Репродуктивное и терапевтическое клонирование человека реферат

Обновлено: 06.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

И этим, с точки зрения верующих, серьезно нарушили его права

Вопрос клонирования и использования технологий искусственного размножения обсуждается повсюду, и актуален он сегодня для всего человечества. Его обсуждение необходимо обществу, чтобы разобраться, на что мы идем, совершая такие опыты. Вправе ли человек зарождать новую жизнь такими методами? Должно ли человечество, преодолев все нравственные запреты, уничтожать одних для спасения других? Искусственные инкубаторы по выращиванию людей - это новая грань свободы человека? Или это капкан, обрекающий человечество на верную гибель?

HЕДАВНО произошло то, о чем так долго велись дебаты и споры во всем мире. Ученым из американской компании Advanced Cell Technology (АСТ) впервые в мировой истории удалось клонировать эмбрион человека. Представители компании, предвидя критику, заранее сообщили, что целью проведенного эксперимента было не клонирование человека, а создание препаратов для лечения таких распространенных заболеваний, как диабет, рак, СПИД, болезнь Паркинсона и т.д. Ее исполнительный директор Майкл Уэст поспешил заявить, что "речь идет лишь о создании человеческой молекулярной жизни, а не просто человеческой жизни". Он пояснил, что ACT не клонировала человека, а создала эмбрионы, не предназначенные для репродуктивных целей. Впрочем, все эти заявления и пояснения не спасли компанию от критики, как со стороны официальных властей США, так и со стороны общественных и религиозных организаций, выступающих против воспроизведения человека в лабораторных условиях.

Суть поставленного эксперимента, как пояснили в компании, заключалась в том, что ученые удалили ДНК из человеческой яйцеклетки и заменили ее на ДНК из клетки кожи, после чего активировали с помощью электрического заряда. Две из восьми задействованных в эксперименте клеток дважды поделились надвое, образовав эмбрионы из четырех клеток, а одна яйцеклетка успела достичь шестиклеточной стадии, прежде чем процесс деления остановился. Как пояснил вице-президент компании по медицинским и научным разработкам Роберт Ланза, это достижение открывает потенциально безграничные возможности для клонирования совместимых с индивидуальной иммунной системой клеток, необходимых для косметической и трансплантационной медицины. Полученные американскими учеными так называемые зародышевые стволовые клетки, составляющие основу человеческого организма, могут быть преобразованы в любой вид ткани, будь то мышцы, кровь, кожа или мозг.

Реакция на этот эксперимент со стороны Ватикана последовала незамедлительно. По мнению Католической Церкви, даже избавление практически от всех болезней не может оправдать действия ученых, нарушающих таинство зачатия. Ватикан настаивает на том, что генетикам стоит выбрать другой путь, который бы соответствовал моральным ценностям: например, использовать ткани взрослых людей или кровь. Один из высших иерархов Ватикана кардинал Тарцисио Бертоне по этому поводу заявил, что "создание и уничтожение одного человеческого существа для излечения другого недопустимо". "В данном случае цель не оправдывает средства", - прокомментировал он.

По мнению Ватикана, жизнь, созданная даже таким "противоречащим человеческой природе" способом, достойна "уважения, как всякая человеческая сущность". Сам Папа Римский Иоанн Павел II еще не выступил с комментарием по поводу произошедшего эксперимента, однако ранее он неоднократно высказывался категорически против подобных проектов. Представитель Папы заявил, что, прежде чем делать выводы, необходимо дождаться научно обоснованного подтверждения открытия, но если в результате экспериментов был создан реальный эмбрион, то такие исследования "должны быть подвергнуты осуждению".

Ведь терапевтическое клонирование для последующего извлечения стволовых клеток лишь предположительно способно помочь в создании органов для больных (чему нет пока ни одного свидетельства). Хотя всем известно, что при получении стволовых клеток из эмбриона убивается этот эмбрион (человеческий зародыш). Получается, что, для того чтобы спасти чью-то жизнь, приходится "высосать" всю кровь из невинного, беззащитного младенца. И если мы сегодня согласны идти на такие жертвы, то не совсем понятно, почему кто-то просто не попытается брать детей из детдомов и пускать их органы на донорские программы, ведь один такой ребенок может спасти несколько жизней состоятельных людей.

По мнению Ватикана, использование эмбриональных клеток для клонирования является преступлением независимо от конечной цели. "Эмбрион человека - это не источник клеток. а настоящая человеческая жизнь", - говорится в заявлении Церкви. Таким образом, использование эмбриона как источника клеток для клонирования может быть приравнено к убийству. Одновременно в заявлении Ватикана подчеркивается, что вместо эмбриональных клеток вполне можно использовать клетки взрослых людей или в крайнем случае клетки эмбрионов, погибших в результате выкидыша. Как следует из официального заявления Римско-Католической Церкви, жизнь зарождается уже в первый миг существования эмбриона, поэтому любые эксперименты с человеческими зародышами можно расценивать как убийство.

В связи с прошедшим экспериментов высказалась и Русская Православная Церковь. От ее имени выступил представитель Московского Патриархата отец Антоний Ильин, который сообщил, что православным людям, занимающимся клонированием или использующим результаты клонирования в медицинских целях, грозит отлучение от Церкви. Представитель РПЦ называл лицемерием информацию о том, что благодаря этим исследованиям удастся получить новые способы лечения непобежденных человеком болезней. Клонирование человеческих эмбрионов и любые действия с эмбрионами приравниваются Русской Православной Церковью к уничтожению эмбрионов, а "по каноническим правилам уничтожение эмбрионов приравнивается к аборту, а значит, и к убийству", - сказал он.

На следующий день после этого заявления Русская Православная Церковь устами Антония Ильина несколько поправила свою позицию, заявив, что Русская Православная Церковь "не собирается формально никого отлучать" за клонирование зародышей человека. "Церковь напоминает, что это не просто исследование, а тяжкий грех, так как данное уничтожение эмбриона приравнивается к греху аборта, который, в свою очередь, является убийством. Таким образом, люди, проводящие эти исследования, сами ставят себя вне Церкви", - подчеркнул отец Антоний. Он заметил, что для Церкви нет принципиальной разницы между репродуктивным и так называемым терапевтическим клонированием, о котором сегодня идет речь. "Мы считаем, что с момента зачатия эмбрион является человеческим существом. И терапевтическое клонирование представляется преступлением против человечности, поскольку речь идет о сознательном изготовлении эмбрионов для их последующего уничтожения с целью получения стволовых клеток для лечения некоторых заболеваний", - пояснил отец Антоний. Он заметил, что Церковь "не является противником науки и не препятствует лечению человеческих недугов, но не любой ценой". "Нельзя превращать человеческое существо в сырье", - добавил отец Антоний. По словам представителя РПЦ, существует альтернативный источник получения стволовых клеток от взрослого человека - в частности, из клеток костного мозга, крови и молочной железы. При этом никто не приносит себя в жертву ради блага других людей, сказал он. Отец Антоний подчеркнул, что если вопрос о клонировании эмбрионов будет так или иначе поставлен в России, то Церковь станет всеми возможными средствами добиваться законодательного запрета как на репродуктивное, так и на терапевтическое клонирование.

В связи с этим заявлением стоит напомнить, что российское правительство уже ввело пятилетний запрет на клонирование человека. Впрочем, российские ученые признают, комментируя этот запрет, что прежде всего для серьезных опытов у нас нет материально-технической базы.

Зато, как стало известно, подобная материальная база существует во многих американских религиозных сектах. Так, вскоре после появившейся информации об удачном эксперименте по клонированию клеток человека еще одна группа ученых в США объявила об успешном клонировании человеческого эмбриона. С таким заявлением выступили представители международной секты "Движение раэлинов", которые уже давно проводят исследования в этой области.

"Мы действительно клонируем человеческие зародыши. Прежде у нас их было всего несколько, сейчас больше", - сообщила Брижитт Буасселье, возглавляющая данный проект. Она отказалась уточнить, предпринимались ли попытки имплантировать эмбрионы в матку и имели ли они успех. "Движение раэлинов", члены которого верят, что люди произошли от инопланетян, не афиширует свои научные проекты. Как сообщалось ранее, федеральные следователи США обнаружили секретную лабораторию, в которой члены этой религиозной секты намеревались клонировать человека. Брижит Буасселье, глава футуристической секты "Движение Раэлинов", вместе с итальянским гинекологом Северино Антинори и американским врачом Ричардом Сидом собирались там клонировать 10-месячную девочку, погибшую во время операции на сердце.

Позицию Ватикана поддержали итальянские политики. В частности, парламентарии, представляющие правящую коалицию из пяти партий, высказались за скорейший запрет экспериментов по клонированию. А сенатор от правой партии "Национальный союз" Риккардо Педрицци назвал эксперимент ACT проявлением "псевдонаучного расизма", характерного для нацистской Германии.

Президент США Джордж Буш назвал эксперимент аморальным. По его мнению, нельзя использовать человеческие эмбрионы для клонирования. "Мы не должны допустить воспроизведения жизни для ее последующего уничтожения. А как раз это сейчас и происходит", - сказал он. Хотя эти высказывания могут показаться странными и лицемерными на фоне появившейся в прессе информации о том, что все эти исследования финансировались из американского бюджета. Резкие высказывания по поводу успеха американских ученых прозвучали в Европе. Руководство Европейской комиссии заявило, что не станет финансировать проекты по клонированию человека. В заявлении этой организации говорится, что общество приемлет далеко не все, что научно оправдано и технически возможно. С точки зрения министра здравоохранения Италии Джироламо Сирчиа, любые попытки клонировать человека являются "преступлением против человечества". Президент Ассоциации немецких врачей Йорг-Дитрих Хоппе заявил, что проведение такого кошмарного эксперимента свидетельствует об ужасающе низкой цене человеческой жизни. Его поддержал министр по научным исследованиям Германии Эдельгард Булман, сказав, что необходимо ввести всемирный запрет на клонирование человека.

С такой инициативой к ООН обратились Франция и Германия в июне этого года. На основании их обращения Комитет Генассамблеи ООН по законодательству принял резолюцию, призывающую одобрить Международную конвенцию по запрету клонирования человека. Эта резолюция будет представлена Генассамблее ООН, куда входят 189 государств, для дальнейшего рассмотрения. Ожидается, что она будет принята в декабре текущего года. Резолюция представляет собой первый шаг по запрету клонирования человека. Предполагается, что в следующем году специальный комитет ассамблеи выдвинет на рассмотрение конвенцию о запрещении клонирования на всей планете. Нам остается наблюдать, смогут ли все эти усилия остановить ученых, готовых выращивать клонированных эмбрионов для обновления стареющих органов своих обеспеченных клиентов.

Клонирование человека — каковы перспективы?

При терапевтическом клонировании развитие эмбриона останавливают на ранней стадии, а полученные клетки используют для научных исследований или для лечения заболеваний. Чем так ценны эти клетки для науки и для клинической практики? В исследованиях линии клеток с заданным генотипом можно использовать при изучении механизмов развития ряда заболеваний с наследственным механизмом. Например, пересадив ядро из клетки пациента, страдающего болезнью Альцгеймера, в яйцеклетку, можно получить линию клеток для экспериментов, направленных на раскрытие патогенеза и отработку методов лечения заболевания. Естественно, такие работы будут носить не чисто теоретический, но и прикладной характер, что позволит быстрее разрабатывать новые методы терапии.

В практической медицине для клеток, полученных методом клонирования, также уготовано множество ниш. Живой интерес к данному типу клеток обусловлен во-первых тем, что они являются стволовыми и, будучи недифференцированными, потенциально могут превратиться в любую ткань. Во-вторых, в результате клонирования можно получить клетки, идентичные по генотипу клеткам пациента. Их трансплантация не приведет к несовместимости и не потребует применения иммуносупрессоров — средств, имеющих массу побочных эффектов.

В настоящее время стволовые клетки пытаются использовать для лечения ряда заболеваний, при которых собственные клетки пациента погибают. Среди них — дегенеративные поражения головного и спинного мозга, постинфарктный кардиосклероз, поражения мышц. К примеру, современная медицина практически бессильна при потере функций спинного мозга вследствие травмы. Есть меры, позволяющие минимизировать количество погибших клеток, есть меры, позволяющие ускорить реабилитацию, но нет способов восстановить разрушенные участки спинного мозга. Возможно, что с помощью стволовых клеток эту задачу со временем удастся решить: подсаженные клетки дифференцируются в нейроны и заместят погибшие участки спинного мозга.

Однако эта привлекательная перспектива является скорее теоретической: не так просто заставить клетки, способные дифференцироваться в любую ткань, развиться в нужную ткань в нужном месте. В экспериментах эмбриональные стволовые клетки при введении в организм начинают неконтролируемо делиться, формируя опухоли-тератомы. Возможно, эту проблему в будущем удастся решить, однако пока отношение к эмбриональным стволовым клеткам более чем сдержанное.

Скептицизм по отношению к эмбриональным стволовым клеткам усиливает тот факт, что они имеют достойных конкурентов — стволовые клетки, полученные от взрослых людей (чаще всего из костного мозга). Они успешно используются при лечении онкологических заболеваний крови и имеют преимущества по сравнению с эмбриональными клетками: более безопасны и не вызывают этических разногласий. Недостатком стволовых клеток, полученных от взрослого человека, является их большая дифференцированность — возможно получить не все ткани. И всё же в настоящее время более перспективными кажутся клетки, полученные от взрослого организма, к тому же что их получение не вызывает этических разногласий.

Здесь мы подходим к ещё одному значимому аспекту терапевтического клонирования — этическому. Несмотря на то, что клетки получают из эмбрионов, находящихся на самых ранних стадиях развития, не дальше бластоцисты, возникают споры на тему того, не является ли это скопление клеток человеческим существом, имеющим право на жизнь. Ещё одна проблема заключена в процессе получения яйцеклеток: их можно получить только от женщин, создание in vitro пока не разработано. Перед донорством приходится стимулировать репродуктивную систему женщины большими дозами гормонов, что отрицательно сказывается на её здоровье. По этой причине этичность такого донорства, даже если оно хорошо оплачивается, вызывает сомнения. Многие женщины, особенно из развивающихся стран, пойдут на донорство яйцеклеток во вред своему здоровью — по правильно ли подбивать их на это? Пока для клонирования используются яйцеклетки, оставшиеся ненужными при экстракорпоральном оплодотворении.

Таким образом, проблема клонирования человека вызывает неоднозначную оценку. С одной стороны, клонирование потенциально очень привлекательно как с научной, так и с практической точки зрения. С другой стороны, пока рассуждения о его пользе человечеству носят больше теоретический характер. С третьей, единственный способ узнать, оправдает ли клонирование человека возлагаемые на него надежды — это продолжать исследования в данной области. Будем надеяться, что решение, принятое австралийскими законодателями, будет способствовать не раздуванию скандалов вокруг биотехнологий, а появлению новых информативных научных и клинических работ.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Обзор посвящен актуальному биомедицинскому направлению в заместительной клеточной терапии — терапевтическому клонированию, которое является наиболее универсальным подходом для получения пациент-специфичных линий эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) с колоссальными возможностями в поддержании и восстановлении здоровья человека. В обзоре также представлены альтернативные подходы и тенденции в получении ЭСК человека, которые, в отличие от терапевтического клонирования, пока далеки от выхода в клиническую практику. Уникальная ценность ЭСК в лечебных целях определяет серьезную потребность в развитии терапевтического клонирования и в нашей стране.

Введение

Основой для возникновения одного из самых перспективных биомедицинских направлений в заместительной клеточной терапии — терапевтического клонирования явились два важнейших открытия конца XX века. Это, во-первых, создание клонированной овечки Долли [1], во-вторых, получение эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) из бластоцист [2] и примордиальных зародышевых клеток человека [3]. В первом случае убедительно показано для млекопитающих, что если в энуклеиро-ванный овоцит ввести ядро соматической клетки взрослого организма, то под влиянием цитоплазмы овоцита ядро такой клетки репрограммируется и способно дать начало развитию эмбриона (клона), геном которого идентичен геному организма — донора ядер. Во втором случае показано, как можно получать и культивировать ЭСК человека. Объединение этих двух важных достижений создает принципиальную возможность получения паци-ент-специфичных линий ЭСК и на их основе прогени-торных клеток, детерминированных в определенном направлении (например, клетки гематопоэтического ряда), которые, по существу, будут клетками самого пациента, и полностью с ним иммуносовместимыми. В этом состоит главный смысл и главная цель терапевтического клонирования. Сейчас основными источниками получения стволовых клеток непосредственно для биомедицинских работ являются стволовые клетки из пуповинной крови и стволовые клетки взрослых. Оба источника имеют серьезные ограничения: стволовые клетки пуповинной крови аутогенны только вновь рожденным, а получение стволовых клеток от самого пациента небезопасно для него. Кроме того, по общему мнению, потенциальные возможности к дифференцировке у этих клеток ниже, чем у ЭСК. Очевидно, что наиболее универсальный и надежный источник получения стволовых клеток (СК) человека — с помощью технологий клонирования.

Перспективные потребности в терапевтическом клонировании

Можно уверенно утверждать, что перспективные потребности в терапевтическом клонировании неограниче-ны, поскольку этот подход позволяет практически для каждого человека создать собственный банк линий СК. Так как эти клетки быстро размножаются, их можно получать в любом количестве. Человек, по существу, станет обладать неограниченным запасом собственных стволовых и прогениторных клеток различной детерминации.

Если основываться на современных представлениях об огромной роли в нормальном функционировании человеческого организма природного пула стволовых клеток, который резко беднеет с возрастом, то становятся совершенно очевидными колоссальные возможности терапевтического клонирования в поддержании и восстановлении здоровья человека в процессе его жизни, в преодолении различных недугов и в продлении его активного возраста [4]. Жизненные возможности каждого конкретного человека при этом резко обогащаются.

Сейчас в ряде стран приняты законы, разрешающие исследования с ЭСК человека, хотя морально-этические проблемы, связанные с использованием для этого человеческих эмбрионов, по-прежнему продолжают вызывать в обществе самые острые дебаты в истории биомедицинской науки [5]. Обычно в репродуктивной практике получают примерно 24 овоцита от каждой женщины-клиента и лишь два-четыре эмбриона используют затем для имплантации в надежде, что один из них будет нормально развиваться в ходе беременности. Многие эмбрионы, остающиеся после искусственного оплодотворения, будут разрушены в любом случае, даже спустя годы хранения в криобанках. Менее 3% таких эмбрионов доступны сейчас для исследований [6]. В то же время, специальный анализ, проведенный в США, Канаде, Англии, Австралии и в других странах показал, что пациенты центров репродукции в преобладающем большинстве предпочли бы передать остающиеся ово-циты и эмбрионы в дар для научных исследований, в том числе и для получения СК [7—*10],

Совсем недавно в марте 2009 г. в США были законодательно разрешены исследования с эмбрионами и ЭСК человека в биомедицинских целях с проведением соответствующих клинических испытаний [11], хотя, фактически, эксперименты в этом направлении были начаты в 2006 г. в Гарвардском университете. Многомиллионные проекты по созданию клонированных человеческих эмбрионов с целью получения ЭСК были запущены также и в Австралии. С учетом этих фактов нет никаких сомнений, что терапевтическое клонирование в ближайшее время станет ведущим направлением в заместительной клеточной терапии и биомедицинской практике в мире. Уникальная ценность ЭСК в лечебных целях определяет серьезную потребность в развитии терапевтического клонирования и в нашей стране. Очевидно, что законодательное разрешение в России на проведение таких научно-исследовательских работ в определенных жестких этических рамках является сейчас важнейшей и насущной потребностью. Необходимо заметить, что терапевтическое клонирование человека и репродуктивное клонирование это принципиально разные по своим целям направления, и, безусловно, репродуктивное клонирование человека должно быть под строгим запретом по фундаментальным биологическим причинам, не говоря уже о возникающих при этом сложных этических, правовых и социальных проблемах.

Мировые тенденции развития терапевтического клонирования

Огромные возможности технологий терапевтического клонирования пока продемонстрированы на животных модельных объектах. Первая работа по терапевтическому клонированию опубликована в 2000 г. и была выполнена на мышах [12]. В работе было показано, что линии ЭСК из клонированных эмбрионов состоят из клеток с такими же плюрипотентными свойствами, как и обычные ЭСК. Затем появились десятки таких работ и сделаны удачные попытки при использовании технологии клонирования корректировать имеющиеся у экспериментальных животных патологии, в частности, комбинированный иммунодефицит [13]. Тем самым были продемонстрированы серьезные возможности сочетания терапевтического клонирования с генной терапией для успешного лечения различных генетических заболеваний.

Альтернативные подходы в получении пациент-специфичных линий ЭСК

Одновременно в мире ведется интенсивный поиск альтернативных возможностей для получения пациент-специфичных линий ЭСК в биомедицинских целях. Одна из возможностей состоит в пересадке ядер соматических клеток человека в овоциты животных. Стремительно возросший интерес к терапевтическому клонированию в лечении различных заболеваний требует получения ЭСК в больших количествах. Однако, даже в условиях законодательного благоприятствования, человеческих овоцитов и зародышей для этого всегда будет очень ограниченное количество, а их получение — дорогостоящим. Нехватка человеческих овоцитов, необходимых в исследовательских целях, может быть восполнена использованием овоцитов животных, которые более доступны. Гибридные гетероплазмичные эмбрионы с геномом человека и смешанной цитоплазмой человека и животного представляют собой привлекательную и удобную модельную систему для решения многих фундаментально-практических вопросов терапевтического клонирования. При проведении исследований строго запрещено имплантировать полученные гибридные эмбрионы в матку человека или животного, а также длительно выращивать их in vitro (более 14 сут).

Первая успешная работа в этом направлении принадлежит группе китайских ученых [22], которые методом переноса ядер соматических клеток человека (фибробластов) в энуклеированные кроличьи овоциты получили гибридные реконструированные эмбрионы и затем линии ЭСК. Тщательный анализ показал, что эти ЭСК фенотипически сходны с обычными человеческими ЭСК, включая способность к разнообразным клеточным диф-ференцировкам. Таким образом, оказалось возможным получать линии стволовых клеток человека без участия человеческих овоцитов. Эти же исследователи затем осуществили перенос ядер фибробластов человека в энуклеированные коровьи овоциты [23] и показали, что и в таких гибридах наблюдается перепрограммирование ядер клеток человека с соответствующей активацией эмбриональной генной экспрессии. Гибридные эмбрионы развивались до поздних предимплантационных стадий, что важно для генерации в дальнейшем ЭСК.

Проведение аналогичных исследований было разрешено в Англии, однако все усилия повторить работу китайских ученых оказались безуспешными: не удалось методом межвидовой пересадки ядер добиться развития таких же реконструированных гибридных эмбрионов человека и животных до стадии получения бластоцист и ЭСК [24, 25]. Аналогичные попытки межвидовой пересадки ядер человека, предпринятые в США, оказались тоже неудачными [26]. На основании большой серии опытов по переносу ядер соматических (кумулюс-ных) клеток человека в овоциты человека и различных животных: коров, кроликов и мышей, было показано, что в гибридах человека и животных не достигается соответствующего репрограммирования ядер, как в клонированных человеческих эмбрионах, у которых паттерн генной экспрессии был, практически, идентичен с нормальными человеческими эмбрионами. Особенно критично, что в гибридных эмбрионах отсутствовала экспрессия генов плюрипотентности, что необходимо для получения СК.

По мнению ряда исследователей, дефекты в развитии гибридов человека и животных могут быть связаны не только с недостаточным перепрограммированием эпигенетического статуса соматических ядер человека, но и с полной несовместимостью ядерного генома человека и митохондриального генома животного [27, 28]. Реконструированные гибридные зародыши выживают непродолжительное время только за счет человеческих митохондрий, поскольку ядра соматических клеток человека, как правило, переносятся в овоциты животного вместе с цитоплазмой [28]. Таким образом, на основании всех этих данных был сделан вывод, что овоциты животных не пригодны для использования в качестве реципиентов ядер человеческих клеток, и получение ЭСК человека из таких зародышей практически невозможно [26].

Другим подходом для создания пациент-специфичных плюрипотентных стволовых клеток является индукция дедифференцировки соматических клеток с помощью самих ЭСК, что было показано методом соматической гибридизации сначала на мышах [29, 30], а затем с ЭСК человека [31, 32]. Стволовые клетки при слиянии с соматическими клетками являются поставщиками факторов, требуемых для эпигенетического репрограммирования генома соматических клеток с соответствующей индукцией плюрипотентных свойств и характеристик [33, 34]. Показана возможность репрограммирования ядер соматических клеток с помощью экстракта ЭСК [35] и предприняты попытки селективной элиминации ЗСК-хро-мосом [36, 37], однако удаление всех хромосом технически пока мало достижимо, и рассматриваемый способ получения стволовых клеток в целом далек от выхода в терапевтическую практику.

Наиболее многообещающим альтернативным подходом для создания пациент-специфичных линий из соматических клеток в биомедицинских целях является получение ЗСК-подобных клеток или индуцированных плюрипотентных линий СК CiPSD. Это новое направление исследований в заместительной клеточной терапии, начало которому положила работа ученых из Японии 2006 г. на мышах по перепрограммированию фибро-бла-стов до статуса, аналогичного плюрипотентному [38]. Вскоре была показана возможность такой трансформации для фибробластов человека [39]. Генетическую модификацию фибробластов проводили с помощью ретровирусной трансфекции четырех ключевых факторов плюрипотентности: 0ct3/4, Sox2, Klf4, с-Мус, и последующая экспрессия этих генов индуцировала репрограммирование соматических клеток с возвратом к плюрипотентному состоянию. Хотя эффективность такого подхода была очень низка, и известно также, что использование вирусных векторов может приводить к малигниза-ции iPS-клеток, эти работы стали сенсацией [40—42]. Последовала целая серия исследований с факторами индукции и был предпринят активный поиск других способов введения генов в соматические клетки (не прибегая к ретровирусам) с минимизацией модификации генома [43—48]. В результате на мышах была показана возможность безопасного способа репрограммирования клеток с использованием транспозонов и всего одного фактора Klf4 [49].

Тем не менее, iPS-клетки преждевременно считать адекватной альтернативной заменой ЭСК для регенеративной терапии [50]. В биомедицинских целях необходимо репрограммировать собственные гены клеток вместо добавления новых копий и только технологии терапевтического клонирования предоставляют уникальную возможность такого репрограммирования ядер соматических клеток. Обратимость программы экспрессии генов под воздействием цитоплазмы овоцитов, возврат к паттерну эмбриональной экспрессии в соматических донорских ядрах позволяет в настоящее время рассматривать реконструированные эмбрионы человека как основной источник получения пациент-специфичных линий ЭСК.

Состояние исследований по терапевтическому клонированию в России

Несмотря на бум по поводу больших возможностей ЭСК в лечении различных заболеваний, работы по терапевтическому клонированию в России пока практически не ведутся. В первую очередь это объясняется отсутствием законодательной базы для проведения исследований с использованием овоцитов и эмбрионов человека. С принятием таких законов для России существует реальная возможность очень быстрого развития терапевтического клонирования. В нашей стране имеются эффективные клеточные технологии получения реконструированных эмбрионов методом трансплантации ядер. По-существу, основы современных технологий переноса ядер соматических клеток, сочетающие микрохирургию и электрослияние были разработаны впервые у нас в 80-х годах прошлого столетия [51]. Также имеются эффективные технологии получения линий человеческих ЭСК [52].

Реализовывать задачи терапевтического клонирования возможно на основе центров репродукции, которые помимо их прямого предназначения, могут стать центрами по получению линий ЭСК, в первую очередь, непосредственно для женщин — пациенток данного центра и любых членов их семей. Можно ожидать, что с развитием терапевтических технологий получение собственных ЭСК станет доступно каждому человеку. Необходимо осуществлять тесное сотрудничество центров репродукции с соответствующими научно-исследовательскими лабораториями, ориентированными на решение фундаментальных проблем и на разработку новых технологий. К подобным технологиям можно отнести реконструкцию эмбрионов с применением неинвазивных оптико-лазерных приемов микроманипулирования в целях терапевтического клонирования и заместительной клеточной терапии [53]. Разработка таких приемов приведет к появлению нового класса микроманипуляци-онной аппаратуры, совмещающей различные оптиколазерные микроинструменты (оптический пинцет, лазерный скальпель и т.д.) с компьютеризированным управлением. Следует ожидать, что при соответствующей последовательной направленной научно-организационной работе в отношении развития в нашей стране терапевтического клонирования, Россия может достичь в обозримом будущем зарубежного уровня в этой области биомедицинских исследований.

В данном обзоре рассматриваются возможности использования в медицине метода репрограммирования взрослых стволовых клеток человека в плюрипотентные (пребывающие в состоянии неполной дифференцировки). Именно плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) обладают способностью при дальнейшем их развитии преобразовываться в структурные компоненты любых органов и систем. Данные клетки не могут развиться в полноценный организм (эмбрион), что сразу же исключает этический барьер как тормозящий фактор в такого рода исследованиях. Метод индукции репрограммирования стволовых клеток (ИРСК) содержит в себе огромный потенциал для дальнейшего развития терапевтического клонирования как перспективного медицинского направления.

2. Masako Tada, Yousuke Takahama, Kuniya Abe, Norio Nakatsuji, Takashi Tada. (2001). Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridization with ES cells. Current Biology. 11, 1553-1558;

4. Кузьмина Е.Ю. Получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для геннотерапевтической модели мыши: выпускная квалификационная работа бакалавра. Санкт-Петербург, 2016. 51 с.

Введение. Современная медицина активно разрабатывает и внедряет в практику разнообразные биотехнологии, которые открывают возможности для более полной и точной диагностики и лечения патологических состояний, ранее недоступных для коррекции. Идея регенеративной терапии различных заболеваний с использованием стволовых клеток - одно из магистральных направлений медицинской науки. К перспективным технологиям в контексте данного направления относится терапевтическое клонирование.

Терапевтическое клонирование заключается в получении пациент-специфичных линий эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), обладающих колоссальными возможностями в поддержании и восстановлении здоровья человека. С биологической точки зрения, терапевтическое клонирование – это то же репродуктивное клонирование, но с ограниченным (до 14 дней) сроком роста эмбриона. По прошествии обозначенного временного промежутка процесс размножения клеток приостанавливается. Название метода предопределено тем, что образующиеся в течение двух недель эмбриональные клетки способны в дальнейшем преобразоваться в дифференцированные клетки различных органов: сердца, печени, поджелудочной железы, почек и т.д. Этот факт благоприятствует использованию данного метода в медицине для терапии многих заболеваний [5].

Выделяя стволовые клетки из эмбриона, срок жизни которого не более 3 - 4 дней, их дальнейший алгоритм развития в лабораторных условиях можно спроектировать в любом направлении. В теории, стволовые клетки способны дать начало любой структуре тела человека, способной заместить патологически изменный фрагмент или даже орган. В том случае, если они получены из тканей, взятых у человека, которому выращивают трансплантат (аутотрансплантация), также решается проблема гистосовместимости при пересадке.

Технология искусственного получения эмбриональных стволовых клеток с помощью клонирования активно разрабатывается в комплексе с биохимическими направлениями по созданию специальных питательных сред для культивирования живых тканей.

При ПЯСК осуществляется перенос ядра, извлеченного из соматической клетки пациента, в цитоплазму энуклеированного ооцита, находящегося в метафазе второго деления мейоза. Как результат, развивающийся эмбрион будет генетической копией донора ядра. По достижении стадии бластоцисты, из ее клеточной массы выделяют клонированные ЭСК и производят исследования свойств полученных клеточных культур [1, с. 207].

Проведение экспериментов с использованием яйцеклеток человека затрудняют различные проблемы этического и биомедицинского характера. Это законодательные нюансы, связанные с получением разрешений регулирующих органов, проблема оценки качества образовавшихся в организме клеток, риск возникновения мутаций при генно-инженерных манипуляциях и т.д.

Разработка методик формирования линий стволовых клеток человека, несущих генетический материал пациента (полученных методом ПЯСК), откроет широкие перспективы для дальнейших исследований в области клеточной терапии.

Индукция репрограммирования стволовых клеток (ИРСК) человека в плюрипотентные стволовые клетки происходит при внедрении в клетки исходной культуры генов плюрипотентности, способных вернуть взрослые клетки в эмбриональное состояние.

Лаборатория японского учёного С. Яманаки работала над поиском факторов, поддерживающих в ЭСК программу плюрипотентности. Было найдено несколько десятков генов, активность которых в ЭСК была намного выше, чем в дифференцированных клетках. К моменту исследования уже был открыт и тот факт, что слияние ЭСК и специализированной клетки может дать две плюрипотентные клетки [2].

Вооруженная этим знанием, группа учёных внедрила в клетку фибробласта вектор с 24 генами, заставившими часть клеток дать колонии, подобные стволовым клеткам, и принялась по одному удалять гены из этого набора. В результате был установлен список из четырех генов: c-Myc, Oct4, Sox2 и Klf4 (Nanog и Lin28). Стоит отметить, что схема репрограммирования основана на внедрении в культуру соматических клеток человека ретровирусов, несущих такой генный набор. Полученные клетки, названные индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), возникли в результате вышеупомянутой процедуры, имеющей крайне низкий выход, однако применяемые технологии селекции позволяют обнаружить даже одну перепрограммированную клетку на сотни тысяч. Далее последовала серия работ этой и других лабораторий, в которых исследователи оптимизировали состав перепрограммирующих факторов и способ введения вектора в клетку, чтобы повысить эффективность перепрограммирования и снизить вероятность образования опухолевых клеток в результате вызываемой метаморфозы [3].

Гены Sox2 и Oct4 кодируют ключевые белки, необходимые для пролиферации (деления) и поддержания плюрипотентности стволовых клеток. Продукты генов c-Myc и Klf4 способствуют активации Sox2 и Oct4. Ген c-Myc является протоонкогеном: при его гиперэкспрессии может происходить злокачественная трансформация нормальных клеток. Продукт гена Nanog требуется для индукции плюрипотентности соматических клеток. В последних исследованиях была показана целесообразность замены c-Myc и Klf4 на Lin28 и Nanog. Дальнейшую селекцию культур ИПС клеток проводят по соответствию морфологических (компактность колоний, высокое ядерно-цитоплазматическое соотношение и т.д.), иммуногистохимических и генетических характеристик с ЭСК человека [4, с. 9].

Получение стволовых клеток методами ИРСК и ПЯСК не является равноценными и по технологии, и по возможным осложнениям. Применение в клеточной терапии методик, основанных на использовании ретровирусной трансфекции и внесения в клетки протоонкогенов, может представлять опасность. Несмотря на то, что сторонники метода ИРСК уверяют, что указанные проблемы легко преодолимы, сторонники ПЯСК убеждены в необходимости ускорения исследований в наиболее спорных направлениях (использование яйцеклеток человека в ПЯСК и т.д.) для скорейшего внедрения методики переноса ядра, как наиболее перспективной и безопасной. Наряду с этим, пока недостаточно проработаны гарантии безопасности биологического материала при генно-инженерных манипуляциях. Для успешного развития и внедрения в медицинскую практику данных технологий требуется не только детальная разработка вариантов самой методики, но и определение чётких показаний и противопоказаний для ее применения. Кроме того, необходимо наличие совершенных критериев оценки и методов коррекции отдаленных результатов, обучение высококвалифицированных специалистов, совершенствование материальной базы клиник и законодательной базы.

Тем не менее, несмотря на имеющиеся сложности, терапевтическое клонирование отмечается большинством специалистов как одно из наиболее перспективных направлений в заместительной клеточной терапии и, в целом, в мировой научной практике. Важнейшей потребностью сейчас является получение законодательного разрешения на проведение исследований, способствующих стремительному развитию данного направления, и преодоление уже выявленных недостатков и сложностей биомедицинского характера.

Ключ жизни

Начало исследований альтернативного биовоспроизводства относят к 1885 году, когда немецкий ученый Ханс Дриш (Hans Driesch) стал изучать методы репродукции, экспериментируя на морских ежах и других животных с крупными яйцеклетками. В 1902 году ему удалось вырастить двух полноценных морских ежей, разделив один эмбрион на две половины на первых стадиях его роста.

Принципиально новый метод клонирования был разработан в 1940-х годах советским эмбриологом Георгием Лапшовым. Он выделил ядро неполовой клетки и ввел его в яйцеклетку с предварительно извлеченным ядром. Этот метод клонирования получил название "перенос ядра".

Аналогичные опыты в дальнейшем удалось провести американским эмбриологам с головастиками лягушек. А в 1996 году весь мир облетела новость об успешном клонировании овечки Долли. Это было первое млекопитающее, клонированное из клеток взрослой особи.

В дальнейшем ученые пытались клонировать еще многих животных: мышей, свиней, коз, коров, лошадей, крыс и других. Параллельно с этим были созданы новые методики генной инженерии, позволяющие менять ДНК эмбриона во время клонирования и совершать другие фантастические вещи, являющиеся сегодня обыденными для науки и медицины.

Однако целью подобных экспериментов являлось не только воссоздание популяции редких видов животных, но и апробирование технологий и методов клонирования для создания копии человека или его отдельных тканей.

Копии вне закона. Законодательное регулирование в России и мире

В большинстве стран мира на клонирование введен временный запрет. Он обусловлен прежде всего вопросами этики, а также несовершенством имеющихся технологий. Когда ученые осуществляют процесс клонирования, они одновременно создают сотни эмбрионов, большая часть которых не доживает до стадии имплантации.

Кроме того, наблюдения за длиной теломер, концевых участков ДНК, показывают, что клоны должны иметь меньшую продолжительность жизни, чем их "родители", что, однако, пока не проявляется в ходе наблюдений за реально живущими клонами, несмотря на более короткие теломеры, чем у животных аналогичного возраста, зачатых естественным путем.

В России с 19 апреля 2002 года действует федеральный закон "О временном запрете на клонирование человека". Срок действия этого документа истек в 2007 году. Затем мораторий был продлен в 2010-м на неопределенное время до вступления в силу закона, устанавливающего порядок использования технологий в данной области. При этом законом не запрещено клонирование клеток в научно-исследовательских целях или для трансплантации.

Несмотря на сопротивление политиков и общественности, первые лабораторные исследования и эксперименты на человеческих эмбрионах были недавно проведены в Китае, США, Великобритании и Нидерландах. В других государствах мира (к примеру, во Франции, Германии и Японии) подобные опыты пока остаются за гранью закона.

Читайте также: