально-этические проблемы ксенотрансплантации, является свидетельством того, что такой способ спасения человека в будущем – вовсе не химера. А мораль, этика и религиозные предрассудки  в общечеловеческом масштабе заканчиваются, когда потребность в пересадке органов касается персонально каждого больного человека. По мнению лауреата Нобелевской премии иммунолога-трансплантолога П. Медавара, «трансплантация органов будет ассимилироваться в обычную клиническую практику…. Это произойдет по одной и основательной причине, что люди так созданы, что предпочли бы быть живыми, чем мертвыми» [5].

«- Позвольте узнать, что вы можете сказать по поводу прочитанного?

Шариков пожал плечами.

- Да не согласен я…

- А что бы вы со своей стороны могли предложить?

- А что тут предлагать… Взять все да и поделить».

2. Партеногенез

(На нет - партеногенеза нет. Целомудренные коловратки.  Отсутствие кавалеров до партеногенеза доведет. Загадка девы Марии. Клоны и полуклоны.)

  Художник Тассос Курис. Партеногенез".

                                                                        Источник: artlimited.net

«Вы можете сказать, что им придет в голову?

- Все что угодно, – уверенно молвил тяпнутый.

- И я того же мнения,- добавил Филипп Филиппович»

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

Партеногенез по определению - деление женских половых клеток без оплодотворения, в переводе с греческого - девственное размножение. И хотя этот вид размножения обходится без мужского начала, партеногенез все равно считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки.

Партеногенез в живой природе нельзя назвать чем-то исключительным. Коловратки – крошечные (от 40 мкм до 2 мм) обитатели пресноводных водоемов – уже 40 млн лет представлены только женскими особями, производящими потомство исключительно путем партеногенеза.

. Этот способ однополого размножения изредка встречается и в природе позвоночных (0,1%) и недавно осуществлен у макак (J.Cibelli et al., «Science», 2002).

Бывает такое деление в других классах позвоночных. Спонтанно могут развиваться из яйца вполне жизнеспособные особи и у рыб, и у пресмыкающихся, и у птиц, но только не у млекопитающих. Ученые смирились с мыслью, что естественного партеногенеза у этих животных нет, но может быть, его удалось бы вызвать искусственно, как, например, у морских ежей или лягушек.

Каким только физическим и химическим воздействиям ни подвергали яйцеклетки млекопитающих, но все напрасно! Итогом долгой и кропотливой работы было заключение: партеногенез в любых его видах у млекопитающих невозможен. Поиски способа управлять им по образному выражению Сахаровой НЮ [6] напоминают бесплодные поиски философского камня.

В 1984 г. в этом вопросе решено было поставить точку. Не только человек, но и любое другое млекопитающее к «непорочному зачатию» неспособны. На нет - и партеногенеза нет. Две группы американских ученых независимо друг от друга пришли к выводу, что материнский и отцовский геномы, передаваемые потомству, качественно дополняют друг друга. В результате изящных опытов выяснился главный «тормоз» управления партеногенезом – геномный импритинг (ядерная память).

Смысл этого мудреного термина заключается в том, что для развивающегося зародыша млекопитающего, образно говоря, не безразлично, от кого достался тот или иной ген – от мамы или от папы. Ген, отвечающий за развитие какого-нибудь жизненного важного органа, просто не будет работать, проявлять себя, если он имеет неправильный половой маркер. Именно поэтому, даже если заставить яйцеклетку млекопитающего делиться, скажем, с помощью неких внешних раздражителей, нет никаких шансов на то, что в результате на свет появится жизнеспособный организм. Геномный импринтинг блокирует развитие зародыша на ранних стадиях. Если, конечно, в дело не вмешается генная инженерия. Иными словами, в зарождающемся эмбрионе одни гены будут работают только тогда, когда наследуются от отца, а другие — если переданы новому организму матерью.

Так подтвердилась невозможность партеногенеза у млекопитающих и была доказана обязательность участия в управлении развитием и отцовского, и материнского геномов. Итогом долгой и кропотливой работы было заключение: партеногенез в любых его видах у млекопитающих невозможен. И точка!

Зачем биотехнологам интересно преодолевать такие сложные биологические барьеры в животноводстве? То, что в результате партеногенез рождаются исключительно «девочки», — немаловажное преимущество для фермеров, заинтересованных в увеличении маточного поголовья в своих стадах [2]. Еще известно, что при половом размножении мать не может быть в точности повторена в потомстве, а так заманчиво воспроизвести  высокопродуктивное животное во множестве копий. Как же, вопреки этой строгой закономерности, заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Теоретически решение этой трудной биологической проблемы осуществимо чрез митоз - простое бесполое деление клетки, в результате которого образуются две клетки с одинаковым набором генов – точные копии родительской.

Кстати соматические (телесные, от греч. «сома» – тело) клетки при росте организма и замещении отмерших клеток размножаются тем же простым делением – митозом, при котором набор хромосом передается неизменным от родительской клетки дочерним. Мутации в соматических клетках могут привести к различным (обычно неприятным) последствиям, но в следующее поколение они не передаются.

При половом размножении две половые клетки сливаются в одну – зиготу, которая некоторое время спустя начнет делиться опять же митотическим способом, развиваясь в зародыш. Но и неоплодотворенная яйцеклетка может начать делиться – именно это и называется партеногенез. Следует сразу уточнить: партеногенез является не бесполым размножением, а разновидностью полового (с присущими ему биологическими процессами) однако с участием лишь женских половых клеток. Дело в том, что в случае с высокоразвитыми животными, полученная в ходе мейоза яйцеклетка, имеет гаплоидный – половинный – набор хромосом. Далее она сливается с другой яйцеклеткой, тоже с половинным, но по-другому скомбинированным набором «бабушкиных» и «дедушкиных» хромосом. В обоих случаях из-за перетасовки аллелей генов, происходящей при образовании гаплоидной яйцеклетки, генотип и определяемые им свойства родившегося с помощью партеногенеза организма будут в той или иной степени отличаться от материнского [7].

Рыбам проще. В 2001 году в зоопарке Henry Doorly в штате Небраска (США) малоголовая рыба-молот (малоголовая – это видовое название, а не дразнилка) произвела на свет детеныша после длительного пребывания в резервуаре с водой, где не было самцов. Результат ДНК-анализа однозначно показал, что в клетках детеныша не было никакого генетического материала, кроме материнского. Некая программа, спрятанная в ДНК акулы, которая в естественных условиях размножается исключительно через оплодотворение, включила резервный механизм сохранения вида – партеногенез. Похожий случай произошел в 2002 году в океанариуме г. Детройт (США), а затем в Венгрии. Таким образом, причиной партеногенетического размножения может стать и отсутствие самцов.

Искусственный партеногенез у животных был впервые получен русским зоологом Московского университета. Тихомировым АА в 1886 г. (!) путем воздействия на неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда различными физико-химическими раздражителями. Однако это развитие, впервые названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибали еще до вылупления личинок из яиц. Тем не менее, эти результаты уже были прелюдией к клонированию животных.

Для индукции искусственного партеногенеза на яйца воздействовали гипертоническим или гипотоническим растворами солей, уколом яйца иглой смоченной гемолимфой, резким нагревом или охлаждением, а так же действием кислот щелочей и т. п.

В продолжение этого приоритета способ массового партеногенеза для тутового шелкопряда был разработан в 1936 г. Астауровым БЛ. Он основан на точно дозированном кратковременном нагреве (до 46oС в течение 18 минут) извлеченных из самки неоплодотворенных яиц. Способ позволяет получать особей только женского пола, наследственно идентичных материнской самке, а так же сходных между собой потомков, которые к тому же  дают повышенный выход шелкового волокна высшего качества.

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 сильно различались по массе [8].

Оптимизма ученым-первопроходцам партеногенеза добавили более поздние разработки Астаурова БЛ (1968, 1977) и Струнникова ВА (1978, 1980, 1983) осуществивших в шелководстве управление ранним эмбриогенезом: регуляцию пола, получение гомозиготных особей и клонирование взрослых самок и самцов (андрогенез) с использованием партеногенетического деления.

Отдадим должное энтузиастам и первооткрывателям партеногенеза. Казалось вот-вот и им удасться отправить в «космос» управляемого партегенеза советскую куколку шелкопряда! Вот что пишет о «звездном» периоде партогенетического прорыва один из соавторовов этих исследований профессор Струнников ВА [8].

«Позднее мы …вывели новые высоко жизнеспособные клоны самок, а позже и партеногенетических самцов. Скрещивая таких самцов со своими клонированными "матерями" или самками других клонов, мы получили потомство с еще большей склонностью к партеногенезу. От лучших в этом отношении самок закладывали новые клоны.

...Полученные клоны самок и самцов для практического шелководства оказались не пригодны. Но это не крах радужных надежд. Такой исход можно было предвидеть. Мы заранее предположили, что целесообразно использовать клоны не непосредственно в шелководческой практике, а на племя - для получения выдающегося по продуктивности потомства при обычном половом размножении.

…Наша схема прошла государственные испытания в ряде стран с высоким уровнем развития шелководства и рекомендована для практики, так как позволяет увеличить выход шелка-сырца не менее чем на 30%.

...Необходимо разрабатывать совершенные методы клонирования и других сельскохозяйственных животных. Изощренный ум человека преодолеет препятствия, если они ему встретятся в процессе исследований, как это было с тутовым шелкопрядом».

Несмотря на определенные технические достижения, полностью обмануть природу не удается. Даже на самых ранних этапах партеногенетического развития происходят существенные нарушения — например, в аппарате клеточного деления. Эти сбои приводили к тому, что in vivo партеногенетические особи млекопитающих к концу прошлого века получены не были.

