Проблемы клонирования животных кратко

Обновлено: 18.05.2024

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

Какие бывают виды клонирования?

Молекулярное клонирование

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

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

Терапевтическое клонирование

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

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

Стволовые клетки (клетки‑предшественницы), которые пока не определились, в какие клетки превратиться, могут стать чем угодно. Их используют Tissue engineering, stem cells, cloning, and parthenogenesis: new paradigms for therapy для опытов, например, учёные исследуют мутации в генах или пытаются вырастить органы и ткани, которые можно будет имплантировать на замену повреждённым.

Репродуктивное клонирование

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

Каких животных уже клонировали?

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

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

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

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

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

Чучело овечки Долли в Королевском музее Шотландии / Wikipedia

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

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

Клоны правда быстрее стареют?

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

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

Однако теломеры укорачиваются Aging of Cloned Animals: A Mini‑Review не у всех клонов. Например, у крупного рогатого скота, собак и мышей теломеры клонов не меньше, а иногда и больше, чем у контрольных животных того же возраста, а вот у овец и волков, наоборот, почти всегда короче.

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

Могут ли клонировать вымерших животных?

Более реальным представляется клонирование мамонтов и других животных ледникового периода, останки которых периодически находят в вечной мерзлоте. Однако на данный момент и это практически невозможно по нескольким причинам Mammoth Resurrection: 11 Hurdles to Bringing Back an Ice Age Beast :

Подобные проблемы препятствуют клонированию всех вымерших животных.

Могут ли клонировать человеческие ткани и органы?

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

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

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

Есть данные, что стволовые клетки из околоплодных вод и плаценты не образуют Stem cells derived from amniotic fluid: new potentials in regenerative medicine опухолей. Если для создания органов будут использовать эти клетки, отпадёт множество проблем, связанных с клонированием: от донорства яйцеклетки до этической стороны использования человеческих эмбрионов.

А что насчёт клонов целых людей?

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

Что мешает клонировать людей помимо технологий?

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

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

Пока все эти проблемы не найдут решения, репродуктивное клонирование человека запрещено Cloning: A Review on Bioethics, Legal, Jurisprudence and Regenerative Issues in Iran в 70 странах мира, включая Россию.

Создание клонов – давняя мечта научных исследователей, которая была отображена во многочисленных литературных и фильмографических произведениях. С недавних пор данная мечта реализовалось – клонирование животных стало реальностью.

Что такое клон
Какие животные были клонированы?
Методы клонирования
Зачем нужны клоны?
Трудности и проблемы при клонировании млекопитающих
Проблема клонирования человека

Что такое клон

Любой живой организм имеет некоторую программу развития (онтогенеза), которая зашифрована в дезоксирибонуклеиновой кислоте. Дезоксирибонуклеиновая кислота – это полимерное соединение, состоящие из мономеров – нуклеотидов, которые объединены в триплеты. Расположение нуклеотидов и триплетов индивидуальное у каждого живого организма – это является основой индивидуальных отличий одного живого существа от другого, принадлежащих к одному виду, семейству, отряду и так далее.

Клонирование – это биотехнологический процесс, в ходе которого происходит образование группы идентичных организмов (клеток или молекул – в клеточной инженерии), которых имеют одинаковую последовательность триплетов в ДНК. Такие организмы называются клонами.

Какие животные были клонированы?

Идея клонирования животных зародилась в учёных кругах более ста лет назад. Первыми клонированными животными являются представители класса амфибий. Английский эмбриолог Джордж Гёрдон проводил эксперименты по созданию копий лягушек. В данных опытах производилось пересадка ядер кишечника головастиков. В результате эксперимента было доказано, что первичные половые клетки могут сохраниться с пересаженными в них ядрами. Данное исследование встретило колоссальную негативную реакцию со стороны общественности, и работы по проведению клонирования амфибий были прекращены на несколько лет. Позже в начале 1970-ых годов была произведена пересадка ядер из соматической клетки взрослой лягушки в ооциты, из которых позже выросли головастики, а затем и взрослые лягушки.

После успешного клонирования лягушек ученые принялись проводить эксперименты по созданию копий представителей класса млекопитающих. Ходят слухи, что в закрытых лабораториях советским ученым в конце восьмидесятых годов удалось получить несколько клонов домовой мыши. Официально первым млекопитающим, которое было получено путем пересадки ядра из соматической клетки в генеративную, является овца по кличке Долли. Клонирование Долли произошло в результате деятельности шотландской группы исследователей в 1996 году. С тех пор были получены клоны целого ряда млекопитающих:

мышь;
морской ёж;
коза;
тутовый шелкопряд;
насекомые (например, дрозофилы);
корова;
лошадь;
свинья.

Методы клонирования

Клонирование живых организмов осуществляется в рамках молекулярной инженерии, поэтому методы клонирования отчасти пересекаются с методами обозначенной науки.

