Клонирование

Содержание

Введение

История клонирования

За и против клонирования

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Последние десятилетия XX века ознаменовались бурным развитием одной из главных  ветвей биологической науки - молекулярной генетики. Уже в начале 70-х годов ученые в лабораторных условиях начали получать и клонировать рекомбинантные молекулы ДНК, культивировать в пробирках клетки и ткани растений и животных. Возникло новое направление генетики - генетическая инженерия. На основе ее методологии начали разрабатываться различного рода биотехнологии, создаваться генетически измененные организмы (ГМО). Появилась возможность генной терапии некоторых заболеваний человека, а последнее десятилетие XX века ознаменовалось еще одним важным событием- достигнут огромный прогресс в клонировании животных из соматических клеток. Разработанные методы клонирования животных пока еще далеко не совершенны. В процессе экспериментов наблюдается высокая смертность плодов и новорожденных. Еще не ясны многие теоретические вопросы клонирования животных из отдельной соматической клетки. Тем не менее, многие ученые с энтузиазмом восприняли идею клонирования человека. Опрос общественного мнения в США показал, что 7% американцев готовы подвергнуться клонированию. Вместе с тем, большинство ученых и многие политики высказываются против создания клонов человека. И их возражения и опасения вполне оправданы.

Цель данного реферата – определить положительные и отрицательные  стороны клонирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. История клонирования

Клон – (от греч. сlon – отпрыск, ветвь) это группа клеток или организмов, происшедших от общего предка путём  бесполого размножения и являющихся генетически идентичными. Примером клона можно назвать группу бактериальных клеток, образовавшихся в результате деления исходной клетки, потомков морской звезды, регенерировавших из частей разделённого материнского организма, клоном также являются все кусты или деревья, полученные путём вегетативного размножения. Однако вот млекопитающим способность размножаться путём клонирования природа не "предусмотрела". Высокий уровень дифференциации клеток как бы "обратной стороной медали" обозначает утрату ними способности давать начало новому организму. Однако, как показала практика, ядро даже дифференцированной клетки сохраняет все потенции, необходимые для того, чтобы дать начало новому организму.

Суть клонирования проста: требуется  две клетки – одна, которая будет  донором ядра и хозяин которой  клонируется, и яйцеклетка, развитием  которой и будет управлять подсаживаемое ядро. Собственное ядро яйцеклетки должно быть уничтожено (клетка энуклеирована). Опыт также показывает, что для клонирования лучше, если яйцеклетка не оплодотворена. Клетку-донор тем или иным способом заставляют перейти в так называемую G0-фазу или стадию покоя. После этого её ядро либо путём пересадки, либо слиянием клеток доставляется в яйцеклетку. Последняя стимулируется к делению и приступает к формированию эмбриона. Последний подсаживается в матку так называемой суррогатной матери, где в случае удачного развития формирует новый организм, являющийся генетически идентичным тому, который был донором ядра.

Сейчас наиболее известны два варианта данной методики – так называемая Рослинская и Гонолульская технологии. Первая была использована при клонировании овцы Долли Яном Вильмутом и Китом Кембеллом из Рослинского института в 1996, а вторая – группой учёных из Университета Гавайи в 1998, в результате чего было получено полсотни клонов мыши.

 

2. За и против клонирования

Уже известно, что, по крайней мере, 8 исследовательских групп по всему миру работают над клонированием человека. На протяжении 2002 всё больше и больше стран "дают законодательское добро" на клонирование, в основном в терапевтических целях, несмотря на активный протест Ватикана и международные акты, запрещающие клонирование человека. В этом направлении двигаются Германия, Франция, Австралия и другие аналогично настроенные державы. В США первым штатом, регламентировавшим терапевтическое клонирование, стала Калифорния.

Использование эмбрионов для исследования потенциала стволовых клеток, по свидетельству  специалистов, может совершить в  медицине революцию, предложив возможности  для такой трансплантации тканей, которая предотвратит или излечит  множество самых серьезных человеческих недугов.

Эмбрион представляет собой шарообразное скопление клеток, которые развиваются  в утробный плод, когда стволовые  клетки примерно через 14 дней начинают дифференцироваться для формирования нервной системы, позвоночника и  прочих элементов организма. Ученые полагают, что выделяя стволовые клетки из эмбриона, когда срок его жизни составляет от 3 до 4 дней, их рост в лабораторных условиях можно будет направить в любом направлении. Таким образом, появится возможность для выращивания нужных клеток или типов тканей для трансплантантов. И однажды станет возможно выращивать нейроны для замены нервных клеток в мозге, погибающем от болезни Паркинсона, выращивать кожу для лечения ожогов или панкреатические клетки для выработки инсулина диабетикам.

