Реферат на тему клонирование млекопитающих текущие достижения и перспективы
Обновлено: 05.07.2024
На сегодняшний день нигде в мире продукты из мяса животных-клонов не продаются, однако, по мнению экспертов, они могут появиться на продовольственных рынках к 2010 году, в частности, в США. В марте комитет по безопасности продуктов питания при правительстве Японии сделал заключение о том, что мясо клонированных коров и свиней безопасно.
Европейское агентство по продовольственной безопасности (EFSA) в январе прошлого года обнародовало предварительное заключение, согласно которому, мясо и молоко клонированных животных пригодно в пищу. Эксперты EFSA, проводившие исследование по поручению Еврокомиссии, считают "очень маловероятным, что существует какое-либо отличие в плане продовольственной безопасности" между мясом и молоком животных-клонов и их сородичей, выращенных традиционным путем.
Независимая Европейская экспертная группа по этике в области науки и новых технологий (EGE), со своей стороны, высказала сомнения в оправданности возможности потребления человеком мяса и молока животных-клонов. Эксперты EGE исходят из того, что подсадка эмбрионов клонов самкам домашних животных является болезненным процессом и зачастую чревата их гибелью, а сами клонированные животные преждевременно стареют и очень уязвимы в плане здоровья.
Решение о разрешении к продаже мяса и молока животных-клонов надлежит принимать Еврокомиссии совместно со странами-членами ЕС [24].
5. Применения клонов животных
Клоны не всегда выглядят одинаково. Хотя у клонов один и тот же генетический материал, окружающая среда так же играет огромную роль в том, как приспособится к ней организм клонированного существа. К примеру, первая кошка, которая была клонирована, ее звали Сиси, была каленкорской породы и была совсем не похожа на свою мать (донора) [21].
Репродуктивное клонирование может позволять исследователям клонировать животных с потенциальной выгодой для областей медицины и сельского хозяйства. Например, те же самые Шотландские исследователи, которые клонировали Долли, клонировали другую овцу, которая была генетически модифицирована, чтобы давать молоко, которое содержит человеческую основу белка для крови . Мы надеемся, что в дальнейшем этот белок может отбираться из молока и подаваться человеку в чистом виде, это очень поможет людям, у которых низкая свертываемость крови. Так же можно использовать животных для того чтобы тестировать на них новые виды лекарств и обычную продукцию, предназначенную для человека. Большое преимущество использования клонированных животных для проверки на таблетки состоит в том, что все они являются генетически идентичными, что означает, что их реакция на таблетки должна быть боле менее сходной, чем у животных с различным генетическим набором.
Другой причиной для клонирования может служить то, что существуют популяции животных, которые стоят на грани вымирания. В 2001 году именно по этой причине ученые произвели первого клона, подвергнутого опасности вымирания - азиатского вола.
Детеныш, который развивался в матке у своей мамы-заместителя погиб всего лишь через три дня после своего рождения. Этот опыт был перенят и уже через два года, в 2003 году, ученые создают клон особи вола, так же стоящего на грани исчезновения. Вскоре 3 африканских диких кошки были клонированы из замороженных эмбрионов, которые были использованы в качестве ДНК. Несмотря на то, что некоторые эксперты считают, что клонирование спасает особи, стоящие на гране вымирания; некоторые ученые считают, что клонирование несет негативный характер, так как все особи имею генетически идентичный набор хромосом, что в целом играет отрицательную роль, так как для выживания разновидности необходимы разные варианты ДНК.
Некоторые люди так же проявили интерес в том, чтобы их умерших домашних любимцев клонировали, надеясь, что эти клоны будут абсолютно такими же как и их умерший донор. Но как показало клонирование Кошки Сиси, клон не всегда выглядит так же, как и его "оригинал", у которого было взято ДНК [4].
Репродуктивное клонирование - очень неэффективная техника и большинство клонированных животных эмбрионов, не могут развиваться в здоровых особях. Например, Долли была единственным клоном, который был рожден живым из общего количества 277 клонированных эмбрионов. Эта очень низкая эффективность, объединенная беспокойствами по поводу безопасности, представляет серьезное препятствие для применения репродуктивного клонирования. Исследователи выявили некоторые проблемы со здоровьем у овцы и других млекопитающих, которые были клонированы. Это увеличение размера плода при рождение и разнообразные дефекты в жизненных органах, типа печени, мозга и сердца. Другими последствиями являются преждевременное старение и проблемы с иммунной системой.