Метод пересадки ядер

Любая живая клетка состоит из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. Цитоплазма – хранилище органоидов, в котором они осуществляют свою жизнедеятельность. Ядро – это хранилище генетической информации, также с помощью ядра реализуются такие процессы, как наследственность и изменчивость. При реализации метода пересадки ядер происходит банальное встраивание ядра соматической клетки в генеративную, однако данная технология возможна лишь при работе с амфибиями. При пересадке ядер млекопитающих используется иная технология, суть которой заключается в следующем: посредством микропипетки соматическую клетку вводят под оболочку яйцеклетки, затем, используя электрический ток, проводят разряд, в результате которого происходит столкновение двух субстратов и тем самым обе клетки сливаются в единую, которая содержит генетическую информацию соматической клетки (так как ядро яйцеклетки было предварительно разрушено). Далее наступает стадия культивирования, а затем реализуется имплантация имеющегося эмбриона на этапе морулы (2-ой этап эмбрионального развития млекопитающих) в матку животного данного вида. Данная биотехнология является самой передовой, она использовалась при клонировании овечки Долли.

Метод разделения эмбриона на первых стадия дробления

Метод активации неоплодотворенного яйца

Данная технология является одной из первых методик клонирования животных, с её помощью получилось создать клон тутового шелкопряда. Яйцеклетку термически нагревали, не давая произойти первому мейотическому делению, из яйца вылуплялись самки. Позже метод был усовершенствован: под воздействием гамма-излучения, что делало женскую половую клетку не способной к оплодотворению, а проникшее ядро сперматозоида удваивалось, в результате чего появлялись только самцы. Открытие данного метода принадлежит советскому деятелю Астраулову

Зачем нужны клоны?

Клонирование животных – крайне дорогостоящая процедура, однако её проведение имеет теоретический и практический смысл. Во-первых, способность клонировать животных позволяет человеку получить еще больший контроль над природой. Во-вторых, клонирование позволяет понять устройство механизма реализации генетической информации, перенесенной в другой организм, а также подтвердить или опровергнуть гипотезу о накоплении мутаций в ДНК (если гипотеза верна. то клоны должны быть подвержены более быстрому старению). В-третьих, ученые грезят надеждами о том, чтобы сначала воссоздать, а затем клонировать вымершие виды животных, правда, пока что подобное остается лишь в головах исследователей и не имеет практических путей реализации. Клонирование практически применимо для следующих целей:

спасение вымирающих видов животных (посредством клонирования особей из Красной книги возможно размножение последних в искусственных ареалах обитания с последующим заселением клонов в естественную среду);
накопление и увеличение количества полезных и породистых особей;
клонирование человека – принесет возможность разрешить многие вопросы социологии и психологии, а также позволит создавать донорскую базу органов (однако данная цель активно подвергается гонениям со стороны церкви и биоэтических комитетов).

Трудности и проблемы при клонировании млекопитающих

Трудности клонирования заключаются в финансовых затратах на низкоэффективные процедуры. Дело в том, что в эксперименте с овечкой Долли понадобилось 277 попыток для того, чтобы создание клона овцы завершилось успехом. Проблемы клонирования многочисленны, обозначим самые значимые из них:

Низкая эффективность процедуры (см выше).
Быстрое старение и появление заболеваний у клонов. Это происходит, скорее всего, в результате накопления мутации в ДНК, которое было использовано донором для получения клона. При рождении копий не отмечалось проблем со здоровьем, однако впоследствии наблюдалось резкое старение, возникновение заболеваний органов и систем, а также ранняя смертность. Данная проблема до сих пор не решена учеными, так как невозможно защитить ДНК от свободнорадикальных мутаций, которые происходят с ней на протяжении жизнедеятельности особи.
Отличие клонов от оригинала. Несмотря на единую генетическую информацию, отличия между клоном и оригиналом возможны вследствие двух причин:

разные условия фенотипического развития организма;
инактивация хромосом во время ранних стадий эмбрионального развития.

Проблема клонирования человека

О клонировании человеческой особи мыслители думали еще в древности. На текущем этапе развития науки это стало возможным (подтверждением данных слов являются эксперименты с клонированием человеческих эмбрионов в Китае). Однако перед учеными встает ряд преград:

Однако абсолютно по-другому картина раскрывается при рассмотрении процедуры клонирования в терапевтических целях, дело в том, что стволовые клетки эмбриона с одинаковой генетической информацией, что и у хозяина, позволят продлить жизнь и омолодить оригинал, а эмбрион просто будет убит. Но данное грамотное использование процедуры создания копий наталкивается на протест со стороны биоэтики, так как многие видные представители последней считают уничтожение эмбриона – убийством.

Клонировали ли человека? На этот вопрос нельзя дать однозначного ответа. С одной стороны, определенно да, так как в последние годы в Китае удалось создать клоны человеческих эмбрионов, с другой стороны, нет четкого понятия в современной общественной науке, с какого момента эмбрион может считать человеком.

Возможность клонирования животных доказал Дж. Гердон, английский биолог, который первым сумел получить клонированные эмбрионы шпорцевых лягушек.

Он выжигал ультрафиолетом ядра икринок и затем подсаживал в них ядра, выделенные из клеток эпителия головастиков этого вида. Большая часть полученных таким образом икринок погибала, и лишь совсем маленькая их доля (2,5%) развивалась в головастиков.