Добиться первого партеногенетического рождения у млекопитающих удалось лишь десять лет назад, в 2004 году, ученым из Токийского сельскохозяйственного университета. Японцы применили разработанную ими технологию гаплоидизации, то есть искусственного (без мейоза) превращения соматических клеток самки мыши в гаплоидные (подобные женским гаметам) клетки. Затем в лабораторных условиях удалось добиться слияния этих клеток, «обманув» при помощи особых технологий геномный импринтинг. И, наконец, уже в материнском организме, из клетки начал развиваться зародыш мыши.

О том, насколько тяжело далось генетикам вмешательство в святая святых живой природы, говорят цифры. Около 500 искусственно гаплоидизированных клеток дали возможность вызвать всего 24 беременности, из которых только две привели к родам. Развиться в полноценный организм удалось лишь одному детенышу. Впрочем, для начала результат не так уж плох: у овечки Долли на стадии оплодотворенной яйцеклетки было почти 300 сестёр [7].

Сегодня партеногенетически развивающуюся яйцеклетку многие исследователи используют для получения эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Таким способом в 2002 году созданы первые линии ЭСК обезьян, а через пять лет — ЭСК человека. Большой вклад в эти работы внес наш соотечественник Шухрат Миталипов, сегодня работающий в США. (О его деятельности мы упоминали в начале статьи). В 2004 г. была опубликована работа, в которой исследователи представили научную сенсацию: они все-таки получили живой организм — мышку — из партеногенетических клеток.  Мышка даже дала потомство, но для этого генетикам пришлось повозиться, чтобы еще до партеногенеза инактивировать так называемые импринтированные гены  [9].

Как удалось запустить партеногенез? Ученые достаточно успешно научились активировать ооциты животных и получать их партеногенетическое деление in vitro. В ход идут различные приемы, включая холодовый шок, 7% спиртовый раствор, фермент гиалуронидаза, цитохалазин B и D (продукты жизнедеятельности плесневелых грибов), среда М-16 (без ионов Са и Mg) и воздействие электрического тока. После пересадки таких партегенетических морул-бластоцист даже удалось получить первую стельность у одной из четырех телок-реципиентов (Fului Y. e.a., 1992) [10].

Более всех в возможности рождения партеногенетического ребенка заинтересованы бесплодные и лесбийские пары. Однако все мечтатели должны учитывать, что через партеногенез могут родиться только девочки. Пока же ученные не намерены проводить подобные эксперименты на людях, так как существует серьезный риск развития раковых заболеваний и нарушений обмена веществ у новорожденных, а так же в том, что у человека (как и лабораторных животных) имеются гены, которые работают только в случае, если получены от отца. Именно в них закодированы белки необходимые для развития тканей и органов.

Еще об отцовском наследии. О возможных партеногенетических изменениях в потомстве людей, обусловленных вредными привычкам отцов писал французский зоолог Ив Делаж еще в 1913 году (!). По его предположению отклонения в здоровье будущих детей могут провоцировать родные отцы, отличающиеся «легким поведением» в быту [11].

 «Человек добровольно или против воли часто поглощает яды, действие которых отражается как на половых элементах, так и на

зародыше, из них возникающем. В первую очередь назовем алкоголь, затем морфин, кокаин, быть может — никотин, затем сифилитический яд и многие другие. И вовсе не было бы абсурдом предположить, что то, что имеет место у лягушек в опытах Гертвига, происходит при естественных условиях и у человека.

Для ясности возьмем пример алкоголя. Сперматозоид, в умеренной степени затронутый этим ядом, поддается слиянию с яйцом, влияет на состав клеток зародыша и определяет более или менее значительные искажения. Сперматозоид же, глубоко измененный этим же самым ядом, уже не способен к амфимиксису и вызывает лишь партеногенетическое развитие наподобие всякого другого фактора, способного вызвать такое же развитие.

Как и у лягушки, это можно заметить по тому, что потомство, хотя, быть может, и слабое и меньшей величины, чем вполне нормальное, не обладает однако пороками отца и вообще совершенно лишено наследственных свойств по отцовской линии.

…Автор этой статьи уже давно обращал внимание биологов на то, что процесс оплодотворения слагается из двух совершенно различных явлений; из толчка к развитию яиц и из амфимиксиса, т.е. слияния ядер, отцовского и материнского. Это различие с тех пор было доказано многочисленными примерами. Среди них примеры, приводимые Гертвигом, наиболее заслуживают внимания. Гертвигу рядом последовательных опытов удалось показать, что при той крайней степени изменения сперматозоида, о которой мы говорили, он проникает в яйцо совершенно нормально, но хроматин его вместо того, чтобы сливаться с хроматином женского ядра, остается бездейственным и наподобие инородного тела удаляется в какой-нибудь угол цитоплазмы в одном из бластомеров, не принимая никакого участия в дроблении яйца.

… Возможно, что среди людей существуют партеногенетические особи, продукты мужского или женского партеногенеза; мы постоянно встречаемся с ними, но у нас не возникает и сомнения относительно особенностей их происхождения, так как эти особенности не выражены в каких-либо необычайных и необъяснимых свойствах этих особей».

Сегодня эти рассуждения вековой давности кажутся наивными и большей частью основаны на предположениях автора. Тем не менее, некоторые из них блестяще подтвердились сегодня. Например: воздействие ядов и другие методы активации ооцитов способны запустить партеногенетический процесс. 

В связи с этими преданиями старины глубокой возникает вопрос – не является ли участившиеся случаи генетических аномалий у детей в современном человеческом сообществе результатом попытки деления женской яйцеклетки по партеногенетическому пути? Когда поврежденное ядами ядро сперматозоида передает не полную или поврежденную наследственную информацию и служит лишь для запуска партеногенетического деления яйцеклетки матери. Такое вид партеногенеза получил название гиногенез и рассматривается ниже.

Для высших млекопитающих остается возможность агрегировать партеногенетический материал в виде бластомеров с бластомерами обычного зародыша (Otani H a.t., 1987) [10]. В начале 2000 гг. было показано, что обработкой in vitro ооцитов млекопитающих (крыс, макак, а затем и человека) либо предотвращением отделения второго полярного тельца при мейозе, возможно индуцировать партеногенез (Ragina NP., Cibelli JB., 2009), при этом развитие яйцеклетки в культуре можно довести до стадии бластоцист.

Полученные таким образом бластоцисты человека потенциально являются источником плюрипотентны стволовых клеток, которые могут быть использованы в клеточной терапии (см. ниже «Эмбриональные стволовые клетки»).

Медицинский источник в Интернете [12] сообщает о 16 известных в мире  случаев непорочного зачатия у людей, произошедших в Африке и странах Европы. Современными тонкими методами исследования сегодня обнаружены редкие случаи спонтанного материнского партеногенеза у человека, однако это были аномалии, которые приводили к ненормальному течению беременности. Совсем недавно описана необычная патология — пациентка оказалась партеногенетической химерой. Это значит, что ее ткани состояли из тех, что образовались в процессе нормального развития и тех, которые были результатом партеногенеза. И все-таки, это была патология, при которой отсутствовала способность женщины к воспроизводству [9].

Ученые теоретически допускают возможность начала самопроизвольного деления зрелой неоплодотворенной яйцеклетки человека под влиянием тряски, высокой температуры в парной, неустанных молитв и медитации – то есть стрессовых ситуаций и «сверхчеловеческого» напряжения душевных сил. Но в обычных условиях яйцеклетка в состоянии партеногенетического деления погибает на ранних стадиях. К тому, же поменять свой пол на мужской она может только под воздействием Y-хромосомы, занесенной извне. Как же в этом случае согласовать библейскую мифологию о девственно  (партеногенетическом) зарождении младенца мужского пола у девы Марии.

Верующие доверяют только одному документу о непорочном зачатии девы Марии - Библии, хотя неверующие считают эту историю красивой легендой. Основная нестыковка библейского описания непорочного зачатия («благоговения»), по которой его нельзя отнести к партеногенезу состоит в том, что младенец Марии оказался мужского пола [2].

И все-таки… Теоретически Y-хромосому «непорочным» путем могли «доставить» к яйцеклетке и внедрить в нее вирусы, микроорганизмы и паразиты. Другую удивительную версию, объясняющую «мужской» партеногенез яйцеклетки можно прочитать в журнале «Знание сила» [13].

Оказывается, существуют мужчины, у которых набор половых хромосом, вопреки канонической догме, не X–Y, а Х–Х! Но при этом на кончике одной такой X-хромосомы (той, что пришла от отца) сидит участок SRY. Удалось выяснить, откуда он там взялся. Оказывается, в ходе образования сперматозоида этот участок случайно отломился от своей Y-хромосомы и прикрепился к (отцовской же) Х-хромосому, вместе с которой вошёл потом, при оплодотворении, в яйцеклетку как ХХ-конструкция хромосом. А еще позже, уже в эмбрионе, этот участок включился в работу, он сделал эмбрион мужским – типа ХХ-SRY. Может быть, сын Марии и был таким удивительным мальчиком?

В пользу этой версии говорит и то обстоятельство, что Y-хромосома очень небольшая в сравнении с Х-хромосомой (около 90 против 1100 генов), она может: «создаваться и деградировать, возрождаться и перерабатываться, умирать и воскресать в новом обличии».

Эти выдающиеся исследования, впервые были проведены американскими учёными Карвальо и Кларком на мушках-дрозофилах („Science“, № 1, 2005). Они показали, что мужская Y-хромосома может воскресать в новом обличье — псевдо-Y-хромосомы. Что же до мужских половых генов, то природа изобрела другие пути их сохранения: она позволила им в случае смертельной угрозы „переселяться“ (копироваться) на обычные хромосомы.