Другая потенциальная проблема заключается в возрасте хромосомы клонируемой клетки. Все клетки проходят их нормальные стадии деления. Кончик хромосомы, который называется теломером с каждым делением укорачивается. Через какое-то время теломер становится настолько маленьким, что клетка не может больше делится, и в конечном итоге погибает. Это обычный процесс старения, который присущ всем типам клеток. Следовательно, клоны, созданные от клетки, принятой от взрослой особи, могут иметь хромосомы, которые уже короче, чем нормальная, и это может повлиять на быстрое старение клонированной особи. И действительно, Долли, которая была клонирована от клетки шестилетней овцы, имела хромосомы, теломеры которого были короче, чем у овец ее возраста. Долли умерла в возрасте 6 лет, приблизительно половина продолжительности жизни овцы, которая составляет 12 лет [27].
6. Эффективность клонирования животных
Клонирование млекопитающих методом переноса ядер сопровождается патологией в эмбриональный, плодный и неонатальный периоды развития клонов. Возможными причинами аномалий у клонированных животных могут быть ошибки репрограммирования генома, повреждение наследственного материала при культивировании эмбрионов in vitro и сама процедура переноса ядер [9].
Значительная часть выживших клонов обладает рядом нарушений, возникающих из-за несоответствующего эпигенетического репрограммирования генома. Суть проблемы заключается в том, что развитие клонированного животного происходит за счет реализации генетической информации, заключенной в хромосомах донорского ядра из дифференцированной соматической клетки, при этом состояние активности разных генов в соматических и эмбриональных клетках значительно отличается. В соматических клетках в активном состоянии находятся гены, характерные для дифференцированной ткани и ответственные за синтез специфических белков. В то же время для развития эмбриона на ранних стадиях требуется, чтобы синтезировались совершенно другие белки, информация о которых закодирована в генах раннего развития.
В процессе естественного полового размножения зигота образуется в результате слияния мужской и женской половых клеток. В процессе гаметогенеза в половых клетках происходит ремоделирование наследственного материала, т.е. его подготовка к дальнейшим процессам оплодотворения и раннего развития. В момент оплодотворения их гены "молчат", с них не происходит считывания информации. Ядро соматической клетки при его переносе в энуклеированный ооцит не "молчит", в нем активно происходят процессы транскрипции (считывания) [21].
Первые успешные опыты по клонированию доказали, что соматическое ядро в цитоплазме ооцита подвергается репрограммированию - процессу переориентирования донорского генома на синтез белков, соответствующих раннему зародышу. Становятся активными те участки хромосом, которые усиленно работают у раннего зародыша. Во многих случаях процесс репрограммирования генома ядерного трансплантата является неполным, что и приводит к ранней остановке развития эмбрионов.
Существует и другая проблема, связанная с так называемым геномным импринтингом. Явление геномного импринтинга состоит в том, что для нормального развития организма необходимы гены как отцовского, так и материнского происхождения. Известно, что определенные гены так импринтированы в процессе гаметогенеза, что после процесса оплодотворения экспрессируется только отцовский или только материнский аллель. При переносе соматического ядра в энуклеированный ооцит этот механизм может нарушаться, поскольку после их слияния происходит сложная функциональная перестройка всего клеточного генома, в течение которой велика вероятность ошибок.
В данных работах приводится информация о различиях в организации материнского и отцовского хроматина, подчеркивается роль метилирования в подавлении активности генов. Высказывается предположение, что причиной низкой выживаемости животных, полученных в результате переноса ядер, являются генетические нарушения (мутации), аккумулирующиеся в процессе старения клеток организма-донора ядер или во время их культивирования в условиях in vitro.
Высокая частота возникновения аномалий и их межвидовое сходство, а также получение здорового потомства от животных-клонов говорит в пользу эпигенетической природы возникновения таких нарушений, то есть наиболее достоверным объяснением пороков развития является неспособность реконструированных эмбрионов соответствующим образом репрограммировать статус ядра соматической клетки[22].