Взрослых лягушек получить таким образом не удавалось. Тем не менее это был успех, и результаты опытов Гердона попали во многие учебники и руководства по биологии. В 1976 г. Гердон и его соавтор Р. Ласки публикуют работу, в которой описывают опыты с ядрами, выделенными из клеток почек, кожи и легкого уже взрослых шпорцевых лягушек.

Исследователи сначала подращивают эти клетки вне организма (in vitro), а затем вводят их ядра в безъядерные икринки. Четверть таких икринок начинает делиться, но вскоре замирает на одой из стадий развития. Тогда ученые выделяют ядра полученных эмбрионов и снова подсаживают их в лишенные собственных ядер икринки… В результате целой серии подобных пересадок на свет наконец-то появляется несколько головастиков. Хотя эксперименты Гердона и его последователей показали принципиальную возможность получения серийных клонов амфибий, появляющиеся на свет головастики упорно не желали превращаться во взрослых лягушек.

Вопрос, таким образом, по-прежнему заключался в том, можно ли вырастить из одной специализированной клетки его тела взрослое позвоночное животное. Опыты на амфибиях давали отрицательный результат, но ученые не прекращали исследований в этой области.

Более широкие исследования, охватывающие не только амфибий, но и рыб, а также дрозофил, в 1962 г. были начаты английским биологом Дж. Гордоном. Он первым в опытах с южноафриканскими жабами Xenopus laevis) в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика.

Затем Гердон вместе с Ласки (1970) стали культивировать in vitro (вне организма в питательной среде) клетки почки, легкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер.

Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика. Таким образом было показано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (X. laevis) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.

В свою очередь Ди Берардино и Хофнер (1983) использовали для трансплантации ядра неделящихся и полностью дифференцированных клеток крови — эритроцитов лягушки Rana pipiens.

После серийной пересадки таких ядер 10% реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Эти эксперименты показали, что некоторые ядра соматических клеток способны сохранять тотипотентность.

Причины, по которым ядра клеток взрослых животных и даже поздних эмбрионов остаются тотипотентными, пока точно не установлены.

Решающую роль играет взаимодействие ядра и цитоплазмы. Содержащиеся в цитоплазме животных вещества принимают участие в регулировании экспрессии клеточного генов ядра.

Работы М. ди Бернардино и Н. Хоффера показали, что цитоплазма ооцитов амфибий содержит факторы, восстанавливающие тотипотентность ядер дифференцированных соматических клеток.

Эти факторы реактивируют репрессированные участки генома.

В 1985 г. была описана технология клонирования костных рыб, разработанная советскими учеными Л. А. Слепцовой, Н. В. Дабагян и К. Г. Газарян. Зародыши на стадии бластулы отделяли от желтка. Ядра клеток зародышей впрыскивали в цитоплазму неоплодотворенных икринок, которые начинали дробиться и развивались в личинки.

Эти эксперименты показали, что потеря ядром тотипотентности в процессе онтогенеза связана не с утерей генов, а их репрессией. При культивировании соматических клеток in vitro частота тотипотентности ядер увеличивается. Генетический механизм стабильной репрессии генома дифференцированных клеток не выяснен, способы восстановления тотипотентности не разработаны, поэтому в основном ведется клонирование путем трансплантации ядер эмбриональных клеток.

Пересадки ядер у млекопитающих начались позднее, в 80-х годах.

Это было связано с техническими трудностями, так как зигота млекопитающих имеет небольшие размеры. Например, диаметр зиготы мыши приблизительно 60 мкм, а диаметр оплодотворенной яйцеклетки лягушки около 1200 мкм, т.е. в 20 раз больше.

Достоверность полученных данных вначале была поставлены под сомнение, так как воспроизвести результаты проведенных экспериментов в других лабораториях не удавалось, однако пару лет спустя Дж. Мак Грат и Д. Солтер также достигли успеха. В этих экспериментах клоны мышей удавалось получить лишь в том случае, если трансплантировали ядра эмбрионов на стадии не позднее 2 бластомеров.

Возможно поэтому первые значительные успехи в клонировании эмбрионов были достигнуты на других видах млекопитающих, а не на мышах. Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу, значительно расширили наши представления о методологии клонирования млекопитающих.

1883 — Открытие яйцеклетки немецким цитологом Оскаром Гертвигом.

1977 — Профессор зоологии Оксфордского университета Дж.

Гордон клонирует более полусотни лягушек.

1985 — 4 января в одной из клиник северного Лондона родилась девочка у миссис Коттон — первой в мире суррогатной матери (зачата не из яйцеклетки миссис Коттон).

1987 — Специалисты Университета имени Дж. Вашингтона, использовавшие специальный фермент, сумели разделить клетки человеческого зародыша и клонировать их до стадии тридцати двух клеток (бластов, бластомеров).

Дж. Гордон

Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х годов английским эмбриологом Дж. Гордоном (J. Gordon) в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика.

Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток. Результат эксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных.

В своем эксперименте Кэмпбелл и его коллеги извлекли из эмбриона овцы на ранней стадии развития (на стадии эмбрионального диска) клетку и вырастили культуру клеток, то есть добились того, что клетка размножилась в искусственной питательной среде.