Теоретически, стволовые клетки способны вырасти в заменитель для практически любой части человеческого тела. Если же они получены на основе клеток, взятых у того же самого человека, которому выращивают трансплантант, то не будет никаких проблем с отторжением тканей.

Стволовые клетки клетки делят на три основных типа. Первый тип, "тотипотентные" стволовые клетки образуются при  первых делениях оплодотворенной яйцеклетки. Они могут превращаться в любой  тип ткани и формируют весь организм в целом. Примерно через пять дней после оплодотворения формируется бластоциста - полый пузырек, который образуют около 100 клеток. Те клетки, что находятся снаружи, развиваются в плаценту, а те, что внутри, превращаются собственно в эмбрион. Эти 50 или около того клеток являются "плюрипотентными", они могут превратиться почти во все виды ткани, но не в целый организм. По мере того как эмбрион развивается дальше, стволовые клетки становятся "мультипотентными". Теперь они могут порождать лишь специфические типы клеток. Тотипотентные и плюрипотентные клетки именуют также зародышевыми стволовыми клетками, а мультипотентные часто называют взрослыми стволовыми клетками.

Какие клетки интересуют медицину в  аспекте клонирования? Наибольший интерес  для медиков представляют плюрипотентные стволовые клетки, потому что они способны предоставить все необходимые виды тканей человеческого тела, однако их нельзя превратить в целое человеческое существо.

Самая большая проблема (морально-этического, прежде всего) характера состоит  в том, что в настоящее время единственным источником плюрипотентных клеток являются человеческие эмбрионы. И именно поэтому анти-абортные группы столь яростно выступают также и против исследований стволовых клеток. Что же касается технической стороны, то сейчас в мире известны три исследовательские группы, которые в ходе экспериментов над животными разработали способы для выращивания в лабораторных условиях потенциально неограниченных количеств мультипотентных клеток. Но все эти методы в первую очередь ориентированы на эмбрионы.

В общем случае при пересадке  пациенту органа, выращенного из чьих-то чужих клеток, всегда остается проблема отторжения тканей, так что человеку в течение всей остальной жизни  может понадобиться принимать лекарства-иммунодепрессанты.

Однако технология клонирования дает иной путь. Подобно тому методу, которым была выращена знаменитая клонированная овца Долли, можно получить и собственные плюрипотентные стволовые клетки для каждого человека. Для этого изымается какая-нибудь клетка ткани и ядро ее помещается в донорскую яйцеклетку с удаленным собственным генетическим материалом. А затем яйцеклетке дают вырасти в бластоцисту, из которой извлекают зародышевые стволовые клетки. Отсюда, собственно, и идет название "терапевтическое клонирование".

Группа генов, без которой нормальное развитие эмбрионов практически невозможно, в процессе клонирования остается незадействованной. Именно эти гены, возможно, таят в себе ключ к совершенствованию процедуры создания генетических копий и лечению рака. В процессе клонирования (из взрослых клеток) есть несколько ключевых моментов. Большинство неудач становятся очевидны через несколько дней, когда бластоциста имплантируется в матку. В эксперименте, в результате которого на свет появилась овечка Долли, только 29 из 277 клонированных яйцеклеток успешно пересекли этот барьер.

Рудольф Яниш из Whitehead Institute обнаружил, что 70-80 генов, которые обычно активизируются в развивающихся мышиных эмбрионах, у клонов оказываются либо неактивны, либо демонстрируют пониженную активность. Хотя непонятно, что же делают эти гены, однозначно установлено, что они включаются одновременно с еще одним геном, Oct4. Этот ген, в свою очередь, дает эмбрионам возможность создавать плюрипотентные клетки – то есть клетки, которые могут превратиться в любую ткань. Возможно, что часть активизирующихся одновременно с этим генов также задействуется в этом процессе.

Теперь ученым предстоит выяснить, что заставляет эти гены молчать. Проблема эта представляется фундаментальной  – ведь если эти гены не будут  выключены в клетках во взрослом состоянии, это может привести к раку. Не случайно, часть генов, выявленных Янишем, в опухолевых клетках оказывается активна. Не исключено, что клон, полученные из взрослых клеток, подавляют то, что для взрослых клеток является опасными генами. Даже если загадка молчащих генов будет разгадана, клонирование целого животного тем не менее останется проблемой, поскольку клонированному эмбриону потребуется преодолеть еще много проблем на более поздних стадиях развития. Не случайно, из 29 имплантированных эмбрионов овечкой Долли стал только один

С этической точки зрения, противники гентических экспериментов на человеческих клетках убеждены, что это аморально, убивать в бластоцисте потенциал  для развития жизни. Кроме того, многих беспокоит, что вместе с оттачиванием всей этой методики у людей появится искушение к собственному клонированию. Но есть ли иной способ? Многие исследователи полагают, что в принципе еще имеется возможность научиться обращать вспять эволюцию взрослых стволовых клеток, чтобы получать мультипотентные клетки без необходимости создания жизнеспособного эмбриона. Но именно нынешний подъем планки для санкционированных исследований, сконцентрированных на человеческих клетках и эмбрионах, способен ускорить прогресс в этой области.

Группа ученых из Rockefeller University и University of Hawaii (New York) во главе с Терухико Вакайама (Teruhiko Wakayama) столкнулась с проблемой  клонирования мышей в шестом поколении. Результаты их последних экспериментов (Nature (vol 407, p 318)) говорят о том, что у зверюшек возникает некий скрытый дефект, явно приобретенный в процессе клонирования. Мышки выглядят вполне здоровыми, но с каждым поколением они все труднее и труднее поддаются клонированию. Несмотря на отчаянные усилия ученых, лишь одна мышка родилась на свет путем клонирования в шестом поколении, после чего была тут же съедена своей мамой...

Клонирование основано на технике  пересадки ядер клеток. Ядро донорской  клетки вживляется в яйцеклетку, состоящую  из того же генетического материала. В результате на свет рождается животное, генетически идентичное животному-донору ядра клетки.

Группа Вакайамы была первой, кто  произвела клонирование от взрослого  животного со времени знаменитой овечки Доли. Это произошло два  года назад, и мышку звали Кумулина (Cumulina). После чего, последовало несколько публикаций, говорящих о том, что ученые успешно клонируют зверюшек уже на протяжении третьего и четвертого поколения.

Ученые пытаются понять причину  неожиданного торможения клонирования. На обсуждение выдвигались две версии.

Первая заключалась в том, что  окончание хромосомы, так называемый "telomere", с каждым поколением должно было бы "стачиваться", становясь  короче, что могло привезти к вырождению, т.е. к невозможности дальнейшего  произведения потомства, так и к преждевременному старению клонов. Эта версия основывалась на предыдущих результатах исследования овечки Доли. Но группа Вакайамы обнаружила, что теломер у некоторых мышей был на много длиннее, чем они ожидали.

Вторая версия - ухудшение общего состояния здоровья мышек-клонов с каждым новым клонированием. Но и эта версия не нашла пока подтверждения. Мышки чувствуют себя прекрасно, выдерживают все тесты по прохождению лабиринтов и всевозможные "познавательные" тесты на цвета, запахи и так далее. Мышки также явно не предрасположены к ранней гибели: одна из мышек пятого поколения клонов находиться в полном здравии до сих пор в возрасте 18 месяцев, что составляет средний срок жизни для грызунов.

"Наше предположение состоит  в том, что мыши-клоны несут в себе какую-то приобретенную аномалию", говорит Вакайама. Этот дефект пока скрыт от глаз ученых, но явно был узнаваем мышами, раз последний клон был съеден собственной мамой...

Данное открытие исключительно  важно для развития клонирования. Дело в том, что это может оказаться сильным аргументом в спорах при выработке законодательства по клонированию. Среди вопросов, которые возникают: есть ли гарантии, что при клонировании человеческих органов не выявятся подобные или более серьезные "дефекты", могущие привести к различным раковым или геронтологическим заболеваниям.

Вспомним клонированного котенка  СС. Результат эксперимента по клонированию кошки озадачил ученых Техасского университета. После того, как клонированная  кошка Сиси успешно родилась и  выжила, эксперимент можно было бы объявить абсолютно удавшимся. Сиси сегодня 2 года. Однако по прошествии этого времени оказалось, что она совершенно не похожа на оригинал - кошку по кличке Радуга. Начать следует с того, что окрас Сиси отличается от окраса Радуги. У Радуги окрас "коленкор": пятна коричневого, желтоватого и золотистого цвета на белом. А у Сиси - серые полоски разных оттенков на белом фоне. Психика у кошек также значительно отличается. Радуга сдержанная и замкнутая, а Сиси - любопытная и игривая. Можно было бы усомниться в том, что Сиси вообще является клоном, но результаты исследования ДНК, подтвердившие факт успешного клонирования, были опубликованы в авторитетном журнале Nature. Так что люди, надеявшиеся, что клонирование поможет им воскресить любимых животных, будут разочарованы.