Клонирование методом переноса ядер неодинаково эффективно при использовании в качестве доноров дифференцированных соматических и тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Реконструированные эмбрионы с геномом эмбриональной стволовой клетки, достигшие стадии бластоцисты, развиваются до рождения в 10-20 раз чаще, чем эмбрионы, полученные после переноса ядер соматических клеток. Эти наблюдения дают основания предполагать, что ядру недифференцированной эмбриональной клетки в отличие от дифференцированной требуется лишь незначительное репрограммирование. Это объясняется сходством эпигенетического статуса геномов эмбриональных стволовых клеток и клеток раннего эмбриона. Под эпигенетическим статусом в генетике развития понимается сумма всех взаимодействий генов со средой их функционирования.
Ранее было показано, что родившиеся животные-клоны часто проявляют признаки нарушения дыхания и кровообращения, при рождении имеют повышенный вес тела и плаценты, вследствие чего этой патологии был присвоен термин "синдрома крупного молодняка". Авторами данных статей, однако, не было установлено какой-либо взаимосвязи между изменением активности ряда импринтированных генов у клонов и повышенным весом; аномалии в экспрессии генов носили случайный характер.
Полученные результаты свидетельствовали о значительных вариациях в активности и уровне метилирования импринтированных генов в плацентах и тканях мышат, полученных в результате трансплантации ядер из эмбриональных стволовых клеток. Чтобы выяснить, являются ли эти нарушения результатом изменения импринтинга в донорской популяции ЭС клеток или следствием неправильного репрограммирования донорского генома после пересадки ядер, у нескольких линий ЭС клеток вызывалась направленная дифференцировка добавлением ретиноевой кислоты. В результате выяснилось, что имеются значительные вариации в уровне экспрессии импринтированных генов не только между разными линиями ЭС клеток, но и между различными субклонами одной линии ЭС клеток (т.е. между ЭС клетками, берущими начало от одной-единственной родительской клетки). Эти аномалии возникают в процессе культивирования ЭС клеток в условиях in vitro[27].
Независимо от типа клеток, используемых в качестве доноров ядер, только небольшой процент реконструированных эмбрионов (1-3%) развиваются до рождения, из них менее половины достигают стадии половозрелости. Это поднимает вопрос о том, имеет ли вообще место нормальная регуляция взаимодействия генов у клонированных животных. Рождение здоровых клонов может объясняться толерантностью развития млекопитающих к большей части эпигенетических нарушений, а летальный эффект вызывается кумулятивным действием потерь нормальной регуляции генов во многих локусах.
В заключение авторами статей делается вывод, что, по всей вероятности, клоны всех видов млекопитающих, включая людей, будут обладать эпигенетическими аномалиями и связанным с ними фенотипом. Поскольку эмбриональные стволовые клетки являются потенциальным источником многих типов клеток для использования в целях трансплантационной терапии, очень важно установить, характерно ли состояние эпигенетической нестабильности для ЭС клеток человека, и оценить значение этого явления на перспективы применения ЭС клеток в медицине[13][24].
Клонирование – процесс создания генетически сходного организма несексуальным (неполовым) путем. Клонирование использовали много лет для выращивания растений. Животное клонирование было предметом изучения для ученых многие годы, но получало мало внимания до 1997, пока не было клонировано первое млекопитающее - овечка Долли. Ученный Долли и несколько других ученых клонировали различных животных, включая коров и мышей. Недавний успех клонирования привел к жестким дебатам среди ученых, политиков и широкой публики об использование и этике клонирования животных и возможно человека.
За последние 50 лет, ученые провели эксперименты по клонированию в обширном круге животных, использовав много различных методов. В 1979, исследователи произвели первых генетически идентичных мышей, расколов эмбрион мыши в экспериментальной трубе, а затем внедрив получившийся эмбрион в матку взрослой самки мыши. Вскоре после того, как исследователи произвело первых генетически идентичных коров, овцу и цыплят, перемещая ядро клетки, взятой у раннего эмбриона в яйцо, у которого было освобождено ядро.
Главная причина клонирования животных в том, чтобы произвести организмы с определенными качествами, которые необходимы человеку, например овца была выведена чтобы предоставить человеческий инсулин. Если бы ученые полагались только на половое (сексуальное) размножение чтобы вывести этих животных, они бы рисковали тем, что необходимые им качества исчезли, так как половое размножение (сексуальное) переставляет генетический код в блоках. Другими причинами для клонирования могут быть потерянные или умершие домашние животные или животные, которые находятся на грани вымирания. Какими бы не были причины, новые технологии клонирования разожгли много этических спорах среди ученых. Некоторые государства рассмотрели или предписали законодательство, чтобы замедлить, ограничить или запретить эксперименты клонирования. Ясно, что клонирование будет частью нашей жизни в будущем, но будущее этой технологии должно всё же быть определено.