В пользу этой версии говорит наличие в обществе людей, родившихся (как они сами говорят) не в своем теле. И если это не блажь на уровне психического расстройства, то может быть действительно этим людям не дают покоя фрагменты половых хромосом противоположного пола, встроившиеся в их наследственный аппарат? И непреодолимая тяга некоторых таких чудаков (как мы считаем) к перемене пола обусловлена дефектом их хромосомного набора. Причем эти чудачества в поведении не выдумка нашего урбанизированного времени, а подмеченные еще сто лет назад отклонения в социальном поведении людей.

Гиногенез и гибридогенез. В заключении необходимо упомянуть про природные и стимулированные формы партеногенеза, обусловленные гино- и гибридогенезом. Гиногенез - «женское развитие». Разновидность партеногенеза, при которой спермий проникает в яйцеклетку и стимулирует ее дробление, но не сливается с женским пронуклеусом. Роль сперматозоида ограничивается активацией осеменённого яйца к развитию. В природе гиногенез встречается крайне редко.

Экспериментально гиногенез млекопитающих можно вызвать оплодотворением яйцеклеток спермой далеких видов, инактивацией ядра сперматозоида химическими и физическими агентами или его удалением. Развивающиеся при этом потомки как правило, нежизнеспособны [14].

Впервые такое однополое размножение было обнаружено в 30-е годы прошлого века у двух видов рыб. Это – «пецилия формоза», которая встречается в Северной Америке, и серебряный карась, ареал которого Дальний Восток и Европа [15].

Было замечено, что «пецилия формоза», представленная одними самками, обитает всегда с самцами близкородственных видов и, по-видимому, как-то использует этих самцов для своего размножения. В середине 40-х годов было показано, что эти виды размножаются с помощью особого механизма, который получил название «гиногенез». Дословно «гиногенез» – это «женское развитие». Экспериментально было показано, что размножение происходит следующим образом. Если зрелые яйцеклетки этих видов осеменить спермой близкородственных видов, то из осемененной икры развиваются взрослые особи, морфологически неотличимые от матери, но никак не проявляющие какие-либо отцовские признаки.

То есть, хромосомный набор поступает только от матери. Было сделано предположение, что при этом каким-то образом инактивируется ядро спермия, но спермий всё-таки необходим для того, чтобы стимулировать развитие яйцеклетки. Буквально в 60-е годы таких видов было известно уже несколько десятков.

Оказалось, что самки при гиногенезе и партеногенезе продуцируют нередуцированные яйцеклетки. В норме при созревании половых клеток в мейозе происходит редукция (уменьшение вдвое) числа хромосом. После мейоза число хромосом уменьшается в два раза и, таким образом, клетка становится гаплоидной. Соответственно, спермий тоже гаплоидный и при оплодотворении диплоидность восстанавливается. В данном случае у позвоночных, которые размножаются таким путём, яйцеклетка не редуцирована.

В природе существует ещё один механизм однополого размножения, который получил название «гибридогенез» [15]. При гибридогенезе происходит истинное оплодотворение. Но в мейозе происходит избирательная элиминация (потеря) отцовского набора хромосом. Если в норме происходит рекомбинация (перераспределение генетических участков родителей) наборов хромосом, которые получены от матери и от отца, то при гибридогенезе отцовский набор хромосом элиминируется и в яйцеклетку поступает только женский набор хромосом.

Ситуация такова, что самки как бы берут хромосомный набор самцов взаймы только на одно поколение. Потом это свойство утрачивается, происходит следующее оплодотворение уже спермой от других самцов, опять восстанавливается гибридная конституция зиготы, и взрослый организм оказывается диплоидным и гибридным. Вот такое размножение получило название полуклонального. И если при гиногенезе и партеногенезе наследование клональное, то вот такое наследование получило название полуклонального.

Первоначально, когда клональные формы только-только стали открывать, и когда многие вещи ещё были непонятны, в отношении к ним не было ничего, кроме удивления. К настоящему времени известны уже около 120 таких видов или форм. И эти виды и формы известны среди примерно 60-ти видов клональных рептилий.

3. Клонирование соматических клеток.

(Верной дорогой идете, товарищи - Долли с мрачной долей -

Браво Шухрат! - Это по нашему – по украински!)

 

   «Знаете ли профессор – если бы вы не

 были европейским светилом и за вас не

заступились самым возмутительным

образом, вас следовало арестовать!

- За что?!

- А вы не любите пролетариат!

- Да. Я не люблю пролетариат

 М. Булгаков «Собачье сердце», 1925        

Внимание  – клон!                                   

       Термин «клон» возник в 1903 году и в переводе с греческого обозначал черенок или побег, пригодный для размножения растений. Клон (clone, греч. clon - ветвь, отпрыск): совокупность особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. Трансплантация ядер и клонирование соматических клеток - метод, позволяющий воспроизводить неограниченное число зародышей из клеток тела донора.

В этом разделе науки тоже не обошлось без наших ученых (таблица 3). В 1985 г. была осуществлена технология клонирования костных рыб, разработанная советскими учеными Слепцовой ЛА, Дабагян НВ,  Газарян КГ. Она была  осуществлена путем трансплантации ядер эмбриональных клеток. Следующая группа советских ученых (Чайлахян ЛМ, Вепринцев БН, Свиридова ТА, Никитин ВА)  успешно клонировали первое млекопитающее - домовую мышь в 1987 г. Они использовали метод электропорации для слияния энуклеированной зиготы и клетки эмбриона мыши с ядром (wikipedia.org).

Для с.-х. практики в клонирования взрослого организма важна возможность получать клоны домашних животных с известным генотипом, племенными и хозяйственно полезными качествами [10]. Основным препятствием к решению этой проблемы по-видимому является необратимая возрастная инактивация некоторых генов в процессе дифференцировки, что делает невозможной их полную экспрессию (реализацию генетической информации) после пересадки ядер соматических клеток. Десять лет назад пересадка ядер клеток гранулезы коровы в энуклеированные ооциты привела к развитию лишь 9% реконструированных эмбрионов до стадии бластоцисты, однако после трансплантации 19 таких бластоцист стельностей получено не было (Collas P, Barnes FL 1994).

Данные опыты заложили основу клонирования высших позвоночных и способствовали появлению (в 1997 г.) знаменитой овцы Долли. В чем же уникальность казалось бы обычной овцы, родившейся в Шотландии, вблизи  Эдинбурга, в институте Рослина? Почему ее появление сравнивают с изобретением атомной бомбы? Ведь сообщения о клонировании, то есть получении при помощи генетического материала соматической клетки идентичного организма впервые появились в пятидесятых годах минувшего века. Тогда путем пересадки ядра клетки головастика в икринку лягушки был получен новый головастик, то есть принципиальная возможность "обратной" дифференцировки клеток уже была доказана. Да и получение генетических копий высших млекопитающих тоже не являлось великим новаторством. В том же институте Рослина путем переноса ядер клеток ранних овечьих эмбрионов в неоплодотворенные яйцеклетки овцы к тому времени уже была клонирована пара овечек, именовавшихся Меган и Морган.

Однако все эти, а также некоторые другие менее известные эксперименты никак не могли убедить человечество в принципиальной возможности клонирования. Так, в то время неоднократно говорилось, что лягушка - это одно, а человек - совсем другое. Или велись серьезные дискуссии о том, считать ли клонирование с использованием эмбрионального генетического материала клонированием, или же это - научное хулиганство (его примеры были на Украине), не подтверждающее возможности получения истинных клонов - генетически идентичных взрослых особей из соматических клеток.

При получении Долли в качестве донорской клетки использовались зрелые, дифференцированные фибробласты (один из типов клеток соединительной ткани) из нижней части вымени овцы, находившейся на четвертом месяце беременности. Беременное животное было выбрано из-за того, что при беременности клетки вымени овцы активно делятся и, следовательно, хорошо выживают в культуре.

Появление на свет Долли тщательно скрывалось в течение нескольких месяцев, до сих пор даже неизвестна точная дата ее рождения, ясно лишь, что на свет она появилась летом 1996 года, а объявлено о ее существовании было размещено лишь в феврале 1997. С этого самого момента Долли стала самой известной и популярной овцой в мире.

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.

Единственным явным дефектом клонированной овцы оказалось ее  быстрое старение. Она «прожигала» отмеренный срок в несколько раз быстрее своих "нормально рожденных" родственников. 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. По одной из версий это определяется длиной концевых участков плеч хромосом - теломерных повторов. При каждом делении клетки их длина уменьшается, что, соответственно и определяет оставшееся разрешенное клетке время жизни. Поскольку в качестве донорской при создании Долли использовалась клетка уже взрослого животного, которая претерпела до этого по крайней мере несколько делений, теломеры ее хромосом к тому времени были несколько укорочены, что и могло определить общий биологический возраст клонированного организма.

Но этот, пожалуй, единственный, явный дефект Долли, никак не свидетельствует о провале эксперимента, а скорее подтверждает извечную истину о том, что природа далеко не так проста и однозначна, как это может показаться.

При клонировании соматических клеток, по-видимому, имеет место «старческий» синдром, на который половые клетки не запрограммированы. Они каждый раз начинают жизнь «с нуля».

А для воспроизводства клонов используют генетический ресурс уже немолодых клеток тела, в которых «старинные часы жизни уже идут» и жизненный ресурс который они «отмотали» у донора передается новому организму.  

То же самое касается клеток ископаемых и замороженных животных, возможность клонирования которых пока рассматривается теоретически. За последние пять лет в Сибири найдены четыре более или менее цельные туши, из них три — в Якутии. Последняя  - совсем недавно  на острове Малый Ляховский, содержала жидкую кровь и хорошо сохранившиеся мягкие ткани, перенесшие криоконсервацию  на протяжении нескольких тысяч лет.  После этой находки вымершее животное, возможно, все-таки будет клонировано и на свет сможет появится живой мамонт («Русский репортер» 06.06.13). Настораживает только то обстоятельство, что помогать российским ученым Северо-Восточного федерального университета будет скандально известный южнокорейский биолог Хван У Сук По сведениям gazeta.ru (14.03.2012) уличенный как минимум в злостной фальсификации и растратах и как максимум заподозренный в связях с различными, в том числе и русской  мафиями (!). Вот как оценил бы такой неблаговидный поступок Шариков: «Оооооо!.. Итит твою мать профессор!! Иди сюда, выпей с нами!».

Мы еще вернемся к этой экстравагантной личности в свете «клонирования» подобных отечественных биологов.

Так и до мавзолея Ленина можно добраться! Только теоретический рожденный Ильич из забальзамированных клеток будет 54-летним старичком в пеленках и вряд ли успеет объединить пролетариев всех стран для новой революции.

За неполных десять лет, что прошли от рождения Долли, мир генетиков – биотехнологов, кажется сошел с ума. Вот как этот ажиотаж красочно описал А. Чубенко [2]: «Если собрать вместе всех домашних животных, которых клонировали со времени появления на свет незабвенной Долли, их хватит на большую ферму. Со стадами в десятки голов коров, коз, овец и свиней. С одной (пока) лошадью и одной (тоже пока) собакой. С прудом, в котором плавают клонированные рыбы десятка видов и квакают клонированные лягушки. И с амбаром, полным клонированных мышей, которых ловят клонированные кошки. А рядом будет небольшой зоопарк на 10-15 вольеров – с клонированными дикими животными».

Таблица 3. Кого и когда клонировали (AIF.RU, №43, 2013, wikipedia.org)

Год	Страна	Животное
1970	Англия	лягушка
1985	СССР	костные рыбы
1987	СССР	мышь
1996	Шотландия	овца (Долли)
1998	Япония	корова
1999	США	кошка, козел
2001	Бельгия	кролик
2003	США	олень, мул, дикий бык – бантенг
2005	Южная Корея	собака (афганская борзая)
2006	США	хорек
2009	ОАЭ	верблюд

 К этой импровизированной ферме можно еще добавить ток с ГМО-зерном для прокорма этой гвардии, грядки и сады с ГМО-овощами и фруктами, которых не берет ни один вредитель.

Еще одно обстоятельство мешает в полной мере насладиться этим клонированным зоопарком. Все овцы и прочие клонированные домашние и дикие животные страдают уродствами, болеют и скоропостижно заканчивают свою опытную жизнь. После рождения животных-клонов включается неведомый пока механизм апоптоза (самопроизвольной гибели) и перерождения клеток.

Доктор Джонатан Хилл из Корнельского университета, который занимается клонированием крупного рогатого скота, сообщает, что примерно треть подсаженных в матку эмбрионов отторгается уже на первом месяце. И около половины благополучно родившихся телят страдают кислородной недостаточностью. Клонированные животные всех видов часто обнаруживают «синдром больного потомства», проще говоря - нездоровое разрастание ряда внутренних органов и всего тела. Отмечены также многие случаи сердечных и легочных аномалий.

Считается, что причина смерти и аномалий развития при репродуктивном клонировании мышей и сельскохозяйственных животных кроется в неполном перепрограммировании генетического материала на новую жизнь и делают эту технологию пока неприемлемой для использования в практике разведения с.-х. животных.

Итак – венец экспериментов по клонированию с.-х. животных, овечка с грустными глазами и непростой судьбой – Долли. Первое клонированное млекопитающее, которое было получено путём пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки, лишённой собственного ядра. Первая генетическая копия матери была  воспроизведена из клеток ее вымени и без участия половой клетки барана  (рис и фото).

Успех сопутствовал авторам благодаря тому, что они догадались воздействовать на вновь созданный комплекс электрическим током для стимуляции слияния перенесенного ядра и энуклеированной яйцеклетки. После этого яйцеклетка с замененным ядром развивалась как оплодотворенная. Важно, что такая методика позволяет использовать ядро клонируемой особи в зрелом возрасте, когда уже известны важные для человека хозяйственные признаки.

Рис 2. Схема клонирования. Овца Долли породы финн-дорсет была рождена тотлиндской черноголовой овцой.

      На фото Ян Уилмут (Ian Wilmut) со своим «детищем»

Сам номинальный автор клонированного чуда, впоследствии признал,  что 66% заслуг в появлении Долли приходятся на долю другого сотрудника института - профессора Кита Кэмпбелла (Keith Campbell), который остался в тени своего ученого коллеги  («newsru.com.», 01.02.08). Нехорошо!

Рукотворное создание появилось из 276-й (!) клетки, обращенной в половую, в Рослинском университете (Шотландия). Кличка овцы, как бы  предупредила ее невеселую долю и несчастливый конец – через 6 лет у знаменитого животного был обнаружен ряд генетических аномалий (в частности, процесс ускоренного старения клеток), которые привели к артриту и болезням легких, и овцу пришлось усыпить.

На наш взгляд, соматическое клонирование (в отличие от эмбрионального) в настоящее время -  это слепой отросток (аппендикс) на здоровом теле биотехнологии воспроизводства. Ну может быть за исключением попыток возродить вымершие виды животных, клетки которых были криоконсервированы природой. Эффективность этой технологии все еще очень низка, а полученные особи не абсолютно идентичны донорам генетического материала и не вполне здоровы.

Другое дело, если повернуть события эмбриогенеза – вспять, попытаться обращать соматические клетки в недифференцированные эмбрионы и эмбриональные клетки. Получать из них близнецовые клоны высокопродуктивных животных. В медицине - выращивать по этой методике «запасные части» органов человека.

Этой благородной идее решил посвятить свои дальнейшие исследования автор овцы с незавидной долей. По сообщению «BBC News Sci-Tech», профессор Уилмут решил впредь заниматься созданием стволовых клеток из фрагментов кожи взрослого человека.

Другое клонированное «чудо»  - клонированная телочка появилась в этом же 1998 году в Европе. Ее автор один из известнейших специалистов  в области практической ТЭ со странным для француза именем Иван Хейман (Yvan Heyman). Ученому сопутствовал успех в клонировании соматической клетки КРС и рождении «Маргариты» (C.R. Acad. Sci. Paris, 321, 735). Французский Иван сумел доказать возможность перепрограммирования соматических клеток крупного рогатого скота аж до стадии тотипотентности. С появлением Маргаритки исчезли последние сомнения в подлинности происхождения клонированной овечки Долли.

По описанию друзей в жизни и научном творчестве ученому помогал девиз: «чтобы оставаться простым как голубь, будь хитрым как лиса» [16].

Этот девиз известного биотехнолога, вероятно был слишком буквально истолкован во второй его части молодым эмбриологом Безуглым Н.Д. из НИИ животноводства  г. Харькова...

Во всяком случае широко разрекламированное в печати и на телевидении первое в Украине и в мире (!) клонирование телят 1997 года оказалось мягко говоря научным хулиганством... 

Правда, недавний Президент НААН Украины академик Микола Безуглый до сих пор считает, что украинские ученые в Харькове под его руководством: «...Першими у світі клонували корову» («Пропозиція» №7,  2009). Но эта информация для легковерных (см. таблицу 3). Авторитетная комиссия из академии наук не то что телят-клонов не нашла, но не обнаружила даже фото «первых в мире» и решила: «...Сурово осудить действия зав. отделом биотехнологии воспроизводства новых генотипов сельскохозяйственных животных института животноводства, доктора сельскохозяйственных наук Безуглого Н.Д. за фальсификацию научных экспериментов по клонированию эмбрионов крупного рогатого скота путем пересадки ядер».

Надо признать, что и в СССР, тоже были свои кудесники-эмбриологи, которые иногда желаемое выдавали за действительное [2], но советские «биохулиганы» никогда не взлетали так высоко по научной и служебной лестнице как Микола Безуглый из Харькова. Отношение к ним было скорее снисходительное, чем восторженное

Академик Безуглый так бы и купался в лучах клонированной славы (в 2011 г. был выбран президентом академии аграрных наук Украины и одновременно занимал должность первого заместителя министра аграрной политики).  Это по-нашему – по-украински!

Но недавно академик-президент-зам министра М. Безуглый был обвинен в «клонировании аграрной коррупции» и снят со всех должностей (from-ua.com, 10.07.12). Интересно, что в числе его околонаучных интересов – была и крымская земля в Гурзуфе и Ялте (Никитский ботаничексий сад) .

Ранее упомянутый южнокорейский биолога Хван У Сук также «прославился» на весь мир тем, что  в 2005 году объявил о клонировании первых 30 эмбрионов взрослого человека и создании из них первых стволовых клеток, а заодно и о клонировании собаки. Однако позднее выяснилось, что Хван подтасовал результаты экспериментов, стволовые клетки — фотомонтаж, а деньги, выделенные на исследования, он положил себе в карман.

                   

Хван У Сук - со своими питомцами               У Миколы Безуглово нет даже фото «клонированных» телят

Когда обман раскрылся, все его статьи, в том числе в журналах Science и Nature, были отозваны, а за мошенничество «первопроходец» был лишен профессорского звания и провел два года в тюрьме (gazeta.ru, 26.04.14). Как он просчитался с местом научной деятельности! Суку надо было делать «открытия» на Украине, здесь бы он стать первым человеком в науке. Такое клонирование нам не нужно! 

Между тем настоящие ученые с советскими корнями подобрались к клонированию человека вплотную. Американским специалистом с советскими корнями Шухратом Миталиповым была предпринята попытка терапевтическом клонировании 2-х эмбрионов человека до 5-ти дневного возраста (km.ru, 29.12.11). Они были использованы для получения стволовых клеток, которые затем могут быть применены для создания мышц сердца, кости, мозговой ткани и любого другого вида клеток человеческого организма. Но могли быть пересажены реципиентам! Итоги сенсационного исследования были опубликованы в журнале Cell. В его ходе применялись методы, использованные при создании овечки Долли в Великобритании. До создания клонированного человека остался один шаг?

Шухрат Миталипов - первый ученый, которому удалось клонировать примата. Кадр: video.nur.kz

Справка. Шухрат Миталипов родился в Алма-Ате в 1961 году, отучился в Тимирязевской с.-х. Академии в Москве, затем - в аспирантуре Медико-генетического научного центра РАМН. Докторскую диссертацию защитил в Институте генетики человека Медико-генетического научного центра Академии медицинских наук РФ. С 1995 года Шухрат Миталипов работает в США. В сентябре 2010 года Комитет по клиническим испытаниям (США) предоставил профессору Миталипову лицензию на проведение экспериментов с человеческими яйцеклетками и эмбрионами. В планах Миталипова - эксперименты по замене митохондриальных генов.

Фелипе Проспер (Наваррский университет, Испания) отметил, что уже существует более простой и дешевый метод производства плюрипотентных стволовых клеток, разработанный нобелевским лауреатом Синьей Яманакой. Новая технология также предусматривает использование клеток кожи, но преобразует их с помощью белков в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

Критики нового метода считают, что все эмбрионы, будь они искусственные или натуральные, могут развиться в полноценного человека, поэтому проводить с ними эксперименты аморально. Они считают, что необходимо получать стволовые клетки из тканей взрослых людей.

Противники метода считают, что неэтично ставить эксперименты над человеческими эмбрионами, и призывают ввести на это запрет.

Неудивительно, что во многих странах работы по клонированию эмбрионов человека из соматических клеток были запрещены.

Вся история развития биотехнологии воспроизводства млекопитающих состоит от первоначального восторга и общественного восприятия этих технологий как реального прогресса (как например классическая ТЭ), до введения ограничений на наиболее прорывные ее составляющие. Кто в этом вопросе прав, «сумасшедшие» генетики или ретрограды-перестраховщики – покажет время.

Куда движется биотехнология воспроизводства домашних животных и человека, каковы ее задачи?  Создать «вечный хлеб» высокопродуктивного поголовья, способного накормить благодарное человечество. Обеспечить его лекарствами, биологически активными препаратами и даже «запасными частями» для ремонта телесных недугов. Сохранить и восстановить исчезающие и исчезнувшие виды животных. А может биотехнология зарождения жизни замахнется на бессмертие – создавая бесчисленные клоны себе подобных «человеков»?

Любой новый биотехнологический прием «требует жертв», природа сопротивляется «бесцеремонному» вмешательству человека в отработанные за миллионы лет механизмы естественного зарождения жизни млекопитающих[17].

Если взять средний процент успешного получения потомства у крупного рогатого скота при естественной случке за 100%, то при искусственном осеменении получим =80% ® трансплантации эмбрионов =50% ® оплодотворении яйцеклеток in vitro =20-30% ® клонировании <1% от исходного зародышевого материала. Создается  безрадостная  картина: «чем дальше в лес, тем больше дров» можно наломать. Так, первая клонированная овца Доли получилась из 276-ой яйцеклетки,  остальные  были  загублены  в  неудачных  попытках.

Не прибавляет оптимизма и исход беременности. «Каждая третья корова, вынашивающая клонированного теленка, погибает в результате чудовищных размеров плода. Те немногие клонированные животные, которые родились живыми, имеют непомерно большой язык, сплющенную морду, ослабленный иммунитет, кривые конечности и ожирение. И с головой у них не все в порядке - дурные (!). И долго не живут. В Англии от опухоли легких скоропостижно скончалась овечка Долли, в  Австралии – в возрасте 2-х лет - вторая клонированная овца Матильда. Труп последней загадочным образом полностью разложился всего за один день, как монстр из фильма ужасов. В США, в один и тот же час погибли сразу три клонированных поросенка, не протянув и полгода. У них разом отказали сердца. Нет оснований считать, что для человека ситуация будет иной - считает Йен Уилмут, создатель (!) овечки Доли»  («Комсомольская   правда»,  14.02.04).

 Региональные стволовые клетки и их использование в медицине

(ЭСК -эмбриогенез без беременности- Лабораторные лошадки" регенерации –Сперма из мозга мужчин и женщин) 

«Эх, профессор, если б вы открыли способ,

чтобы и волосы омолаживать!»

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

 Принято разделять стволовые клетки на эмбриональные и региональные. Первые выделяют из эмбрионов на стадии бластоцисты — очень ранней стадии развития, когда еще нет ни тканей, ни закладок органов. О них – в следующем разделе. Региональные стволовые клетки выделяют из органов взрослых особей путем репрограммирования ядер соматических клеток или из органов эмбрионов и плодов более поздних стадий, которые сохраняют свойства эмбриональных клеток.

Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма — и кожным, и нервным, и клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме таких клеток нет и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Однако в 70-е годы Фриденштейн АЯ с соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (строме) «взрослого» костного мозга, в; дальнейшем их стали называть стромальными клетками. Тогда же появились работы, доказывающие наличие стволовых клеток практически во всех органах взрослых животных и человека [18].

Рис. 3. Получение, культивирование и использование ЭСК

(источник Wikimedia)

Со временем развития зародышевые клетки эмбриона утрачивают тотипотентность (способность давать начало новому организму), но остаются плюропотентными – способными воспроизводить любую из 250 специализированных клеток взрослого организма (рис 3). Это и есть эмбриональные  стволовые клетки (ЭСК) организма, на которые сегодня в регенеративной медицине возлагаются большие надежды. ЭСК –  представляют собой эмбриогенез без половых клеток и беременности.  Все или почти все о ЭСК можно прочитать в капитальном труде российских биологов [19].

Революционная методика генетического модифицирования взрослых клеток с целью превращения их в исходный материал для других тканей и органов, была разработана специалистами Киотского университета. По мнению Уилмута, с появлением новой методики необходимость в использовании для этих целей человеческих эмбрионов отпадет. А с ней отпадут и этические претензии озабоченных «моралью» части населения и религиозных деятелей.

Эти исследования быстро подхватили медики, для которых появилась возможность получать из тотипотентных клеток эмбриона стволовые клетки для выращивания нужных человеку органов на замену. Вдумчивых исследователей всегда поражало, что великое многоклеточное разнообразие клеток организма имеет весьма скромное начало в одной оплодотворенной яйцеклетке.  Много поколений биологов и эмбриологов размышляло над загадкой - каким образом генетическая информация одной клетки масштабируется в сотни миллионов разнообразных клеток зародыша,

способна создать любую из 250 специализированных клеток взрослого организма. Причем некоторые из них (кардиомиоциты, миоциты, клетки крови и иммунной системы) являются полными автоматами.

ЭСК образно и по справедливости назвали "лабораторными лошадками" регенерации (Petit-Zeman, 2001), потому что регенерация органов практически невозможна за счет резерва собственных дифференцированных клеток [19]. На данный момент существуют примеры создания и успешного использования в лечении людей искусственных органов и тканей, полученных методами клеточной терапии и тканевой инженерии: хрящевой ткани для починки коленного сустава, мочевого пузыря, уретры, сердечных клапанов, искусственной трахеи, роговицы, кожи. Самые простые для выращивания— хрящевая ткань, кожа. Следующий уровень сложности— сосуды. Третий уровень— мочевой пузырь, матка, легкие. И, наконец, самые сложные — сердце, почки.

Рис. 4 [20] поясняет гениальную простоту сложнейших операций по регенерации органов у человека.

Рис. 4. Исследователи научились перепрограммировать обычные клетки из кожи пациента c помощью специальных веществ (факторов транскрипции) в индуцированные стволовые (плюрипотентные) клетки. Полученные культуры стволовых клеток пациента можно направить по пути превращения в клетки-предшественники и дальнейшей специализации в различные аутологичные клетки и ткани: нейроны, ткани кожного покрова, клетки крови и печени. По оценке специалистов, данные технологии будут доступны для клинического применения через три—пять лет, а для эксклюзивного использования — через полтора-два года).

Какие - же особенности национальной регенерации? Первые успешные трансплантации с использованием кожного эпидермиса, выращенного из собственных клеток пациента, проводились доктором биологических наук Андреем Васильевым ещё в 1988 году в Военно-медицинской академии Санкт-Петербурга. Тогда удалось вырастить и успешно использовать в лечении пациента лоскут кожи площадью 400см2. [20].

Позднее в Россию был приглашён известный итальянский хирург Паоло Маккиарини, который уже осуществил серию удачных трансплантаций органов, созданных методами тканевой инженерии. В декабре 2010 года он провёл в Российском научном центре хирургии им. Б.В. Петровского в Москве трансплантацию трахеи, искусственно выращенной из собственных клеток пациента в биореакторе. Профессор продолжает совершенствовать технологии регенеративной медицины для пересадки трахеи и собирается распространить их на другие органы: лёгкие, сердце и пищевод.

 Рис. 5. Схема первой в мире успешной трансплантации созданного in vitro биоинженерного эквивалента трахеи (Маккиарини П, 2008)

Это едва ли не единственный пример нашего участия в захватывающей программе использования биотехнологии для нужд медицины. По версии журнала «Огонек» (№12, 2013) первая десятка органов и тканей выращенных из эмбриональных стволовых клеток обошлась без отечественных исследователей и  выглядит следующим образом.

Кровеносные сосуды. В 2004 году японские ученые из медицинской школы Киотского университета под руководством профессора Кадзувы Накао первыми в мире вырастили структурно полноценные капиллярные кровеносные сосуды из стволовых клеток человеческого эмбриона, импортированных в 2002 году из Австралии. До тех пор исследователям удавалось регенерировать лишь нервные клетки и мышечную ткань, что недостаточно для "производства" цельного органа.

Рис 6. Кровеносный сосуд из эмбриональных клеток

Клетки головного мозга. В 2005 году ученые из Флоридского университета (США) первыми в мире вырастили полностью сформированные и приживающиеся клетки головного мозга грызунов. Теперь ученые надеются выращивать клетки для трансплантации, что может помочь в лечении болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Нейроны. В 2005 году итальянско-британская группа ученых из Эдинбургского и Миланского университетов на основе неспециализированных эмбриональных стволовых нервных клеток научилась создавать in vitro (в пробирке) различные типы клеток нервной системы, в том числе и нервные волокна спинного мозга. Позже результаты, которые были достигнуты на клетках мышей, были воспроизведены и на человеческих стволовых клетках.

Клапан человеческого сердца. Осенью 2006 года доктор Симон Херструп и его коллеги из Университета Цюриха впервые вырастили человеческие сердечные клапаны, воспользовавшись стволовыми клетками, взятыми из околоплодной жидкости человеческого эмбриона. Это достижение может сделать реальным выращивание клапанов сердца специально для еще не родившегося ребенка, если у него, уже в утробе матери, обнаружатся дефекты сердца. А вскоре после рождения младенцу можно будет пересадить новые клапаны.

Ткани печени. В том же 2006 году британские ученые из Университета Ньюкасла объявили о том, что первыми в мире вырастили в лабораторных условиях искусственную печень из стволовых клеток, взятых из пуповинной крови. Технология, которая использовалась при создании "мини-печени" размером в 2 см, будет разрабатываться и дальше, чтобы создать нормально функционирующую печень стандартного размера.

Клетки мышц.  Осенью 2006 года ученые из Института стволовой клетки Университета Миннесоты в Миннеаполисе разработали метод получения клеток гладкой мускулатуры из стволовых клеток взрослого организма. Клетки были выделены из костного мозга взрослых особей мышей, крыс, свиней и человека. Образование клеток гладкой мускулатуры из многофункциональных клеток похоже на обычное развитие мышечных клеток, причем новые клетки обладают всеми функциональными особенностями нормальных клеток мускулатуры.

Мочевой пузырь. В 2007 году американские ученые из Института регенеративной медицины смогли вырастить в лабораторных условиях полноценный мочевой пузырь. В качестве материала были использованы клетки самих пациентов, нуждающихся в пересадке. Время выращивания клеточной ткани в специальном инкубаторе составило два месяца. С тех пор операцию по пересадке мочевого пузыря сделали семи пациентам. Результаты оправдали ожидания ученых, и сейчас специалисты готовят провести операцию еще 20 пациентам.

Роговица глаза. В 2007 году ученые из Токийского университета вырастили из стволовых клеток кусочек тонкого защитного слоя (конъюнктивы), покрывающего роговицу снаружи. Ученые отмечают, что для этой операции была использована стволовая клетка, изъятая из роговицы другого глаза пациента. Пересадка новой роговицы прошла успешно.

Сперма. В 2008 году британские специалисты из Университета Ньюкасла смогли превратить взятые у мужчин клетки костного мозга в сперматозоиды. В конце 2008 года они повторяют аналогичный эксперимент со стволовыми клетками женщин. Следующим шагом станет попытка заставить эти примитивные клетки пройти мейоз, чтобы получить достаточное количество генетического материала для оплодотворения. Кстати, еще в 2006 году с помощью спермы, полученной из эмбриональных стволовых клеток самца мыши, удалось зачать семь детенышей — шестеро из них успешно выросли.

Зуб. В 2009 году японские ученые из Медицинского института при Токийском университете в лабораторных условиях вырастили зуб из одной клетки и пересадили мыши. Инъекция клеточного материала была произведена в коллагеновый каркас. После выращивания оказалось, что зуб принял зрелую форму, которая состояла из полноценных частей. По словам исследователей, зуб был идентичен естественному. После трансплантации зуба лабораторной мыши он прижился и нормально функционировал.

Вспомогательные  технологии  клонирования соматических клеток

(Найти и обезвредить -  Антитела из опухолей –

Гибридома = миелома + лимфоцит)

«Неприличными словами не выражаться,

- вдруг гаркнул пес с кресла и встал».

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

Картирование генов Определение локализации гена на хромосоме во многом стало возможным благодаря получению гибридов соматических клеток. Ранее для определения локализации генов человека исследовали характер наследования признака по родословным. Это позволяло решить только один вопрос - сцеплен ли ген, определяющий данный признак, с полом, т.е. локализован ли он в Х-хромосоме, или в одной из аутосом, но в какой именно - оставалось неизвестным. Впервые, таким образом  Вильсон в 1911 г. картировал ген дальтонизма в Х-хромосоме (Wilson e.a., 1911 ).

Использование гибридизации соматических клеток совершило подлинную революцию, не только во много раз ускорив процедуру картирования, но и позволив точно локализовать изучаемый ген в определенной хромосоме, и даже в определенном ее участке. Особое значение имеет возможность картировать гены, определяющие наследственные заболевания человека .

Исследование метаболических дефектов, лежащих в основе этих болезней, важно для решения многих проблем медицины, в частности для пренатальной диагностики наследственных заболеваний. Помимо картирования генов человека проводится картирование генов многих сельскохозяйственных и лабораторных животных, исследуется эволюция геномов.

О значении картирования генов, и в первую очередь генов человека, говорит создание Международной программы "Геном человека ", которая ставит перед собой грандиозную задачу картировать все гены человека и секвенировать (расшифровать последовательность нуклеотидов) всю ДНК генома. Программа разрабатывается в сотнях лабораторий во многих странах мира. Используются методы молекулярной биологии, цитогенетики и генетики соматических клеток [21].

Гибридома - отдельная ветвь соматического слияния  и клонирования клетки миеломы и лимфоцита. Эта совместная «упряжка» клеток, где  опухолевой клетка отвечает за бессмертное выживание в искусственной среде и быстрое размножение, а клетка крови за поставку иммуноглобулинов (необходимых антител). Такие антитела, взоимодействующие только с одним антигеном называются моноклональными [14]. Клоны, продуцирующие моноклональные антитела, могут быть размножены и заморожены.

На современном этапе созданы десятки тысяч антител. На их основе получены конъюгаты (соединение двух молекул) с различными функциональными соединениями, токсинами, ферментами, магнитными частицами, радиоактивными и рентгеноконтрастными атомами и т.п. Эти конъюгаты находят широчайшее применение в научных исследованиях, медицине, ветеринарии [21].

Гибридомы - тот случай, когда яд в определенных дозах является лекарством, а «прирученную» злокачественную раковую опухоль можно заставить служит медицине.

Общественно этические проблемы клонирования

(Нервных просят не волноваться –  Слава донорам половых гамет

 –  Есть или не есть?-  Клон мне не брат?- Сlo в оборот)

«Объясните,  мне, пожалуйста,

зачем нужно искусственно фабриковать Спиноз,

когда любая баба может его родить когда угодно».

М. Булгаков «Собачье сердце», 1925

Общественно этические проблемы при использовании продуктов животноводства от клонированных и генно-модифицированных животных начали волновать общество с появлением первых «искусственных» домашних животных. Часто информация о достижениях в клонировании рассматривается обществом настороженно и предвзято с точки зрения рисков при потреблении продуктов питания от генетически видоизмененных животных. Как впрочем и от ГМО-растений [17]. В разных странах стали появляться первые законодательные ограничения и запреты на подобные исследования и употребления продуктов питания от клонированных животных.

Но наибольший общественный резонанс вызвал даже не сам успешный научный эксперимент с Долли, а его этические аспекты. Человечество было поражено возникновением принципиальной возможности клонировать не только животных, но даже людей и, откровенно говоря, такой возможности испугалось. Эта тема широко освещалась и обсуждалась в разнообразных средствах массовой информации. В ходе бурных дискуссий высказывались диаметрально противоположные взгляды на существующую проблему, некоторые церковные лидеры предупреждали человечество о скором наступлении апокалипсиса, а отдельные ученые радостно предвещали начало новой эпохи генной медицины. Дело доходило даже до семейных скандалов и публичного рукоприкладства в прямом телеэфире. «Вот как сильно беспокоят треугольные дела» (В. Высоцкий).

Собственно говоря, проблема заключается всего лишь в одном вопросе - этично и нужно ли человеку создавать новые организмы, в частности, копии человека? Ответов на этот вопрос может быть множество и каждый из них в чем-то будет обоснованным и логичным.

Сторонники генной терапии станут долго и интересно рассказывать об огромных возможностях, открывающихся для медицины при использовании стволовых клеток. В том числе полученных из клонированных эмбрионов, забывая, правда, о том, что стволовые клетки можно получить из взрослого организма без его клонирования. Приверженцы классической науки совершенно справедливо заметят, что с точки зрения фундаментальной науки клонирование высших организмов, включая человека, не представляет никакого интереса, поскольку принципиальная возможность обратной дифференциации клеток - одна из важнейших проблем генетики, эмбриологии и биологии развития, уже доказана рядом экспериментов, в том числе и появлением на свет Долли.

Служители Церкви могут бесконечно проповедовать о том, что "…действительно, человек многого добился: воздвиг небоскребы, спустился глубоко в океан, вышел в космос, побывал на Луне, и теперь пытается клонировать самого себя, но сумеет ли он, в свете всех своих достижений, познать, что есть истинная премудрость и где обитает разум, признать Того, Кто есть Начало и Конец и обрести жизнь вечную?

В то же время в США и многих странах уже разрешено платное донорство яйцеклеток (по цене 1500-2000 долларов в США), которое открыло путь к вне половому получению ранних зародышей. И если ранее поощрение доноров крови ограничивалось вкусным обедом и отгулом, то теперь есть шанс заработать на машину.

Один работающий банк спермиев и яйцеклеток  в Норфолке (Канада) способен обеспечить работу всех биотехнологических компаний с искусственными бластоцистами для изолирования линий ЭСК (эмбриональных стволовых клеток). 

Бластоцисты сейчас можно получить вне зародышевым путем переноса ядра соматической клетки заказчика в зрелую донорскую яйцеклетку, из которой предварительно был удален пронуклеус. Поэтому нервных защитников нерожденных из эмбрионов детей просят не беспокоиться.

Лабораторные банки тотипотентных клеток уже создали техногенную эмбриологию и альтернативу половому процессу не с целью повторного воспроизводства копий уже живших людей, а  с целью лечения миллионов пациентов на планете.  Согласно  прогнозу,  в 2020-2030 годах примерно треть пациентов будет получать лечение в виде пересадок дериватов ЭСК».

Клоны: кушать подано. Автору клонированной Маргаритки Ивану Хейману (имя которого мы упоминали ранее) не только пришлось столкнуться с этим явлением, но и принять активное участие в преодолении настороженности общества к современной биотехнологии воспроизводства. Им были организованы первые семинары по качеству продуктов от клонированных животных, материалы которых публиковались в Cloning and Stem Cells (6(2), 2004). В течение последующих 3-х лет им были организованы исследования продуктов питания из клонов и их потомков на качество и безопасность, результаты которых были опубликованы в 2007 году (Theriogenology, 67: 134; Animal 1, 963). Эксперты управления по контролю качества пищевых продуктов США (FDA), несколько лет методично сравнивая свойства клонированных и обычных животных и обнаружили, что они друг от друга практически не отличаются.

Результатом этих и других исследований было принятие рекомендаций ученых по правилам употребления таких продуктов чиновниками FDA и EFSA (Европейским обществом по безопасности пищевых продуктов) [16].

В переводе с бюрократического языка - мясо и молоко, происходящее от клонов, можно без опасения употреблять в пищу.  Барьеры, которые до сих пор препятствовали приходу в заокеанские супермаркеты и рестораны продовольствия из клонированных свиней, крупного рогатого скота или коз, по всей видимости, скоро падут.

Клоны уже в тарелке?

Если США начнут массовую продажу мяса клонированных животных, то очень скоро такие продукты пойдут и на экспорт в другие страны (в том числе в Россию). Как к этому относиться? Вот некоторые доводы американских экспертов.

Некоторые клонированные особи имеют проблемы со здоровьем (о чем мы писали ранее), но с точки зрения человеческого желудка ни о чем существенном речь не идет. Если бы организм клонов скрывал в себе риск для человеческого здоровья, то ученым удалось бы выявить этот факт с помощью анализа белков и других веществ в их мясе, молоке, моче и так далее.

Между тем само клонирование - по-прежнему дорогое удовольствие. Производить на свет генетические копии животных ради разнообразия меню - нерентабельно. Наводнение «непосредственно клонированных» бифштексов, шницелей и йогуртов пока вряд ли угрожает рынку продовольствия. Однако, внимание - клоны могут размножаться естественным путем; спор идет прежде всего о мясе и молоке их потомков [22].

Производить клонов для мясомолочного животноводства - пока овчинка выделки не стоит. Однако существуют ведь и дорогие виды мясных пород животных, в выращивании которых можно было бы клонирование успешно использовать. Например, килограмм японской говядины «мацуза» или «тодзима» стоит сотни долларов. Коров, чье мясо столь высоко ценится, массируют, кормят отборными яствами и поят пивом; они ни в коем случае не должны забеременеть. Кроме ухода, у этих коров очень важна их генетическая база. Клонирование в таких случаях, вероятно, было бы очень кстати.

После публикации предварительных результатов изысканий FDA поднялся ураган споров и страстей. Первыми громко заявили о себе защитники прав животных: клонирование часто ведет к выкидышам, а если даже детеныш животного родится живым и доношенным, то он потом часто страдает заболеваниями и нарушениями организма (деформируются легкие, почки, сердце, повреждается иммунная система). За примерами далеко ходить не надо - знаменитую овцу Долли мучили артроз и другие недуги.

Вместе с защитниками животных против решения FDA выступили также организации потребителей (которые, как правило, властям и так особенно-то не доверяют), различные религиозные объединения и экологические союзы. По их мнению правительство игнорирует результаты научных исследований, показывающих, что клонирование - наиболее опасная из всех известных репродуктивных технологий.

Современные социологические исследования предупреждают: более чем половина американцев не станет покупать мясо и молоко клонированных животных, несмотря ни на какие заявления правительства. При этом отношение широкой общественности к проблеме основано не столько даже на опасениях по поводу собственного здоровья, сколько на том, что люди воспринимают клонирование как нечто противоестественное. Так же как продукты приготовленные из ГМО-растений.

В дискуссию активно вмешались и союзы производителей, а также некоторые животноводы. Они опасаются, что «покупатель может в результате частной кампании утратить доверие к данной продукции вообще». Ведь с падением моратория битва переместится на новый участок фронта: должны ли продукты, происходящие от клонов, иметь особую маркировку? Представители FDA нечаянно расшевелили целое «осиное гнездо», дав понять, что ничего подобного от производителей требовать не будут.

Однако противники либерализации животных-Сlо возражают: правительство лишает американцев возможности выбора. Протесты слышатся и из аграрных кругов.

Представители FDA защищаются: клон - по сути, однояйцевый близнец -  генетическая копия нормальной особи. А вот так называемые трансгенные животные-мутанты являются существами с искусственно измененной генетической информацией [22].

Вопрос конечно интересный – в какой степени является близнецом и братом клон полученный из твоей соматической клетки? Брат мне Clo или не брат? Кстати, предлагаю узаконить приставку –Сlо для удобства мечения животных и продукции, полученной методом клонирования и ввести ее в оборот. Есть и подходящая эмблема, подсмотренная на автозаправке в Киеве. Ей можно будет помечать мясо-молочную и спермо-эмбриопродукцию продукцию от животных-Clo. Еще этот «шеврон» может олицетворять сегодняшнюю власть на Украине, но это уже политика…

Страсти по разведение Cloнов на племя. До определенного времени о клонировании говорилось главным образом в связи с медицинскими экспериментами или спасением диких животных, находящихся на грани вымирания. Теперь ситуация меняется. Речь идет не только о лекарствах, но и о массовом сельхозпроизводстве. Потенциальное появление клонов на арене заокеанского агробизнеса вызывает ожесточенные споры. Их отражает статистика: согласно опросам Time/CNN 93% американцев выступают против клонирования людей и 66% - против клонирования животных.

Питер Стивенсон, советник организации «Сострадание к фермерскому миру» (нам бы такую милосердную организацию!), заявил, что «пришел в ужас», когда услышал новость о том, что в Британии отелилась клонированная корова. Почетный секретарь Ветеринарной ассоциации британского скотоводства Эндрю Прейл заявил: «Мы не уверены, что приняты необходимые меры, чтобы избежать возможных проблем при торговле эмбрионами клонированных животных, и не знаем, какие новые качества появятся у животных с измененными хромосомами» (biosafety.ru, 31.01.07).

Такой негатив не создает условий для использования достижения биотехнологии в практике воспроизводства элитного скота.

К примеру - селекционеры вывели прекрасного племенного быка или замечательную дойную корову. Специализированные фирмы животное «склонировали» и продают - либо в виде телят-Сlо (как правило, с годовой гарантией, что животное не умрет), либо как сперму-Сlо. Пока что этот вид бизнеса большого развития не получил из-за моратория (правда, необязательного), который FDA объявило в 2001 году, обратившись к животноводам с призывом не предлагать продукты, произведенные из клонов, на рынке, пока не будут окончены исследования рисков.

С одной стороны, современные методы селекции неудержимо гонят животных к границам их возможностей. К примеру, рынок требует постную свинину, но свиноматке нужен жир, чтобы она могла иметь полноценное потомство. Некоторые породы свиней (и не только) уже почти утратили способность к размножению. Та же тенденция ухудшения воспроизводства прослеживается у высокоудойных коров-рекордисток. Размножение их через клонирование могло бы воспроизвести множество копий ценного экземпляра.

С другой стороны, уже сейчас ежегодно уменьшающееся биоразнообразие (в том числе и в племенном животноводстве) подвергается ещё большей угрозе из-за клонирования животных. Повышается восприимчивость скота к болезням - притупляется гибкость реакции на изменение условий. Это свойство может быть полностью уничтожено в популяции клонов. В 1970-х годах в США погиб почти весь урожай кукурузы (!) из-за повсеместного использования монокультуры клонированных семян с ограниченным генотипом. То же самое может случиться с клонированным скотом.

Наследственную информацию ценных и качественных животных благодаря клонированию легче сохранить для будущего, например, на случай, если бы началась массовая эпидемия ящура или «коровьего бешенства», которая бы истребила генетическую элиту породы. Однако здесь есть одно «но»: поскольку селекция идет вперед семимильными шагами, то животное, «воскрешенное», например, через пять или десять лет, возможно, не могло бы конкурировать с современными особями в новых условиях, было бы «устаревшей моделью».

Клонирование позволяет создать линии и породы так называемых резистентных животных к разных болезней. Доктор Барбара Гленн, управляющий директор департамента биотехнологии животноводства при Bio - торговой ассоциации в защиту биотехнологической промышленности в США, утверждает, что клонирование могло бы помочь вывести животных, резистентных к таким заболеваниям, как, например, коровье бешенство (губчатая энцефалопатия).

Решение описанных выше проблем в любом случае нельзя затягивать надолго. Добровольный мораторий не может длиться вечно. Некоторые животноводы его давно не соблюдают - сперму клонированных быков уже (!) можно купить в интернете, и никто потом не контролирует, что далее происходит с родившимися в результате её применения телятами. То есть клоны уже начали скрещиваться с обычным скотом.

Как минимум одна биотехнологическая фирма уже обанкротилась вследствие моратория; иные имеют в связи с этим серьезные проблемы, поскольку сбыта клонированных животных нет, и неясно, удастся ли вообще вернуть деньги вложенные в научные исследования и оборудование. Давление на государственные органы будет расти, и потому решение обязательно будет принято [22].

А пока в начале 2007 года The Daily Telegraph сообщила о том, что на ферме в Шропшире отелилась корова, клонированная в США. В коммерческом животноводстве Британии никогда раньше не использовались клонированные животные и их потомство. Поднялся скандал: сторонники охраны здоровья животных утверждают, что рождение телки, названной Данди Парадиз, произошло без контроля со стороны правительства, а потому может подорвать доверие потребителей к продуктам британского животноводства, в котором никогда раньше не использовались клонированные животные и их потомство.

Телка Данди Парадиз (Dundee Paradise) родилась от клонированной коровы Vandyk K Integ Paradise 2, которая появилась на свет благодаря удачному эксперименту компании Cyagra Clone с использованием клеток от коровы Vandyk K Integ Paradise молочной голштинской породы, дважды бывшей чемпионкой Всемирной выставки достижений молочной промышленности.

Представитель компании не без основания гордится: «когда вам попадается столь великолепный экземпляр, просто необходимо было сделать его копии, чтобы более полно раскрыть его достоинства» (biosafety.ru, 31.01.07). По их мнению, технология клонирования – фундамент будущих успехов животноводства, поскольку она позволит фермерам размножать элитный скот.

Рождение Данди Парадиз обошлось примерно в 9,8 тысячи британских фунтов, включая получение яйцеклеток клона, оплодотворение их в лаборатории и имплантацию их суррогатной корове-матери. Британская ферма закупила в США пять эмбрионов голштинов, остальные телята-Сlо вероятно уже тоже появились, но информации по ним нет. Отмечена интересная закономерность – хотя животные-Сlо имеют проблемы с воспроизводством, как у любой экстраординарной особи, у них отмечен «синдром появления необычно многочисленного помета».

Так быть или не быть разведению уникальных животных по технологиям Clo? Пресс-секретарь британского департамента по надзору за пищевыми продуктами и сельхозугодиями сказал, что, по мнению правительства, не было допущено никаких нарушений законодательства о здоровье животных. «С точки зрения здоровья животных, в ЕС не существует никаких специальных актов, которые бы ограничивали импорт клонированных животных или их эмбрионов, за исключением тех условий, что должны выполняться в отношении всех животных и эмбрионов, - сказал он. – Законодательство ЕС не требует от нас специального отношения к клонированным эмбрионам, и мы не видим причины, почему их надо особо выделять».

Тиражирование интеллекта. Коротко о возможности клонирования человека, возможность которого не на шутку взбудоражило общество после рождения Долли. Вот мнение одного из «отцов» клонированного шелкопряда, Героя социалистического труда (1990)  профессора Струнникова ВА [8].

• Идея клонировать выдающихся гениев человечества представляется нам не менее заманчивой, чем клонирование сельскохозяйственных животных. Не нужно отметать ее с порога. Генетическое копирование выдающихся личностей станет в ряду величайших достижений науки.

•       Человечество уже давно не подвергается ни естественному, ни искусственному отбору. Последний не возможен по целому ряду этических и чисто биологических причин. Несомненно, искусственный отбор на интеллект привел бы к поразительным успехам.       
•       Нет гарантии, что сверхинтеллектуальные индивидуумы не будут ущербны в каком-либо другом отношении, как это часто случается в селекции животных: переразвитие какого-либо одного хозяйственного признака снижает другие жизненно важные качества, например жизнеспособность.
•       Остается без ответа не менее серьезный вопрос: а повторят ли точно копии гениальность оригиналов.
•       Работая с целым рядом резко различающихся между собой клонов, нам удалось выявить, что, несмотря на одинаковые генотипы и условия разведения, члены одного клона оказываются весьма разнообразными по целому ряду признаков: величине, продуктивности и плодовитости.
•       На эти и другие вопросы «интеллектуального» клонирования могут быть заранее получены ответы тщательными сравнительными исследованием интеллектуального сходства однояйцевых близнецов человека.
•       Если на пути клонирования человека будут преодолены биологические преграды, то проблема будет упираться в возражения этического и юридического характера. Совсем недавно с таким же ожесточением часть общественности возражала против искусственного осеменения и ТЭ. В ряде стран они и сейчас запрещены, в то время как в других уже принесли счастье огромному числу бесплодных людей. Клонирование по своей природе или принципам технологии мало чем отличается от этих уже рутинных процедур.
•       Есть опасения, что диктаторы-злодеи и не в меру богатые люди пользуясь своей властью и богатством, смогут тиражировать себе подобных. Получение копий ни в коем случае не должно стать массовым, разрешение на эту процедуру должно исходить от международной комиссии, которая с величайшей ответственностью выбирала бы кандидатуры для клонирования в единственном мировом центре клонирования.
•       Истинных гениев не так уж и много, но их величайший интеллект принес бы человечеству небывало мощный прогресс в науке и искусстве.

По второму пункту этих интересных заключений профессора от себя добавим, что отсутствие естественного отбора по Ч. Дарвину – путь к вырождению человеческой популяции, а искусственное поддержание жизни слаборожденных и слабоумственных особей только усугубляет эту ситуацию. В этом аспекте тиражирование интеллектуалов будет в какой-то мере компенсировать современную милосердность.

Итак, соматическое клонирование пока не принято обществом «во всей красе». В этой неприязни, как заверяют некоторые биотехнологи – беспочвенной, клонирование попало в немилость обывателя не в результате выявленной опасности для человека и животных, а «на всякий случай». Так же как и опасения на употребление в пищу генно-модифицированных растений и организмов (ГМО). Прямая угроза здоровью человека вроде бы не просматривается, но и потреблять «неприродные» продукты и методы лечения страшновато - как бы чего не вышло.

С другой стороны еще неизвестно, чем может обернуться тот генетический беспорядок, который могут спровоцировать генетики на вновь созданных ГМО и организмах бесполового происхождения. Кто в этой ситуации прав может рассудить только время, а оно в биотехнологии воспроизводства млекопитающих уже перешло с рыси на галоп.

В следующем разделе мы коснемся теории и практики эмбрионального клонирования, опять же применительно к разведению сельскохозяйственных животных и медицинского использования.

Использована литература.

1. Мадисон В.В., Мадисон Л.В. Коровы из пробирки: прошлое и будущее //Химия и жизнь – XXI век, 2008.- №10.-С. 28-35.
2. Мадисон В., Мадисон Л. Биотехнология приплода //Животноводство России.-2010.-№4-6.- С. 5-6
3. Мадисон  В.В., Мадисон  В.Л.  Трансплантация  эмбрионов  в  практике  разведения  молочного  скота.- Москва,  ВО Агропромиздат, 1988.—129 с.
4. Голдовский А.М. О состоянии организмов на стадиях анабиоза //Криобиология и криомедицина.-1980.-№7.-С.6-10.
5. Щетинин Н.Н., Прохоров А.В., Третьяк С.И.. Ксенотрансплантация в свете биомедицинских и психосоциальных проблем //Медицинские новости.-2004.-№4.- С.3-8.
6. Сахарова Н.Ю. Млекопитающие: эмбрион в личинке //Природа.-2004.-№5
7. Макаров О. Партеногенез: безраздельное материнство //Популярная механика.- 2009.-№ 3.
8. Струнников  В.А. Клонирование животных: теория и практика // Природа.- 1998.- № 7.
9. Киселев С.Л. Невозможное не стало возможным // Природа.-2011.-№5.-С. 79-80.
10. Зубец М.В. и др. Генетика, селекция и биотехнология в скотоводстве. – Киев, “БМТ”. – 1997. – 722с.
11. Делаж Ив. Партеногенез у человека // Природа.-2005.-№11.-С.76-78.
12. http://trimedadus.ru/kaleydoskop/partenogenez.php
13. Нудельман Р. Y-хромосома: жизнь и судьба //Знание-сила.-2006.-№3.
14. Глазко В.И., Глазко Г.В. Русско-англо-украинский толковый словарь по прикладной генетике, ДНК-технологии и биоинформатике.-К.:Нора-Принт, 2000.-464 с.
15. http://ralimurad.narod.ru/lib/gordon/clonpozv/index.html
16. Renard J.P., Chavatte-Palmer P. Yvan Heyman: A.E.T.E pioneer award 2010 //26th Annual Meeting A.E.T.E. – Kuopio, Finland, 10th -11th September 2010.-P. 3-18.
17. Мадисон В.В., Мадисон Л.В., Тарутина И.В. Биотехнология живой клетки на грани фантастики. Биотехнология растений и животных // Ветеринарный врач.-2006.-№2,3.- С.50-53.
18. Корочкин Л.И. Что такое стволовые клетки // Природа.-2005.-№6.
19. Репин В.С., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина.-Москва «Реметэк», 2002.- 66с.  http://www.m-kat.ru/ebook.php?file=repin.ace&page=1
20. Аксенова Л. Особенности национальной регенерации // Наука и жизнь.-2012.-№2.  http://www.nkj.ru/archive/articles/20384/
21. Варшавер Н.Б. История генетики соматических клеток млекопитающих: становление, развитие и современное состояние. Успехи современной биологии.-2000-т.120.-№2.-с.115-128. http://medbiol.ru/medbiol/gensomat/000124f6.htm#00012788.htm
22. Гайдамацкий А. Клоны на тарелке: есть или не есть?.-2007. http://agroobzor.ru/mms/a-115.html

 

(Продолжение следует)