Полученные генетически идентичные клетки (клеточная линия) сохранили тотипонентность. Затем ученые взяли яйцеклетку овцы-реципиента, тщательно удалили из нее весь хромосомный материал и добились ее слияния с тотипотентной клеткой из культуры.

Полученные синтетические эмбрионы выращивали до стадии морулы-бластулы, а затем имплантировали в матку овцы. В результате удалось вырастить нескольких нормальных ягнят, которые были генетически идентичны.

В принципе, после того, как получена устойчивая линия тотипонентных клеток, ничто не мешает вносить в них генетические изменения. Например, перестраивая или удаляя отдельные гены, можно создавать трансгенные линии овец и других сельскохозяйственных животных. Однако прежде чем эта технология найдет практическое применение, предстоит решить еще множество проблем.

Пока число клонированных животных очень мало по сравнению с числом исходных эмбрионов, из клеток которых удавалось получить культуру.

Многие клетки погибали, не успев достичь стадии бластоцисты. Не ясно, вызван ли высокий процент неудач разнообразными вредными факторами, воздействующими на клетку при манипуляциях с нею, или гетерогенностью самой клеточной линии.

Последнее менее вероятно, поскольку процент успешных случаев не меняется при пересевах культуры. Для прояснения этого вопроса необходимо исследовать другие тотипотентные клеточные линии.

Результативность пересадки ядра в яйцеклетку и ее последующее благополучное развитие зависит от адекватного перепрограммирования ядра донора.

Макромолекулы (белки и транспортная РНК) ооцита отвечают за его развитие только в течение сравнительно короткого времени (между двумя клеточными делениями), и чем этот период короче, тем меньше остается времени для перепрограммирования.

Клетки более зрелых эмбрионов требуют большего времени для перепрограммирования, поэтому вероятность успеха при их использовании снижается. Определенную роль играет также совместимость ядра донора и цитоплазмы реципиента, все еще слабо изученная.

Успех пересадки клеточных ядер связан по крайней мере с двумя факторами.

Во-первых, овулировавшие ооциты являются лучшими реципиентами, чем зиготы, либо потому, что у неоплодотворенных яйцеклеток остается больше времени для перепрограммирования, либо потому, что их цитоплазма является более подходящей.

Возможно, в цитоплазме ооцита есть элементы, необходимые для перестройки хромосом и активации генома и исчезающие после оплодотворения либо потому, что они каким-то образом связаны с реплицирующейся ДНК, либо в результате запрограммированного распада. Во-вторых, клетки с ядрами донора, взятыми на стадиях G1 или G0 клеточного цикла, развиваются гораздо лучше, чем клетки с ядрами со стадий S или G2. Интуитивно это кажется понятным, ведь перепрограммировать открытый реплицирующийся геном проще.

Клонирование животных возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы.

В 1996 году появились их публикации по успешному рождению ягнят в результате трансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированные ооциты.

В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли — первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.

В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослых соматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова), а также взятых у мёртвых, замороженных на несколько лет, животных. Появление технологии клонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекло внимание крупного бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и в России, но целенаправленной программы исследований не существует.

В целом технология клонирования животных ещё находится в стадия развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения.

В апреле 2008 года Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клеткок лучшего корейского розыскного пса породы канадский лабрадор-ретривер.

По мнению южнокорейских ученых, 90 % клонированных щенков будут удовлетворять требованиям для работы на таможне, тогда как лишь менее 30 % обычных щенков проходят тесты на профпригодность.

Клонирование с целью воссоздания вымерших видов

Клонирование может быть использовано для воссоздания естественых популяций животных, вымерших по вине человека.

Несмотря на наличие определённых проблем и трудностей, первые результаты в данном направлении уже имеются.

Клонирование бантенгов

Произведшая клонирование американская компания Advanced Cell Technology сообщила, что в нем использовались клетки животных, которые умерли в 1980 году, не оставив потомства.

Бантенгов клонировали, перенеся их генетический материал в пустые яйцеклетки обычных домашних коров; из 16 зародышей до рождения дожили только два.

Императорский дятел

В последний раз императорского дятла видели в Мексике в 1958 году.

С тех пор орнитологи пытаются найти следы этой популяции, но безуспешно. Около десяти лет назад появились даже слухи, что птица еще живет на планете, но и они не подтвердились.

Зато в музеях остались чучела птицы. Научный сотрудник Дарвиновского музея Игорь Фадеев считает, что если операцию по выделению ДНК провести со всеми чучелами, которые находятся в разных странах мира, то дятла можно будет воскресить.

В разных музеях мира на сегодняшний день осталось лишь десять чучел императорского дятла.

Если проект увенчается успехом, то в недалеком будущем на нашей планете, возможно, вновь появится императорский дятел.

В Государственном Дарвиновском музее уверены, что последние методы молекулярной биологии позволяют выделить и воспроизвести ДНК этих птиц.

Дронт

В июне 2006 года голландские учёные обнаружили на острове Маврикий хорошо сохранившиеся останки дронта — вымершей исторически недавно (в XVII веке) нелетающей птицы.

Клонирование гигантских птиц

Планы по клонированию исчезнувших гигантских птиц были поставлены под сомнение в результате исследований учёных Оксфордского университета.

Выделив участки ДНК из останков вымерших птиц, ученые обнаружили, что их генетический материал настолько разрушен, что современная технология не позволяет провести полноценное клонирование. Цель научных работ состояла в возрождении вымерших несколько веков назад новозеландского страуса Моа, а также Мадагаскарского эпиорниса (птицы-слона).

Образцы ДНК были взяты из фрагментов тканей, сохранившихся в музеях. Однако ученые не смогли получить достаточную по своей длине цепочку ДНК, чтобы провести клонирование.

1970 — успешное клонирование лягушки

1985 — клонирование костных рыб

1996 — овечка Долли.

1997 — первая мышь..

1998 — первая корова.

1999 — первый козёл.

2001 — первая кошка.

2002 — первый кролик.

2003 — первые бык, мул, олень.

2004 — первый опыт клонирования с коммерческими целями (кошки).

2005 — первая собака (афганская борзая по кличке Снуппи).

2006 — первый хорёк

2007 — вторая собака

2008 — третья собака (лабрадор по кличке Чейс).

Начало коммерческого клонирования собак

Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференциированной клетки в неоплодотворенную яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка), с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приемной матери. Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х гг. английским эмбриологом Дж. Гордоном (Gordon) в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика.

Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток, и стало основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных.

В 1996 появились их публикации по успешному рождению ягнят в результате трансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированные ооциты. В конечном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по имени Долли — первое животное, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.

Появление технологии клонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекло внимание крупных компаний и финансового бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и в России, но целенаправленной программы исследований не существует.

В целом технология клонирования животных еще находится в стадия развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения.

Использование технологии клонирования предоставляет уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичных животных, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и практических задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством.

В частности, использование клонирования животных должно способствовать изучению проблемы тотипотентности диффренциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток.

Благодаря технологии клонирования появилась возможность ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с рекордными производственными показателями. В сочетании с трансгенозом (см. Трансгенные животные) клонирование животных открывает дополнительные возможности для производства ценных биологически активных белков, используемых для лечения различных заболеваний человека. Клонирование животных позволит проводить испытания медицинских препаратов на идентичных животных. В медицине представляется перспективной клеточная терапия на базе использования клонированных клеток.

Такие клетки должны компенсировать недостаток и дефект собственных клеток организма и, главное, не будут отторгаться при трансплантации. Технология клонирования животных позволит, по-видимому, осуществлять и широкомасштабную ксенотрансплантацию органов, т. е. замену отдельных органов человека на соответствующие органы клонированных животных.

В вопросе клонирования человека в настоящее время существует как техническая, так и большая этическая проблемы. В большом числе стран использование данной технологии применительно к человеку официально запрещено и преследуется по закону (США, Франция, Германия, Япония), причем во Франции, например, за эксперименты по клонированию человека предусмотрено тюремное заключение сроком до 20 лет.

Это, однако, не исключает окончательно возможность ее использования в будущем, после детального изучения молекулярных механизмов взаимодействия цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра соматической клетки-донора, а также совершенствования самой техники клонирования животных.

В частности, в Англии уже разрешено проведение экспериментов по клонированию с использованием эмбриональных клеток человека. Вместе с тем надо помнить, что остается одно ясное и принципиальное ограничение, связанное с клонированием человека: интеллект человека клонировать нельзя.

Клонирование – это процесс создания копии биологического объекта. В генетике это относится к процессу создания идентичной копии ДНК организма.

Вы заинтересованы в понимании плюсов и минусов клонирования?

Плюсы клонирования

4 клона овечки долли

Клонирование находит применение в генетической дактилоскопии, амплификации ДНК и изменении генетического состава организмов. Его можно использовать для достижения желаемых изменений в генетическом составе людей, тем самым вводя в них положительные черты, а также для устранения отрицательных признаков. Клонирование также может применяться к растениям для удаления или изменения дефектных генов, что делает их устойчивыми к болезням и может найти применение в развитии человеческих органов, что сделает жизнь человека более безопасной.

+ Замена органа

Если есть возможность клонировать жизненно важные органы, то они смогут служить в качестве резервных копий и стать спасителем миллионов человеческих жизней. Когда почки или сердце не могут нормально функционировать, то их можно будет заменить клоном-донором.

+ Замена естественного воспроизводства

Джулианна Мур с Дочерью

Клонирование людей может оказаться решением проблемы бесплодия, как альтернативный вариант для производства детей.

+ Генетические исследования

Технологии клонирования могут оказаться полезными исследователям в области генетики. Они могут лучше понять состав генов и влияние генетических составляющих на человеческие черты. Также может помочь нам бороться с широким спектром генетических заболеваний.

+ Определенные черты в организмах

Кадр из фильма искусственный интеллект

Клонирование может позволить нам получить “настроенные” организмы и использовать их в интересах общества. Он может служить лучшим средством для репликации животных для использования в исследовательских целях, может позволить генетически изменять растения. Если в живых существах с помощью клонирования могут произойти положительные изменения, это действительно будет благом для человечества.