Список использованной литературы
1. С.И.Заир – Бек, И.В.Муштавинский, Развитие критического мышления на уроке, - М.;Просвещение,2004.
2. Газета "Биология" Издательского дома "Первое сентября", № 12/2003.(Л.В. ЯКОВЕНКО Медицина и клонирование)
3. Газета "Биология" Издательского дома "Первое сентября", № 30/2003.(Голем третьего тысячелетия. Религиозные и исторические последствия клонирования)
4.Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 12/2003 ( Василий ЧЕШИРСКИЙ .Самая тонкая цепочка. Что такое клонирование с биологической точки зрения?)
5.Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 15/2003. (А.ВОЛКОВ. Клонирование: мертвый сезон)
6. Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 15/2003.(А.ГРУДИНКИН, Рождены по ошибке. Клонированные организмы чаще всего нежизнеспособны. Почему?) 7. Афонькин С. Ю. Долли бросает вызов, или размышления о клонировании людей. Биология. N 6, 1999.
8. Бутенко Р. Г. Биология клетки и биотехнология. Наука и человечество, 1987.
9. Дейвор Сольтер. Разведение овец путем пересадки клеточных ядер. Биология. N 38, 1997.
10. Кот М. М. Селекция животных. Перспективы развития. Биология в школе. N 2, 1991.
11. Преждевременное старение Долли (обзор журнала "Nature"). Знание-сила. N 9-10, с. 10, 1999.
12. Рувинова Э. И. Еще раз о клонировании. Биология. N7, 1998.
13. Чижиков Максим. Клонирование, сэр! Комсомольская правда. 5 апреля 2000.
14. Чикин Максим. Овечка Долли стареет не по дням, а по часам! Комсомольская правда. 1999.
15. Чойрыш А. И. Правовые и этические проблемы клонирования человека. Государство и право. N 11, 1998, с. 87-93.
16. В.А.Струнников "Клонирование животных: теория и практика", "Природа", №7, 1998 г.
17. Е.В.Мохов. "В ЧЕМ СЕКРЕТЫ ДОЛГОЛЕТИЯ. ПОЧЕМУ МЫ ЖИВЕМ ТАК МАЛО. "
18. Соровский образовательный журнал, 1999 №4, клонирование животных, Л.И.Корочкин.
19. Журнал "Человек", 1998 №3, Долли – случайность или закономерность? Конюхов Б.В.
20. Журнал "Свет: природа и человек", 1999 №1.
21. Журнал "Студенческий меридиан", 2001 январь.
22. Журнал "Природа", 1998 №7, клонирование животных: теория и практика Струнников В.А.
23. Афонькин С. Ягнята Франкенштейна //Химия и жизнь. - 1999. - № 3.
24. Краснопольская И. Медицина, которой мы не знали // Российская газета. - 2002. - №40 (2908).
25. Кирпанев В.П. Этика клонирования: жизнь или смерть? - Ставрополь, 2004.
26. Дягтерев Н.Д. Клонирование: Правда и вымысел - 128 с. Наука и жизнь: За гранью очевидного
27. Корочкин Л.И. Клонирование Наука сегодня
28. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, "Мир", 1993 г.
29. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, "Параграф", 1995 г.
30. Стивен Вир "Клонирование человека аргументы в защиту" //Русская газета
31.Кузина С., Черкасов И: "Клонирование человека: Происки дьявола или победа науки" // Комсомольская правда, 2007 г.
32. Кутковец Т.И., Юдин Б.Г. Уроки незаконченной дискуссии // Человек. 1998
33. Баев А.А. "Геном человека": некоторые этико-правовые проблемы настоящего и будущего//Человек, 1995, №2
34. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня, завтра. М., "Советская Россия", 1981
Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Клонирование-появление естественным путём или получение нескольких генетически похожих организмов путём бесполого и вегетативного размножения. Клонированием называют получение нескольких аналогичных копий наследственных молекул.
В результате бесполого и вегетативного размножения , часто происходит естественное клонирование животных
Искусственное клони́рование живо́тных— новый вид человеческой деятельности, возникший в конце XX-го — начале XXI-го века, состоящий в воспроизведении старых и создании новых биологических организмов.
Молекулярное клонирование—наработка большого количества идентичных ДНК-молекул с использованием живых организмов-другими словами клонирование молекул ДНК. Такое клонирование необходимо для изучения биологических молекул, их идентификации, решения вопросов клонирования тканей и др.
Методы трансплантации ядер
Трансплантация ядер может осуществляться с использованием цитохалазинов (Цитохалазины - группа родственных по химической структуре метаболитов плесневых грибов)
1970 г. — успешное клонирование лягушки
1985 г. — клонирование костных рыб
1987 г. — первая мышь
1996 г. — овечка Долли.
1998 г. — первая корова.
1999 г. — первый козёл.
2001 г. — первая кошка.
2002 г. — первый кролик.
2003 г. — первый бык, мул, олень.
2005 г. — первая собака.
2006 г. — первый хорёк
2007 г. — вторая собака
2008 г. — третья собака.
2009 г. — первое успешное клонирование верблюда.
2011 г. — восемь клонированных щенков койота
Первое клонированное млекопитающее(клонирование Долли)
Оценить 3039 0
СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ КЛОНИРОВАНИЯ ЖИВОТНЫХК.С.Кршшвская, А.А.Колонцов
Московский государственный областной гуманитарный институт, г.Орехово-Зуево
История клонирования началась около 4 тысяч лет назад, когда стало возможным размножать растения с помощью отростков, черенков и клубней. В этом случае дочернее растение получало все гены растения-родителя в неизмененном виде. Однако термин "клонирование" появился относительно недавно, после того как в 1963 году британский генетик Дж.С. Холдейн ввел в употребление слово "клон" (от греческого "ветвь" или "отпрыск"). Клонирование - это точное воспроизведение генной структуры того или иного живого объекта в некотором количестве копий.
Для бактерий и одноклеточных растений и животных клонирование является, как правило, обычным способом размножения. При прямом делении клеток, или митозе, все гены без изменений переходят от предков к потомкам, если не считать случайных мутаций. Поскольку при половом размножении дочерний организм получает половину генов от отца, а половину от матери, для получения генетически идентичных организмов нужны специальные подходы.
Первые клоны животных были созданы еще на рубеже 19-го и 20-го столетий в опытах с морскими ежами. В основу экспериментов была положена способность искусственно разделённых клеток зародыша на стадии раннего дробления развиваться в целый организм. В дальнейшем для получения клонов использовали метод ядерного трансфера, то есть переноса ядер. Р.У. Бриггс и Т. Кинг в 1952 году, пользуясь микропипеткой, удаляли ядра из яйцеклеток шпорцевой лягушки, а вместо них пересаживали ядра клеток эмбрионов, находящихся на разных стадиях развития. Ядра ранних эмбрионов в стадии поздней бластулы и даже ранней гаструлы обладают тотипо-тентностыо и обеспечивают нормальное развитие эмбрионов. Доля переносов, при водивших к. благополучному развитию зародыша Фпревращению в нормального головастика, зависела от эмбриональной стадии, на которой отбирали клетки-доноры. Если донорами служили клетки бластулы, то успешными оказывались 80% переносов, Клетки на стадии гаструлы в 20% случаев давали положительный результат. При пересадке ядер из более дифференцированных клеток (мезодермы и средней кишки) поздней гаструлы у эмбрионов наблюдалось недоразвитие и даже отсутствие нервной системы. После пересадки ядра из клеток более позднего развития яйцеклетки вообще не развивались.
В 1985 году в СССР была описана технология клонирования костных рыб, разработанная Л.А. Слепцовой, Н.В. Дабагян и К.Г.Газарян. Зародыши на стадии бластулы отделяли от желтка. Ядра клеток зародышей впрыскивали в цитоплазму неоплодо-творенных икринок, которые начинали дробиться и развивались в личинки.
В 1981-1983 годах были получены первые клоны млекопитающих. В качестве донора использовали эмбриональные клетки одной из линий мышей, взятые на стадии бластоцисты не позднее 2 бластомеров (Дж. Мак Грат и Д. Солтер), С. Стик и Дж. Робл, используя методику МакГрата и Солтера, в 1988 г. получили 6 живых кроликов, пересадив ядра 8 клеточных эмбрионов одной породы в лишенные ядра яйцеклетки кроликов другой породы. Фенотип родившегося потомства полностью соответствовал фенотипу донора. В этих экспериментах только 6 из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7%) развились в нормальных животных.
Первые успешные эксперименты по клонированию сельскохозяйственных животных были проведены С. Уилладсином в 1986 г. Он сливал безъядерные яйцеклетки с бластомерами, выделенными из 8 и 16-клеточного эмбриона овцы. Тот же автор в 1989 году сообщил, что ему удалось получить четырех генетически идентичных бычков холстейнской породы в результате пересадки в реципиентные яйцеклетки ядер бластомеров одного 32-клеточного зародыша. К. Бондиоли и соавторы (1990), используя в качестве доноров ядер 16-64-клеточные зародыши коров, трансплантировали 463 реконструированных зародыша в матку синхронизированных реципиентов, и было получено 92 живых теленка. Семь из них были генетически идентичны, представляя собой клон, полученный в результате пересадки ядер клеток одного донорского эмбриона. Успешные исследования по клонированию свиней провели Р. Пратер с соавторами в 1989 году.
Следующим достижением в клонировании млекопитающих явилось использование в качестве доноров ядер клеточной культуры. В 1993-1995 годах группа исследователей под руководством Я. Вилмута из Рослинского института получила клон овец - 5 идентичных животных, донорами ядер которых была культура эмбриональных клеток. Клеточную культуру получали микрохирургическим выделением эмбрионального диска из 9-дневного овечьего эмбриона (бластоцисты) с последующим культивированием клеток in vitro . Сначала клеточная культура напоминала культуру стволовых недифференцированных эмбриональных клеток, по вскоре, после 2-3-х пассажей, клетки становились уплотненными и морфологически сходными с эпителиальными. Эта линия клеток из 9-дневного зародыша овцы была обозначена как TNT 4.
В начале 1997 года Я.Вилмут с соавторами сообщили, что в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы, то есть ядра дифференцированной соматической клетки, было получено клональное животное - знаменитая овца по кличке Долли. Ооциты извлекли из овец породы Шотландская черномордая, поместили в искусственную питательную среду с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки при температуре 37 градусов и провели операцию энуклеации (удаление собственного ядра). В качестве донора ядра использовали диплоидные клетки молочной железы взрослой беременной овцы породы Финский дорсет. Эти клетки выводили из стадии роста клеточного цикла, разбавляя сыворотку, и через пять дней сливали с энуклеированным ооцитом. Реконструированный ооцит активировали с помощью электрического удара. Развивающийся зародыш культивировали в течение 6 дней в искусственной химической среде или яйцеводе овцы, перетянутом лигатурой ближе к рогу матки. На стадии морулы или бластоцисты эмбрионы (1-3) трансплантировали в матку приемной матери, где они могли развиваться до рождения. Из 236 опытов успех сопутствовал лишь одному, в результате которого и родилась овечка Долли, содержащая генетический материал взрослой овцы. В 2002 году овечке был поставлен диагноз - ревматический артрит. Вероятно, болезнь суставов - прямое следствие клонирования. В 2003 году ветеринарам пришлось усыпить Долли, после того как в результате ветеринарного осмотра обнаружили признаки прогрессирующего легочного заболевания.
Следует отметить, что еще в 1962 году Дж. Гёрдон в опытах с южноафриканскими жабами в качестве доноров использовал ядра специализированных клеток эпителия кишечника плавающего головастика, а не зародышевые клетки. Ядра яйцеклеток реципиентов разрушали ультрафиолетовыми лучами. В большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, но примерно 10% из них образовывала эмбрионы, 6,5% из этих эмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% - стадии головастика, и только 1% развился в половозрелых особей. Однако появление нескольких взрослых особей в таких условиях могло быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника развивающегося головастика довольно длительное время присутствуют первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки.
После рождения Долли путем клонирования появилось много животных, представляющих несколько групп млекопитающих. Так. в частности, были успешно клонированы свиньи, кошки, собаки, овцы, грызуны и мул.
Клонированный в 2003 году мул - Самоцвет Айдахо привлек к себе особое внимание, поскольку мул (помесь лошади и осла) в нормальных условиях не может иметь потомства. Мулы появляются в результате скрещивания самца осла с самкой лошади. Ослы имеют 62 хромосомы, лошади - 64 хромосомы, а мулы, соответственно, 63 хромосомы. У самцов мулов сперматогенез блокируется на стадии второго деления созревания сперматозоидов. Очень редко потомство дают самки мулов. Мулицы плодовиты, когда в оогенезе все хромосомы лошади попадают в одну яйцеклетку и мулица скрещивается с жеребцом. При клонировании мула в качестве реципиента использовали яйцеклетки лошади. Успеха удалось достичь только после того, как была подобрана оптимальная концентрация ионов кальция в среде, где росли яйцеклетки, которые использовались для клонированных эмбрионов. В первой серии опытов при переносе 84 гибридных яйцеклеток было получено пять явных беременностей. Во втором серии после I 13 попыток получили 14 беременностей. Восемь из них длились не менее 40 дней, то есть до той стадии, когда прослушивается сердцебиение. В результате 4 мая родился Самоцвет Айдахо, первый клон гибрида.
Клонировать же собак долгое время не удавалось вообще. Однако в 2005 году, в лаборатории Сеульского национального университета в Южной Корее, на свет появилась первая клонированная собака. Кобель Снуппи родился в результате кесарева сечения 24 апреля. Его выносила суррогатная мать - самка желтого Лабрадора. При рождении щенок весил 530 г. У Снуппи был брат-близнец, еще один щенок, родившийся от другой самки. При рождении он весил 550 г, однако спустя 22 дня умер от пневмонии. Каких-либо анатомических отклонений у погибшего щенка при вскрытии обнаружено не было. Чтобы родились эти два щенка, ученым пришлось ввести 1095 эмбрионов 123-м суррогатным самкам. Таким образом, эффективность эксперимента составила 1,6%. Оба щенка были созданы из взрослой клетки кожи, взятой у кобеля афганской гончей при помощи методики ядерного переноса из соматических клеток. Цель данного эксперимента состояла в создании животных для научных исследований, а не в воспроизведении домашних любимцев. Клонирование собаки должно помочь лучше изучить болезни, которым подвержены как сами животные, так и люди, например, рак и диабет. Методики на основе стволовых клеток могут быть испытаны сначала на собаках, а затем использованы для лечения человека.
Первое в сельском хозяйстве клонирование взрослых свиней успешно осуществили в штате Висконсин. Клопы были получены из клеток двух взрослых самцов. Два самца были клонированы из-за их высокой генетической ценности. Один из них признан чемпионом графства Йоркшир на выставке-ярмарке 2000 года в штате Индиана, да и второй самец не уступает ему по своим качествам. Ученые произвели три переноса ядер из линии клеток, полученных от первого самца, что в результате привело к одной удачной беременности. Однако и при клонировании свиней отмечают значительное различие клонов в поведенческом плане. Свинья-клоп по кличке Обжора, полученная в лаборатории Великобритании, отличалась отменным аппетитом и высокой подвижностью, тогда как се клонированная сестра Привереда была весьма избирательна в пищевом отношении и брыкалась, когда ее брали на руки. Кроме того, у клонов наблюдались значительные различия в густоте шерсти. В Китайском сельскохозяйственном университете так же успешно клонировали свинью. Поросенок, родившийся в китайской провинции Хэбэй. был здоров и весил 1,1 килограмма. Китай стал седьмой страной, успешно клонировавшей свинью, после Великобритании, Японии. США, Австралии, Южной Кореи и Германии.
В 2004 году в университете в Коннектикуте удалось создать генетическую копию ранее клонированного быка. Животное назвали Камитакафуку, ему уже четыре года, и у него пока не обнаружено никаких заболеваний. Первые опыты по клонированию черного японского племенного быка начались еще 17 лет назад. Следуя методу, использованному при клонировании овечки Долли, у быка были взяты образцы клеток, и их ядра поместили в яйцеклетки коров. Из полученных таким образом эмбрионов выросли четыре теленка, так называемое поколение G 1. Тем же самым способом ученые создали из их клеток еще двух животных, поколение G 2. Один теленок умер вскоре после рождения от анемии, однако второй был абсолютно здоров. С помощью клеток его спермы было проведено несколько искусственных оплодотворений, в результате которых на свет появились еще шесть здоровых телят. Однако попытка создания поколения G 3 из клеток животного 02 сорвалась. Причины этой неудачи пока неизвестны.
В 2007 году в Орегонском национальном центре исследования приматов в группе Шухрата Миталипова удалось создать жизнеспособные клонированные эмбрионы из тканей взрослого примата - 10-летнего самца макаки-резус. Однако имплантация около 100 клонированных эмбрионов в матки 50 суррогатных матерей -самок макаки-резуса не привела к рождению клонированного потомства. Тем не менее, из тканей некоторых клонированных эмбрионов удалось извлечь стволовые клетки и стимулировать их развитие в лабораторных услб'виях. В результате стволовые клетки превратились во взрослые клетки сердца и нейроны мозга.
Внедрение в практику методов межвидового переноса ядер может открыть определённые перспективы для спасения находящихся на грани исчезновения видов животных. Первым полностью успешным опытом но спасению исчезающего вида следует считать клонирование в 2001 году муфлона - редкого дикого барана, обитающего на территории Корсики, Сардинии и Кипра. В эксперименте итальянских ученых домашняя овца благополучно родила ягненка муфлона, который до сих пор жив. Интересно, что в этом случае для клонирования использовали клетки мертвых животных, правда, не многовековой давности.
В конце 2000 - начале 2001 г. американская фирма " ACT " пыталась клонировать вымирающий вид буйволов Bos gaurus (гаур), который когда-то был широко распространен на территории Индии и Юго-Западной Азии. Соматические клетки-доноры ядер (кожные фибробласты) были получены в результате биопсии post mortem от быка в возрасте 5 лет и после двух пассажей в культуре длительное время (8 лет) хранились в криоконсервированном состоянии в жидком азоте. Всего было получено четыре беременности. В роли суррогатной матери выступила корова. Чтобы подтвердить генетическое происхождение плодов, два из них были выборочно изъяты. Цитогенетический анализ подтвердил наличие в клетках характерного для гауров нормального кариотипа, однако выяснилось, что вся митохондриальная ДНК происходит от яйцеклеток коров-доноров другого вида ( Bos taurus ). К сожалению, одна из беременностей прервалась на 200-дневном сроке, а в результате другой родился теленок, который умер спустя 48 часов. Это произошло по причине инфекционного клостридиозного энтерита, не имеющего отношения к клонированию.
Еще одно достижение, играющее важную роль в сохранении вымирающих видов животных - появление на свет котят от клонированных диких котов в 2005 году. Котята родились у двух африканских диких кошек ( Felis libyca ), но у них один отец. 26 июля кошка по кличке Мадж принесла пятерых малышей, в 2 августа на свет ноя-вились еще трое котят, их мать - дикая кошка Кэти. И Мадж, и Кэти в свое время были клонированы от дикой кошки Нэнси. Отец многочисленного потомства - кот Дигто - является клоном кота по кличке Джаз. Работа с африканскими дикими козами ведется почти десять лет. В 1999 году в результате искусственного оплодотворения появились первые котята, а в 2003 году - первые клонированные животные. Felis libyca по размерам немного превосходят обычных домашних кошек, но по расцветке почти не отличаются - те же темные полоски на сером фоне. Исчезновение пока им не грозит, но они являются полезным моделями для разработки методов, которые в недалеком будущем позволят сохранять редкие виды животных.
В этом же 2005 году завершился эксперимент по клонированию еще одного исчезающего вида - монгольской газели. Работы проводились в Китае биотехнологами из провинции Шаньдун. 26 коз вынашивали клонированных эмбрионов. В результате на свет появились шесть детенышей монгольской газели. Два из них родились мертвыми.
В 2007 году Малайзия начала рассматривает проект по клонированию кожистых черепах - древнего вида, который находится под угрозой вымирания. Однако существуют сомнения в практичности и успешности проекта. Во-первых, рептилий еще никто не клонировал, а во-вторых, средства, предназначенные для проекта, можно пустить на природоохранные мероприятия, что может принести гораздо большую пользу.
В целом, анализируя имеющийся материал, можно заключить, что клонирование позвоночных является одной из развивающихся областей современной биотехнологии. Практические результаты, к которым должно привести это развитие, включают тиражирование наиболее ценных в сельскохозяйственном отношении генотипов животных: получение клонированных животных для медицинских целей, сохранение исчезающих биологических видов и, возможно, воссоздание уже исчезнувших.
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.
Читайте также: