Клонирование амфибий и млекопитающих

Клонирование - искусственное получение клонов животных. Для получения клона можно воспользоваться тремя методами: удвоить набор хромосом в неоплодотворенной яйцеклетке, получив таким образом диплоидную яйцеклетку, и заставить ее развиваться без оплодотворения; искусственно получить монозиготных близнецов, разделив начавший развиваться эмбрион; удалить ядро из яйцеклетки, заменив его на диплоидное ядро соматической клетки, и тоже заставить развиваться такую «зиготу». Все эти три возможности ученые использовали для клонирования животных. 2

Первый способ удается применить не для всех животных. Еще в 30-е гг. XX в. Б.Л. Астаурову удалось с помощью термического воздействия активировать неоплодотворенное яйцо тутового шелкопряда к развитию, блокировав при этом прохождение первого деления мейоза. Ядро при этом оставалось диплоидным. Развитие такой диплоидной яйцеклетки заканчивалось вылуплением личинок, точно повторяющих генотип матери. Сейчас эти методы широко применяются в шелководстве в Китае и Узбекистане. К сожалению, успех с тутовым шелкопрядом является исключением у других животных получить клоны таким способом не удается. Исследователи пробовали удалить один из пронуклеусов из оплодотворенной яйцеклетки и удваивали число хромосом другого, обрабатывая их веществами, разрушающими микротрубочки веретена деления. Получались диплоидные клетки, гомозиготные по всем генам (содержащие либо два материнских, либо два отцовских генома). Такие зиготы начинали дробиться, однако развитие прекращалось на ранней стадии и получить таким способом клоны млекопитающих оказалось невозможно. 3

Второй метод разделение эмбриона на ранних стадиях дробления в эмбриологии используют очень давно, правда в основном на морских ежах и лягушках. Именно таким способом были получены данные о способности выделенных из зародыша бластомеров дать начало полноценному организму. Клоны-монозиготные близнецы млекопитающих были получены существенно позже, но искусственное разделение эмбрионов и последующая их имплантация «суррогатным матерям» уже применяются в селекции сельскохозяйственных животных для получения большого числа потомков от особо ценных родителей. В 1999 г. таким способом была клонирована обезьяна. Оплодотворение было проведено в пробирке. Зародыш на стадии восьми клеток был разделен на четыре части, и каждая двуклеточная часть была имплантирована в матку другой обезьяны. Три зародыша при этом развиваться не стали, а из четвертого родилась обезьянка, которую назвали Тетра (Четвертинка). 4

Самое знаменитое клонированное животное, овечка Долли, была клонирована с помощью третьего метода переноса генетического материала соматической клетки в яйцеклетку, лишенную собственного ядра. Метод пересадки ядер был разработан еще в 40-х гг. XX в. русским эмбриологом Г.В. Лопашовым, работавшим с яйцеклетками лягушки. Правда, взрослых лягушек он не получил. Позднее англичанину Дж. Гёрдону удалось заставить яйцеклетки лягушки с чужим ядром развиваться до получения взрослых особей. Это было выдающееся достижение ведь он пересаживал в яйцеклетку ядра дифференцированных клеток взрослого организма. Он использовал клетки плавательной перепонки и клетки эпителия кишечника. Но и у него до взрослого состояния развивалось не более 2% таких яйцеклеток, причем выросшие из них лягушки отличались меньшими размерами и пониженной жизнеспособностью по сравнению с их нормальными сверстниками. 5

Применение клонирования животных 6 В 2004 году американцы начали коммерческое клонирование кошек. В компанию «Дженетик Сэйвингс & Клон» поступил первый заказ: хозяйка 17-летнего мейн-куна Ники пожелала иметь его точную копию. За долларов «Дженетик Сэйвингс & Клон» клонировала кота (который к тому времени умер), получив котенка Литл Ники – точную копию умершего. Потом было клонировано еще двое бенгальских котят Табули и Баба-Гануш (от кошки Тахини, принадлежащей директору компании), один из которых был продан также за долларов.

7 В апреле 2008 года Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клеток лучшего корейского розыскного пса породы канадский лабрадор-ретривер. По словам таможенников, занимающихся дрессировкой клонированных щенков, собаки показывают высокий уровень профессиональных навыков, унаследованный ими от отца. По мнению южнокорейских ученых, клонированные щенки в 90% случаев будут удовлетворять требованиям, в то время как сейчас менее 30% обычных щенков проходят тесты на профпригодность.

Первая в мире клонированная и генномодифицированная собака Генетики из китайской биотехнологической компании SinoGene успешно клонировали первую в мире собаку породы бигль по кличке Лун Лун из соматической клетки методом редактирования генов. В 2013 году учеными был разработан эффективный способ редактирования генов CRISPR/Cas9, позволяющий учёным исправлять ошибки в геноме живых существ: удалять вредные гены, которые вызывают заболевания, и заменять их здоровыми. 8

Клонирование для получения трансгенных животных Клонирование позволяет получать животных с заданными свойствами для практических нужд. В Рослинском институте в Эдинбурге, где родилась овечка Долли, были получены и клонированные овечки Полли и Молли. Для их клонирования были использованы генетически измененные клетки, культивировавшиеся в искусственных условиях. Эти клетки, кроме обычных овечьих генов, несли человеческий ген IX фактора свертываемости крови. Генетическая конструкция содержала промотор, экспрессирующийся в клетках молочной железы. Поэтому белок, кодируемый этим геном, выделялся с молоком. Полли была первым клонированным трансгенным млекопитающим. Ее рождение открыло новые перспективы в лечении некоторых заболеваний человека. Сейчас используют в качестве таких биореакторов овец, коз, кроликов и даже мышей. 9

Лаборатория Джорджа Черча (George Church) из Гарвардского университета (США) в середине октября 2014 года объявила о начале проекта по «воскрешению» мамонтов. Шансы на воскрешение мамонтов появились благодаря появлению технологии «перезаписи» генома CRISPR/CAS, которая позволяет точечным образом менять и удалять произвольные гены в ДНК млекопитающих. Используя эту методику, Черч и его коллеги смогли успешно вставить в геном клеток кожи слона гены, предположительно отвечающие за типичные признаки мамонта - маленькие уши, толстый слой подкожного жира, длинную шерсть и бурый цвет. Клетки пережили эту трансформацию и сейчас ученые думают над тем, как их можно превратить в настоящую кожную ткань. В марте 2015 года было объявлено, что американские генетики впервые смогли успешно пересадить часть генов мамонта, извлеченных из фрагментов ДНК гигантов ледникового периода, в геном клетки обычного африканского слона и размножить их. Таким образом, генетики совершили первый шаг на пути к воскрешению мамонта или к созданию мамонтоподобного слона. 10 Клонирование мамонта

Клонирование человека Клонирование человека - прогнозируемая методология, заключающаяся в создании эмбриона и последующем выращивании из эмбриона людей, имеющих генотип того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего. Учёные Полоцкого государственного университета выработали методику клонирования человека (метод «переноса ядра»). Стадии развития эмбриона в течение трёх лет успешно фиксировались и в данный момент проводятся закрытые исследования по развитию плода. В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, состоящий в изъятии яйцеклетки (ооцита) из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры, данная клетка образует бластоцисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму. 11

Цель данной процедуры - получение стволовых клеток, генетически совместимых с донорским организмом. Например, из ДНК больного болезнью Паркинсона можно получить эмбриональные стволовые клетки, которые можно использовать для его лечения, при этом они не будут отторгаться иммунной системой больного. В Китае фирмой BGI уже производится в промышленных масштабах клонирование животных для медицинских исследований. Предполагается что подобная методика в будущем будет использована для выращивания в свиньях запасных органов для трансплантации человеку. 12