Недостатки клонирования

Как и каждая монета имеет две стороны, клонирование также имеет свою обратную сторону. Хотя клонирование может творить чудеса в генетике, оно имеет некоторые потенциальные недостатки. Клонирование, как вы знаете, копирует или реплицирует биологические признаки в организмах. Таким образом, это может уменьшить разнообразие в природе. Представьте себе несколько живых существ, абсолютно идентичных друг другу! Еще один конфликт – неясно, сумеем ли мы воплотить в жизнь все потенциальные возможности клонирования. Кроме того, есть большой вопрос, сможет ли обычный человек использовать технологии в свою пользу.

– Обесценение генетического разнообразия

Клонирование создает идентичные гены. Это процесс репликации генетической конституции затрудняет разнообразие генов. Уменьшая генетическое разнообразие, мы наносим ущерб её красоте и ослабляем нашу способность к адаптации.

– Злоупотребления

Кадры из фильма Нашествие Зомби

Клонирование позволяет манипулировать генами людей и даёт возможность преднамеренного воспроизведения нежелательных признаков. Клонирование органов тела может вызвать злоупотребления в обществе.

– Экономика

При клонировании человеческих органов и использовании их для трансплантации или при клонировании самих людей необходимо будет рассмотреть технические и экономические барьеры. Будут ли клонированные органы экономически эффективными? Будут ли методы клонирования действительно доступны обычному человеку?

– Человек

Более того, клонирование поставит под угрозу права человека и животных. Будет ли клонирование вписываться в наши этические и моральные принципы? Это сделает человека просто другим существом. Разве это не обесценит человечество? Разве это не будет унижать ценность человеческой жизни?

ХХ век стал веком величайших открытий во всех областях естествознания, веком научно-технической революции, изменившей как облик Земли, так и внешний вид ее обитателей. Возможно, одна из основных областей знания, которая определит облик нашего мира в следующем столетии, - это генетика.

Эта относительно молодая наука всегда была связана с множеством споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которые вполне могут считаться самостоятельной дисциплиной в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и имеют открыли широкие перспективы для развития биотехнологии и лечения различных заболеваний, позволили изменить саму сущность человека, тем самым породив множество вопросов этического, а точнее, философского характера.

Вправе ли человек изменять то, что создано природой? Имеет ли она право исправлять свои ошибки, и если да, то где граница, которую нельзя переходить? Превратятся ли научные знания в катастрофу для всего человечества, как это произошло, когда была открыта энергия атома, разрушившего Хиросиму, Нагасаки и Чернобыль?

Понятие и сущность клонирования

Одним из ярких примеров достижений ученых, с проблемой которого человечеству придется столкнуться не раз, является клонирование.

Клонирование - это процесс, в котором живое существо производится из одной клетки, взятой у другого живого существа.

Клонирование обычно определяется как производство клеток или организмов с теми же ядерными геномами, что и у другой клетки или организма. Соответственно, путем клонирования можно создать любой живой организм или его часть, идентичные уже существующим или существующим, если сохранилась информация о его ядерных геномах.

Еще несколько десятилетий назад клонирование было больше предметом дискуссий для писателей-фантастов, чем научные дискуссии или социально-политические дебаты. Бурное развитие генной инженерии и как раз расцвет биотехнологии в 1990-е годы создали все условия для практической возможности клонирования живых существ. Научно-технический прогресс, как это часто бывает, сделал все реальностью.

Клонирование животных

Возможно, одним из самых ярких достижений генетики за последние годы является эксперимент по клонированию овец, успешно завершенный 23 февраля 1997 года учеными из Росслинского университета в Шотландии под руководством Яна Вильмута. Чтобы понять, почему публикация результатов эксперимента вызвала такой сильный общественный резонанс (в прессе появились сотни публикаций, посвященных работе шотландских генетиков, а овечка Долли, выращенная во время эксперимента несколько недель, не выдержала) уходить с экранов телевизоров), нужно понимать суть проделанной работы.

Подобные эксперименты по клонированию животных проводились и раньше: еще в 70-х профессору Гердону из Оксфордского университета удалось провести трансплантацию ядра и таким образом клонировать лягушек, в 1995 году были клонированы крысы, эксперименты проводились с другими млекопитающими с той лишь разницей, что вместо клеток молочная железа использовала клетки эмбриона. Колин Стюарт, известный генетик, работающий в Лаборатории исследования рака в Мэриленде, США, считает, что успех Вильмута во многом объясняется тем, что ему удалось решить проблему отторжения ядра донорской клеткой, создав подходящую питательную мембрану.

После публикации работы Вильмута выяснилось, что несколько других крупных научных центров были близки к успеху шотландских генетиков. Рассекречены исследования ученых из Орегонского центра изучения приматов: по словам американцев, им удалось создать точные генетические копии человекообразных обезьян, правда, с использованием эмбриональных клеток. Выяснилось, что с 1993 года китайские генетики занимаются клонированием быков, российским ученым удалось клонировать каспийского осетра, а австрийцы заявили, что у них тоже есть технология генетической репликации. Успех клонирования млекопитающих не оставляет сомнений в том, что преодоление технических трудностей, связанных с клонированием человека, - лишь вопрос времени.

Сотни попыток создать клон обезьяны потерпели неудачу. По-видимому, у приматов при делении клонированных клеток ДНК не переносится в новые клетки должным образом. Некоторые клетки в конечном итоге получают слишком много или слишком мало ДНК и становятся нежизнеспособными. Ученые считают, что попытки клонировать приматов, в том числе человека, пока что обречены на провал.

Проблемы клонирования человека

Проблема клонирования человека - это в первую очередь проблема этическая. Человек вторгается в сферу бытия, за которую не несет ответственности в силу своей природы, что влечет непредсказуемость последствий таких шагов. Неслучайно представители основных религиозных течений современного мира - христиан, евреев и мусульман - проявляют редкое единодушие в резко отрицательном отношении к клонированию человека. Человек существует божественным или естественным образом, но он ни в коем случае не должен становиться продуктом производства в прямом значении этого выражения.

В зависимости от целей производства клона различают клонирование, направленное на воспроизводство человека, как метод воспроизводства (репродуктивное клонирование) и клонирование в медицинских целях (терапевтическое клонирование), например, с целью регенерации органов того же человека или для производства лекарств. Второй тип клонирования не направлен на полноценное воссоздание существа и методически протекает без использования донорской матки.

Доминирующим направлением в области терапевтического клонирования являются исследования в области выращивания т.н. стволовые клетки, являющиеся своеобразным строительным материалом организма, появляются на 4-5 день его развития.

Многие считают исследования стволовых клеток исключительным случаем, когда можно разрешить клонирование человека, потому что оно может помочь сохранить жизнь сотням и тысячам естественных жизней. Однако, как правило, законодатель игнорирует это мнение и чаще всего использует только один регулятор для упорядочения этих отношений - запрет.

Реакция церкви на новое открытие была однозначной. Поэтому Мартин Робра, секретарь Всемирного церковного совета, объявил о необходимости ввести мораторий на генетические исследования. Глава Римско-католической церкви Иоанн Павел II решительно осудил эксперименты по клонированию.

Газета Osservatore Romano, официальный орган Святого Престола, писала: «В научных исследованиях и экспериментах есть границы, которые нельзя пересекать не только по этическим причинам, но и по причинам, вытекающим из самой природы природы. Время от времени Церковь проясняет эти границы, осуждая утилитарный подход к ним и отвергая все, что, даже будучи технически возможным, не может быть оправдано с моральной точки зрения.

Какой бы точки зрения ни придерживались власти, ясно одно - вопрос клонирования человека нуждается в правовом регулировании. Реакция политиков не заставила себя ждать. Билл Клинтон, например, заявил: «Это замечательное открытие (клонирование) поднимает много важных вопросов. Это может быть полезно в области науки и сельского хозяйства, но чревато серьезными этическими проблемами. "

А спустя короткое время на основе рекомендаций Национальной консультативной комиссии по биологической этике Клинтон направила в Конгресс законопроект, запрещающий клонирование людей как в государственных, так и в частных учреждениях. Дело в том, что по американским законам правительство может регулировать деятельность только тех учреждений, которые финансируются из государственного бюджета, поэтому в США вопрос коммерческого использования научных достижений, который обсуждался в предыдущая глава довольно остро.

Возможные последствия клонирования человека

Споры по поводу запрета клонирования чуть не привели к сворачиванию проекта Вильмута, но ученым удалось защитить результаты своей работы и продолжить исследования.

Неужели стоит опасаться последствий клонирования человека? Каковы возможности применения новой технологии на практике? Газеты всего мира трубят о тиражировании гениев, которые откроют человечеству новые горизонты, или, наоборот, маньяках и террористах, которые, создав двойника, станут неуловимыми. Эти предположения абсолютно безосновательны, поскольку не учитывается влияние воспитания и социальной среды на формирование личности журналистов. Многих пугает возможность выращивания клонов с целью получения органов, идентичных донорским. Такую перспективу исключать нельзя, но уже сейчас проводятся гораздо более гуманные эксперименты по выращиванию млекопитающих, органы которых впоследствии можно будет трансплантировать человеку.

Таким образом, технология ядерной трансплантации увеличит шансы на успех при пересадке свиного сердца человеку. Большое значение имеют новые методы ведения сельского хозяйства. Доктор Рон Джеймс, исследователь из PL Therapeutics, которая приобрела права на работы Уилмута, считает, что клонирование элитных пород крупного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных вполне реально.

Клонирование также можно использовать для спасения находящихся под угрозой исчезновения животных и восстановления лесов, которые необходимы для поддержания баланса в атмосфере. Новая технология ядерной трансплантации упростит создание трансгенных растений и животных, то есть организмов, в геном которых был введен какой-то чужеродный ген, определяющий определенные свойства, например, холодоустойчивость и большую продуктивность, или производство определенные вещества, в частности редкие препараты. Опыт создания трансгенных организмов есть как у зарубежных, так и у российских ученых.

Одной из последних успешных работ ученых РАСХН в этой области стало выведение трансгенной овцы, которая в жизненном процессе производит химозин - сычужный фермент, сбраживающий молоко. Этот фермент необходим для производства сыра, и теперь одна-единственная овца обеспечивает почти всю сырную промышленность России редким веществом.

По мнению некоторых авторов, клонирование - идеальный инструмент для получения донорских органов. Это одна из самых неудобных претензий клонирования. Клон человека - это человек. В свободном обществе вы не можете заставить другого человека отдать вам один из своих внутренних органов. Также нельзя никоим образом убить другого человека, чтобы получить один из его органов. Существующие ранее законы предотвращают такие злоупотребления.

Следует отметить, что если ваш клон-близнец получил травму в результате несчастного случая, вас могут попросить пожертвовать одну из ваших почек, чтобы сохранить клону жизнь! Если донор органов еще ребенок, общественность может вмешаться и заявить, что это запрещено. Фактически, удаление любого органа у ребенка, будь то клон или нет, для трансплантации другому человеку - весьма противоречивая практика, которая должна строго регулироваться. Многие законные будущие применения технологии клонирования относятся к области трансплантации органов, трансплантатов кожи для жертв пожаров и т.п. В этих случаях не требуется клонирование всего человека, а только применение той же технологии переноса ядра клетки для выращивания новых тканей или органов в медицинских целях.

Большинство ученых сходятся во мнении, что попытки создать клона человека опасны и сомнительны с моральной точки зрения. Многие клоны животных родились с тем или иным отклонением. Они редко рождались здоровыми. Исследователи из Медицинской школы Университета Питтсбурга попытались клонировать макаки-резус, используя технологию, использованную для создания клона знаменитой овцы Долли. После сотен попыток им так и не удалось забеременеть клононосителем. Другим группам ученых также не удалось клонировать обезьян. По-видимому, у приматов при делении клонированных клеток ДНК не переносится в новые клетки должным образом. Некоторые клетки в конечном итоге получают либо слишком много, либо слишком мало ДНК и становятся нежизнеспособными. Ученые считают, что попытки клонировать других приматов, в том числе человека, обречены на провал. Некоторые животные, такие как мыши и овцы, были успешно клонированы, но появляются признаки того, что не все виды можно воспроизвести искусственно.

Стоит рассмотреть влияние новых открытий генетики на общественное мнение в целом. Очень интересной точки зрения придерживается Аксель Кан, директор Лаборатории исследований в области генетики и молекулярной патологии Парижского института молекулярной генетики. В своей статье о возможности клонирования человека он прежде всего рассматривает социальные последствия экспериментов в этой области. Он считает, что если раньше наследственные болезни можно было лечить заменой генов, то новые технологии клонирования открывают гораздо более широкие перспективы. Кан отмечает, что в современном обществе все больше и больше людей хотят иметь гарантию того, что все их наследственные характеристики будут точно переданы следующему поколению.

Не исключено, что это связано с растущей глобализацией культуры и утратой отдельными странами и культурами своей идентичности. Между тем проблема, связанная с невозможностью иметь детей из-за болезней, определенного образа жизни или других причин, в развитых странах приобретает все большее значение. Именно поэтому широкую поддержку в обществе получила технология искусственного оплодотворения ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов), позволяющая парам, неспособным к воспроизводству, иметь детей.

Что касается технологий, используемых при клонировании, то они позволяют обходиться генофондом только одного из родителей, что дает возможность иметь детей даже в гомосексуальных браках. Из этого следует, что при определенных условиях общественное мнение может склониться в пользу разрешения клонирования человека. Сегодня, согласно опросу ABC, 53 процента американцев поддерживают идею продолжения экспериментов по клонированию животных, при этом 90 процентов категорически отвергают возможность клонирования человека.

Сложно сказать, как дальше будут развиваться события, какие еще сюрпризы преподнесет нам генетика, но то, что эта наука может сильно повлиять на ход мировой истории, не вызывает сомнений.

Заключение

Хотя очень медленно, запрет на клонирование человека становится все более широко распространенным во всем мире и на международном уровне. Сегодня этой проблемой почему-то озабочены только развитые страны, хотя проблема клонирования - это проблема не только развитого мира. Клон человека - это не атомная бомба, лаборатории, в которых его можно производить, мобильны, и информация об этом относительно открыта. Клонирование человека можно проводить при соответствующей технической поддержке в любой из развивающихся стран. Но, как правило, в развивающихся странах правового регулирования этой сферы нет.

Конечно, было бы оптимальным ввести запрет на клонирование на основании универсального международного договора, и правительства Германии и Франции уже обратились с этим предложением в ООН, но универсального акта в этой сфере пока нет. .

Самый распространенный запрет на клонирование в Европе. Это предусмотрено на региональном уровне в международном праве, в праве Европейского Союза и на уровне национального законодательства отдельных государств.

Большинство ученых сходятся во мнении, что попытки создать клона человека опасны и сомнительны с моральной точки зрения.

Список литературы

Посмотрите похожие темы рефератов возможно они вам могут быть полезны:

Читайте также: