Альманах «День за днем»: Наука. Культура. Образование. Клонирование животных: технология Процесс клонирования

Можно получить потомство млекопитающих, генетически идентичное живым взрослым особям.

В 1996 году весь мир был взбудоражен новостью об овечке Долли. В результате экспериментов, выполненных под руководством Яна Уилмута, родилась овца, генетически идентичная взрослой овце. В норме (см. Законы Менделя) особь вырастает из одной оплодотворенной яйцеклетки, получив половину генетического материала от одного родителя и вторую половину — от второго. При клонировании же генетический материал берут из клетки одной живущей особи. Делается это так: из одной оплодотворенной клетки (зиготы ) удаляют ядро (в котором находится ДНК). Затем извлекают ядро из клетки взрослой особи этого же вида и имплантируют его в лишенную ядра зиготу. Это яйцо имплантируют в матку самки данного вида и дают ему возможность расти, пока не придет время родов.

Сенсационность клонирования, принесшая Яну Уилмуту и Долли мировую известность, заключается в характере изменений клеточной ДНК по мере развития эмбриона. В начале в зиготе «включены» все гены, другими словами, все они могут работать. Однако в определенные сроки клетки становятся специализированными — в них отключаются разные гены, и их эффект больше не проявляется (на языке генетиков это называется «они не могут экспрессироваться »). Например, в каждой клетке вашего организма есть гены, отвечающие за синтез инсулина, но при этом инсулин вырабатывается только определенными участками поджелудочной железы. Во всех остальных клетках вашего тела (например, в клетках кожи, нервных клетках головного мозга) ген инсулина отключен.

Очевидно, что в ДНК, имплантированной в оплодотворенную яйцеклетку, какие-то гены уже отключены; какие именно и в какой последовательности — определяется тем, из какого органа взрослой особи была получена клетка. Оказывается, оплодотворенное яйцо — мы до конца не понимаем, как это происходит — способно вновь установить часы клетки на «0», т. е. вновь включить все гены, благодаря чему становится возможным нормальное развитие эмбриона. В этом суть великого открытия Уилмута.

Не все попытки клонирования оказываются успешными. Одновременно с Долли эксперимент по замене ДНК был проведен на 273 других яйцеклетках, и лишь в одном случае выросло живое взрослое животное. После Долли были клонированы многие виды млекопитающих, назовем лишь некоторых — корова, мышь и свинья. Из яйцеклетки мыши получено несколько поколений клонированных животных — клоны, клоны из клонов, клоны из клонов и т. д.

Серьезнейшие разногласия вызвала возможность применения данной технологии к человеку. С одной стороны, новая технология несет ужасающую угрозу нравственности, поэтому клонирование человека надо запретить. С другой стороны, благодаря этой технологии много бесплодных супружеских пар получают шанс иметь биологически родственных им детей, и значит, по мнению многих, это вполне этично.

Пока споры продолжаются, обратим внимание на один важный аспект. С технической точки зрения, клон, каким является Долли, всего лишь особь, ДНК которой идентична ДНК другой особи. Нам нередко приходится сталкиваться с особями, имеющими идентичную ДНК — мы называем их близнецами. Клон — это просто-напросто близнец, родившийся на несколько лет или десятилетий позже — «асинхронный близнец». Так же как нам никогда не пришло бы в голову ожидать, что один близнец может отдать другому свое сердце для пересадки, перспектива выращивания клонов для заготовки пересаживаемых органов — лишь страшный сон, который никогда не станет явью. Я на собственном опыте убедился, что стоит заменить слово «клон» на «близнец», как дебаты по клонированию человека утрачивают пафос.

Не могу поручиться, но думаю, что ближе к 2010 году клонирование будет считаться не более предосудительным, чем оплодотворение в пробирке или другие современные методы лечения бесплодия. Поскольку клонирование — довольно простая процедура, предусматривающая использование стандартных приемов, я ожидаю в скором времени появления клонированных людей (если только это уже не произошло к тому моменту, когда вы читаете эти строки).

Ян УИЛМУТ
Ian Wilmut, р. 1944

Шотландский эмбриолог, родился в английском городке Хэмптон-Люси. В 1971 году окончил Ноттингемский университет, а в 1974 году получил докторскую степень за разработку методов замораживания свиной спермы. В том же году перешел в Институт Рослина рядом с Эдинбургом, где продолжает заниматься генетической инженерией домашнего скота. Уилмут установил причины внутриутробной смерти овец и свиней, связанные с нарушением развития и физиологией, затем начал исследовать методы улучшения поголовья домашнего скота. В связи с полемикой по поводу клонированных животных Уилмут заметил: «Я не провожу бессонных ночей. Я верю в высокую нравственность нашего вида».

В связи с успехами которой и вошли в общее употребление. На 2016 год нет документально подтверждённых свидетельств того, что кому-то удалось создать клон человека .

Технология

Наиболее успешным из методов клонирования высших животных [что? ] оказался метод «переноса ядра» . Именно он был применён для клонирования овцы Долли в Шотландии , которая прожила шесть с половиной лет и оставила после себя 6 ягнят.

Однако, через какое-то время в Independent вышло опровержение этого эксперимента со ссылкой на Nature Genetics, которые одними из первых сообщили об успешном клонировании овцы [ ] . Фактически овечка Долли имела геном двух матерей, что противоречит определению клонирования [ ] , так же она имела уже сильно выработанный Предел Хейфлика , с этим связана ее относительно короткая жизнь. [ ]

Терапевтическое клонирование человека

Терапевти́ческое клони́рование челове́ка - предполагает, что развитие эмбриона останавливается в течение 14 [ ] дней, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток . Законодатели многих стран [ ] опасаются, что легализация терапевтического клонирования приведёт к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах (США , Великобритания) терапевтическое клонирование разрешено.

Препятствия клонированию

Технологические трудности и ограничения

Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания , а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей , как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов . Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую не идентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.

Социально-этический аспект

Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления неполноценных людей. А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.

Этико-религиозный аспект

С точки зрения основных мировых религий (христианство , ислам , буддизм) клонирование человека является или проблематичным актом или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим у богословов чёткого обоснования той или иной позиции религиозных иерархов .

Ключевым моментом, который вызывает наибольшее неприятие, является цель клонирования - искусственное создание жизни противоестественным способом, что является попыткой переделать механизмы, с точки зрения религии, созданные Богом.

Также важным отрицательным моментом является создание человека лишь для немедленного умерщвления при терапевтическом клонировании, и практически неизбежное при современных методиках создание сразу нескольких идентичных клонов (как и при ЭКО), которые практически всегда убиваются.

Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесёт пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего

В то же время, некоторые нерелигиозные течения (раэлиты) активно поддерживают разработки по клонированию человека. [ ]

Биологическая безопасность

Обсуждаются вопросы биологической безопасности клонирования человека, в частности, долгосрочная непредсказуемость генетических изменений.

Законодательство о клонировании человека

1996-2001

Единственный международный акт, устанавливающий запрет клонирования человека, - Дополнительный Протокол к Конвенции о защите прав человека и человеческого достоинства в связи с применением биологии и медицины, касающийся запрещения клонирования человеческих существ, который подписали 12 января 1998 г. 24 страны из 43 стран-членов Совета Европы (сама Конвенция принята Комитетом министров Совета Европы 4 апреля 1997 г.). 1 марта 2001 г. после ратификации 5 странами этот Протокол вступил в силу.

2005

19 февраля 2005 г. Организация Объединённых Наций призвала страны-члены ООН принять законодательные акты, запрещающие все формы клонирования, так как они «противоречат достоинству человека» и выступают против «защиты человеческой жизни». Декларация ООН о клонировании человека , принятая резолюцией 59/280 Генеральной Ассамблеи от 8 марта 2005 г., содержит призыв к государствам-членам запретить все формы клонирования людей в такой мере, в какой они несовместимы с человеческим достоинством и защитой человеческой жизни.

В ходе дискуссии на уровне ООН рассматривалось несколько вариантов декларации: Бельгия, Британия, Япония, Южная Корея, Россия и ряд других стран предлагали оставить вопрос о терапевтическом клонировании на усмотрение самих государств; Коста-Рика, США, Испания и ряд других выступили за полный запрет всех форм клонирования .

Уголовная ответственность

В настоящее время в мире активно развернулся процесс криминализации клонирования человека. В частности, такие составы включены в новые уголовные кодексы Испании 1995 г., Сальвадора 1997 г., Колумбии 2000 г., Эстонии 2001 г., Мексики (федеральный округ) 2002 г., Молдовы 2002 г., Румынии 2004. В Словении соответствующая поправка в УК внесена в 2002 г., в Словакии - в 2003 г.

Во Франции дополнения в Уголовный кодекс, предусматривающие ответственность за клонирование, были внесены в соответствии с Законом о биоэтике от 6 августа 2004 г.

В некоторых странах (Бразилия, Германия, Великобритания, Япония) уголовная ответственность за клонирование установлена специальными законами. Так, например, Федеральный закон ФРГ о защите эмбрионов 1990 г. называет преступлением создание эмбриона, генетически идентичного другому эмбриону, происходящему от живого или мертвого лица.

В Великобритании соответствующие уголовные нормы содержит Закон о репродуктивном клонировании человека 2001 г. (Human Reproductive Cloning Act 2001), который предусматривает санкцию в виде 10 лет лишения свободы. При этом терапевтическое клонирование человека разрешено.

В США запрет на клонирование впервые был введен ещё в 1980 г. В 2003 г. Палата представителей Конгресса США приняла закон (Human Cloning Prohibition Act of 2003), по которому клонирование, нацеленное как на размножение, так и на медицинские исследования и лечение, рассматривается как преступление с возможным 10-летним тюремным заключением и штрафом в 1 млн долларов. В январе 2009 года запрет на терапевтическое клонирование был снят .

В Японии парламентом 29 ноября 2000 г. был принят «Закон, регулирующий применение технологии клонирования человека и других сходных технологий», содержащий уголовные санкции.

Клонирование человека в России

Хотя Россия и не участвует в вышеуказанных Конвенции и Протоколе, она не осталась в стороне от мировых тенденций, ответив на вызов времени принятием Федерального закона «О временном запрете на клонирование человека» от 20 мая 2002 г. № 54-ФЗ.

Как было указано в его преамбуле, закон вводил запрет на клонирование человека, исходя из принципов уважения человека, признания ценности личности, необходимости защиты прав и свобод человека и учитывая недостаточно изученные биологические и социальные последствия клонирования человека. С учетом перспективы использования имеющихся и разрабатываемых технологий клонирования организмов, предусматривается возможность продления запрета на клонирование человека или его отмены по мере накопления научных знаний в данной области, определения моральных, социальных и этических норм при использовании технологий клонирования человека.

Под клонированием человека в Законе понимается «создание человека, генетически идентичного другому живому или умершему человеку, путём переноса в лишенную ядра женскую половую клетку ядра соматической клетки человека», то есть речь идет только о репродуктивном, а не терапевтическом клонировании.

Согласно ст. 4 Закона, лица, виновные в его нарушении, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Согласно ст. 1 Закона, временный запрет вводился на пять лет, который истёк в июне 2007 года, и в последующие два года вопрос клонирования человека никак не регулировался российским законодательством. Однако в конце марта 2010 г. запрет на клонирование человека в России был продлён путём принятия в ст. 1 Закона поправки, продлевающую запрет на клонирование человека на неопределенный срок - до вступления в силу закона, устанавливающего порядок применения биотехнологий в этой области.

Причина запрета указывается в пояснительной записке к законопроекту: «Клонирование человека встречается с множеством юридических, этических и религиозных проблем, которые на сегодняшний день ещё не имеют очевидного разрешения».

В новой редакции статьи оговорено, что запрет не распространяется на клонирование организмов в иных целях.

Некоторые политические деятели выразили сожаление по поводу продления запрета на клонирование человека. В частности, депутат Госдумы Владимир Жириновский заявил :

Обязательно будем добиваться, чтобы снять запреты на клонирование людей - это нужно для экономики, для демографии, для семьи, для традиций, это только польза, тут вреда никакого нет.

Идентичность клонов

Вопреки распространённому заблуждению, клон, как правило, не является полной копией оригинала, так как при клонировании копируется только генотип , а фенотип не копируется.

Более того, даже при развитии в одинаковых условиях клонированные организмы не будут полностью идентичными, так как существуют случайные отклонения в развитии. Это доказывает пример естественных клонов человека - монозиготных близнецов , которые обычно развиваются в весьма сходных условиях. Родители и друзья могут различать их по расположению родинок, небольшим различиям в чертах лица, голосу и другим признакам. Они не имеют идентичного ветвления кровеносных сосудов, также далеко не полностью идентичны их папиллярные линии . Хотя конкордантность многих признаков (в том числе связанных с интеллектом и чертами характера) у монозиготных близнецов обычно гораздо выше, чем у дизиготных, она далеко не всегда стопроцентная.

В биологии называется процесс производства подобных популяций генетически идентичных особей, что происходит в природе, когда организмы, например, бактерии, растения или насекомые, размножаются бесполым способом. Касательно биотехнологии термин «клонирование» относится к процессам, используемым для создания копий фрагментов ДНК (молекулярное), клеток (клеточное) или организмов. Этот термин также относится к производству нескольких копий продукта, например, цифровых носителей или программного обеспечения.

Термин «клон» происходит от древнегреческого слова «klōn» («ветка»), имея в виду процесс, посредством которого новое растение может быть создано от ветки.

28 декабря 2006 г. употребление человеком мяса и продуктов питания из клонированных животных было одобрено FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США) в США, без какой-либо специальной требуемой маркировки, потому что было обнаружено, что пища из клонированных организмов идентична организмам, от которых они были клонированы. Такая практика встретила сильное сопротивление из-за дезинформации в других регионах, таких как Европа, особенно в связи с проблемой маркировки.

Молекулярное клонирование

Молекулярное клонирование относится к способу получения нескольких молекул. Клонирование обычно используется для амплификации фрагментов ДНК, содержащих целые гены, но оно также может быть использовано для амплификации любой последовательности ДНК, такой как промоторы, некодирующие последовательности и случайным образом фрагментированная ДНК. Оно используется в широком спектре биологических экспериментов и практического применения, начиная от генетической дактилоскопии для крупномасштабного производства белка. Иногда термин ошибочно используется для обозначения идентификации хромосомного расположения гена, ассоциированного с определенным интересующим фенотипом, например, в позиционном клонировании. На практике локализация гена в хромосоме или геномной области не обязательно позволяет выделить или амплифицировать соответствующую геномную последовательность. Чтобы амплифицировать любую последовательность ДНК в живом организме эта последовательность должна быть связана с источником репликации, который представляет собой последовательность ДНК, способную к ориентированию распространения себя и любой связанной последовательности. Тем не менее, необходим ряд других особенностей и выбор специализированных векторов клонирования (маленький кусочек ДНК, в который может быть вставлен инородный фрагмент ДНК), которые позволяют экспрессию белка, мечение, производство одноцепочечной РНК и ДНК и целый ряд других манипуляций.

По сути клонирование любого фрагмента ДНК состоит из четырех этапов:

• Фрагментация - разрушение цепочки ДНК,
• Лигирование - склеивание фрагментов ДНК в желаемой последовательности
• Трансфекция - вставка вновь образованных фрагментов ДНК в клетки
• Скрининг/селекция - отбор клеток, которые были успешно соединены с новой ДНК

Хотя эти этапы остаются неизменными среди процедур клонирования, могут быть выбраны альтернативные способы, которые они обобщаются в качестве стратегии.

Первоначально должна быть выделена интересующая ДНК, чтобы обеспечить сегмент ДНК подходящего размера. Затем процедура лигирования используется там, где амплифицированный фрагмент встраивается в вектор (участок ДНК). Вектор (часто круговой) линеаризуется с использованием ферментов рестрикции и инкубируется с интересующим фрагментом в соответствующих условиях с ферментом ДНК-лигаза. После лигирования вектор с интересующей вставкой трансфицируется в клетки. Доступен ряд альтернативных методов, например, химическая сенсибилизация клеток, электропорация, оптическая инъекция и биолистика. Наконец, трансфицированные клетки культивируют. Так как вышеуказанные процедуры отличаются особо низкой эффективностью, существует необходимость в идентификации клеток, которые были успешно трансфицированы вектором, содержащим нужную последовательность вставки в нужном направлении. Современные векторы клонирования включают выбираемые маркеры устойчивости к антибиотикам, которые позволяют расти только клеткам, в которых был трансфицирован вектор. Кроме того, векторы клонирования могут содержать маркеры селекции цвета, которые обеспечивают синий/белый скрининг (комплементация альфа-фактора) среды X-gal. Тем не менее, эти этапы селекции не дают абсолютной гарантии, что в полученных клетках присутствует ДНК-вставка. Чтобы подтвердить успешное клонирование, должно последовать обязательное дальнейшее исследование полученных колоний. Это может быть достигнуто с помощью ПЦР, анализа рестрикционных фрагментов и/или секвенирования ДНК.

Видео о клонировании

Клетки

Клонирование клетки означает получение популяции клеток из одной клетки. При работе с одноклеточными организмами, такими как бактерии и дрожжи, этот процесс чрезвычайно прост и по существу требует только инокуляции в соответствующей среде. Тем не менее, клонирование клетки является трудной задачей в случае клеточных культур из многоклеточных организмов, поскольку эти клетки не будут легко расти в стандартной среде.

Техника культуры полезной ткани, используемая для клонирования различных клеточных линий, предполагает использование колец (цилиндров). В соответствии с этим методом, одна клеточная суспензия из клеток, которые были подвержены мутагенному агенту или препарату, используемому для симуляции селекции, высевается при высокой степени разбавления, чтобы создать изолированные колонии, каждая возникающая из единой и потенциально клональной отдельной клетки. На ранней стадии роста, когда колонии образованы только несколькими клетками, стерильные кольца полистирола (кольца клонирования), которые были погружены в смазку, помещают над отдельной колонией и добавляют небольшое количество трипсина. Клонированные клетки собирают изнутри кольца и переносят в новый сосуд для дальнейшего роста.

Стволовые клетки

Перенос ядра соматической клетки, известный как SCNT, также может быть использовано для создания эмбрионов для научных исследований или терапевтических целей. Скорей всего, целью этого является создание эмбрионов для использования в научных исследованиях стволовых клеток. Этот процесс также называется исследовательским или терапевтическим клонированием. Цель заключается не в том, чтобы создавать клонированные человеческие существа (так называемое «репродуктивное клонирование»), а в сборе стволовых клеток, которые можно использовать для изучения развития человека и потенциально лечения болезней. В то время как была создана клональная бластоциста человека, стволовые клеточные линии еще не изолированы от клонального источника.

Терапевтическое клонирование достигается за счет создания эмбриональных стволовых клеток в надежде на лечение заболеваний, таких как диабет и болезнь Альцгеймера. Процесс начинается с извлечением ядра (содержащего ДНК) из яйцеклетки и вставки ядра из взрослой клетки для клонирования. В случае пациента с болезнью Альцгеймера ядро из клетки его кожи помещают в пустую яйцеклетку. Перепрограммированная клетка начинает развиваться в эмбрион, потому что яйцеклетка реагирует с перемещенным ядром. Эмбрион станет генетически идентичным для пациента. Эмбрион затем образует бластоцисты, которые имеют потенциал формировать/становиться любой клеткой в организме.

Причина, по которой SCNT используется для клонирования, заключается в том, что соматические клетки можно легко получить и культивировать в лаборатории. Этот процесс может добавить или удалить определенные геномы сельскохозяйственных животных. Важно помнить, что клонирование достигается тогда, когда яйцеклетка сохраняет свои нормальные функции и вместо использования геномов сперматозоида и яйцеклетки для репликации яйцеклетка вводится в ядро соматической клетки донора. Ооцит будет реагировать на ядро соматической клетки, так же как на сперматозоид.

Процесс клонирования конкретного сельскохозяйственного животного с использованием SCNT относительно одинаков для всех животных. Первым шагом является сбор соматических клеток от животного, которое будет клонироваться. Соматические клетки могут быть использованы непосредственно или храниться в лаборатории для дальнейшего использования. Самая трудная часть SCNT - это удаление материнской ДНК из яйцеклетки на стадии метафазы II. После этого соматическое ядро может быть вставлено в цитоплазму яйцеклетки. Это создает одноклеточный эмбрион. Через сгруппированные соматические клетки и цитоплазму яйцеклетки затем пропускают электрический ток. Эта энергия теоретически позволит клонированным эмбрионам начать развиваться. Успешно развитые эмбрионы помещают в суррогатных реципиентов, таких как коровы или овцы в случае сельскохозяйственных животных.

Технология SCNT рассматривается как хороший метод для получения сельскохозяйственных животных для употребления в пищу. Удалось успешно клонировать овец, крупный рогатый скот, коз и свиней. Еще одним преимуществом является то, что SCNT рассматривается в качестве решения для клонирования исчезающих видов, которые находятся на грани вымирания. Однако, стресс на обе яйцеклетки и введенное ядро огромен, что приводит к большим потерям полученных клеток. Например, клонированная овца Долли родилась после использования 277 яйцеклеток для SCNT, в котором было создано 29 жизнеспособных эмбрионов. Только 3 из этих эмбрионов дожили до рождения, и только 1 дожил до взрослой жизни. Так как процедура в настоящее время не может быть автоматизирована и должна выполняться вручную под микроскопом, SCNT - очень ресурсоемкая технология. Биохимия, вовлеченная в перепрограммирование дифференцированного ядра соматической клетки и активацию яйцеклетки-реципиента, также не совсем хорошо понята.

В SCNT переносится не вся генетическая информация клетки-донора, так как митохондрии клетки-донора, которые содержат свою собственную митохондриальную ДНК, остаются. Полученные гибридные клетки сохраняют эти митохондриальные структуры, которые изначально принадлежали яйцеклетке. Как следствие, клоны, такие как Долли, которые рождаются от SCNT, не являются совершенными копиями донора ядра.

Клонирование организма

Клонирование организма (также репродуктивное) относится к процедуре создания нового многоклеточного организма, генетически идентичного другому. В сущности это форма клонирования - способ бесполого размножения, где не происходит оплодотворение или контакт между гаметами. Бесполое размножение - это естественное явление у многих видов, в том числе у большинства растений и некоторых насекомых. Ученые добились некоторых главных достижений с клонированием, в том числе бесполого размножения овец и коров. Существует много этических дискуссий по поводу того, будет или не будет использоваться клонирование. Тем не менее, клонирование или бесполое размножение было обычной практикой в садоводстве на протяжении сотен лет.

Садоводство

Термин «клон» использовался в садоводстве для обозначения потомков одного растения, которые были произведены путем вегетативного размножения или апомиксиса. Многие садовые сорта растений являются клонами, будучи производным от одной отдельной особи, умноженной каким-либо процессом, помимо полового размножения. В качестве примера можно назвать некоторые европейские сорта винограда, которые являются клоны, которых размножали на протяжении более двух тысячелетий. Среди других примеров - картофель и бананы. Прививка может рассматриваться как клонирование, так как все побеги и ветви, идущие от привитого участка, являются генетически клоном одной особи, но этот особый вид технологии не подпадает под этический контроль и, как правило, рассматривается как совершенно другой вид операции.

Многие деревья, кустарники, лианы, папоротники и другие травянистые многолетники образуют колонии клонов естественным образом. Части отдельного растения можно отделить от фрагментации и вырастить, чтобы они стали отдельными клоновыми особями. Типичным примером является вегетативное размножение мхов и клонов печеночников гаметофита с помощью гемм. Некоторые сосудистые растения, например, одуванчик и некоторые живородящие травы, также образуют семена бесполым способом, называемым апомиксисом, давая клоновые популяции генетически идентичных особей.

Партеногенез

Клональный вывод существует в природе у некоторых видов животных и упоминается как партеногенез (воспроизводство организма само по себе, без пары). Это бесполая форма воспроизводства, которая встречается только у самок некоторых насекомых, нематод, ракообразных, рыб (например, акула-молот), ящериц и дракона Комодо. Рост и развитие происходит без оплодотворения самцом. В растениях партеногенез является развитием эмбриона из неоплодотворенных яйцеклеток, и это компонент процесса апомиксиса. У видов, которые используют определение пола XY, потомство всегда будет женского пола. Примером может служить огненный муравей малый (Wasmannia auropunctata ), обитающий в Центральной и Южной Америке, но распространившийся по многим тропическим местностям.

Искусственное клонирование организмов

Эта технология может быть также названа репродуктивным клонированием.

Первые шаги

Ханс Спеманн, немецкий эмбриолог, был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1935 г. за открытие эффекта, теперь известного как эмбриональная индукция, осуществляемая различными частями зародыша, который направляет развитие групп клеток в частности тканей и органов. В 1928 г. он и его ученик, Хильде Мангольд, впервые провели терапевтическое клонирование с помощью эмбрионов амфибий - один из первых шагов в этом направлении.

Методы

В репродуктивном клонировании, как правило, используется «пересадка ядра соматической клетки» (SCNT), чтобы создать идентичных генетически животных. Этот процесс влечет за собой пересадку ядра от взрослой донорской клетки (соматической клетки) в яйцеклетку, из которой было удалено ядро, или в клетку из бластоцисты, из которой было удалено ядро. Если яйцеклетка начинает делиться нормально, ее переносят в полость матки суррогатной матери. Строго идентичными такие клоны не являются, поскольку соматические клетки могут содержать мутации в их ядерной ДНК. Кроме того, митохондрии в цитоплазме также содержат ДНК и во время SCNT эта митохондриальная ДНК целиком получена из яйцеклетки цитоплазматического донора, таким образом, митохондриальный геном не такой же самый, как у ядра клетки-донора, из которого он был произведен. Это может иметь важные последствия для межвидовой пересадки ядра, в которой ядерно-митохондриальные несовместимости могут привести к смерти.

Искусственное расщепление эмбриона или двойникование эмбриона, метод, в котором создаются монозиготные близнецы из одного эмбриона, не рассматривается таким же образом, как и другие методы клонирования. Во время этой процедуры донорский эмбрион делится на два различных эмбриона, которые затем могут быть перемещены с помощью переноса эмбриона. Она оптимально выполняется на стадии 6-8 клеток, где ее можно использовать в качестве расширения ЭКО , чтобы увеличить количество доступных эмбрионов. Если оба эмбрионы успешны, это приводит к монозиготным (идентичным) близнецам.

Овечка Долли

Долли, овца породы финн-дорсет, была первым млекопитающим, успешно клонированным из взрослой клетки. Долли была сформирована путем принятия яйцеклетки из вымени ее биологической матери. Ее биологической матери было 6 лет, когда клетки были взяты из ее вымени. Эмбрион Долли была создана путем отбора клетки и введения ее в овечью яйцеклетку. Потребовались 434 попытки, прежде чем эмбрион был успешным. Эмбрион был помещен внутрь самки овцы, прошедшей через нормальную беременность. Она была клонирована в шотландском Институте Рослин и жила там с рождения в 1996 г. и до смерти в 2003 г., когда ей было 6 лет. Она появилась на свет 5 июля 1996 г., но миру об этом объявили только 22 февраля 1997 г. Ее набитые останки были помещены в Королевском музее Эдинбурга, части Национальных музеев Шотландии.

Долли имела общественное значение, поскольку усилия показали, что генетический материал от конкретной взрослой клетки, запрограммированной для экспрессии только отличного подмножества его генов, можно перепрограммировать, чтобы вырастить совершенно новый организм. До этой демонстрации Джон Гардон показал, что ядра из дифференцированных клеток могут дать рост целому организму после трансплантации в яйцеклетку с удаленным ядром. Тем не менее, эта концепция еще не продемонстрирована в системе млекопитающих.

Доля успешных попыток первого клонирования млекопитающего (приведшего к овечке Долли) составила 277 оплодотворенных яйцеклеток и 29 эмбрионов, которые дали 3 ягнят при рождении, лишь 1 из которых выжил. Для крупного рогатого скота проводился эксперимент с участием 70 клонированных телят, треть из них умерли молодыми. Для лошадей порода Прометей было сделано 814 попыток. Следует отметить, что хотя первые клоны были лягушками, взрослая клонированная лягушка пока не получена из ядра взрослой соматической донорской клетки.

Были ранние утверждения, что овечка Долли имела патологии, напоминающие ускоренное старение. Ученые предположили, что смерть Долли в 2003 г. была связана с укорочением теломер, ДНК-белковых комплексов, которые защищают конец линейных хромосом. Тем не менее, другие исследователи, в том числе Ян Вилмут, который возглавлял команду, которая успешно клонировала Долли, утверждают, что ранняя смерть Долли из-за респираторной инфекции была связана с недостатками процесса клонирования. В 2013 г. на мышах была показана справедливость идеи о том, что ядра не старились необратимо.

Долли была названа в честь исполнительницы Долли Партон, потому что клетки, клонированные, чтобы сделать ее, были взяты из клетки молочной железы, а Партон известна своим пышным бюстом.

Клонированные виды

Современные методы клонирования с использованием переноса ядра были успешно выполнены на нескольких видах. Известные эксперименты включают:

Клонирование человека

Клонирование человека представляет собой создание генетически идентичной копии человека. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека, которое является воспроизведением человеческих клеток и тканей. Это не относится к естественному зачатию и рождению близнецов. Возможность клонирования человека поднимает разногласия. Эти этические соображения побудили несколько стран пройти законодательную процедуру в отношении клонирования человека и его законности.

Два часто обсуждаемых вида технологии - это терапевтическое и репродуктивное клонирование. Терапевтическое - предполагает клонирование человеческих клеток для применения в медицине и трансплантации, и является активной областью исследований, но не в медицинской практике в любой точке мира, по состоянию на 2014 г. В настоящее время исследуются два вида терапевтического клонирования, среди которых индукция плюрипотентных стволовых клеток. В репродуктивном клонировании предполагается создание полностью клонированного человека, а не только конкретных клеток или тканей.

Этические вопросы

Есть множество этических позиций по возможности клонирования, особенно человека. Хотя многие взгляды являются религиозными по своему происхождению, есть и вопросы в плане светских перспектив. Перспективы клонирования человека являются теоретическими, а терапевтическая и репродуктивная технологии не используются на коммерческой основе; животных в настоящее время клонируют в лабораториях и в производстве животноводческой продукции.

Сторонники поддерживают развитие терапевтического клонирования в целях получения тканей и целых органов для лечения пациентов, которые в противном случае не могут получить трансплантаты, чтобы избежать необходимости применения иммуносупрессивных препаратов, а также предотвратить последствия старения. Защитники репродуктивного клонирования считают, что родители, которые не могут в противном случае иметь потомство, должны получить доступ к технологии.

У противников клонирования есть опасения по поводу недостаточно развитой технологии, чтобы считать ее безопасной, склонности к злоупотреблению (что приводит к генерации людей для заготовки органов и тканей) и опасения о том, как клонированные люди могли бы интегрироваться с семьями и с обществом в целом.

Религиозные группы разделились, некоторые выступают против этой технологии, как узурпации места Бога, утверждая, что эмбрионы используются для уничтожения человеческой жизни; другие поддерживают потенциальные выгоды терапевтического клонирования для спасения жизни.

Защитники животных выступают против клонирования животных из-за того, что они страдают от пороков, прежде чем умереть, и хотя продукты питания из клонированных животных были одобрены FDA в США, его использование отвергают группы, обеспокоенные пищевой безопасностью.

Клонирование вымерших и находящихся под угрозой исчезновения видов

Клонирование, или, точнее, реконструкция функциональной ДНК вымерших видов было мечтой на протяжении многих десятилетий. Возможные последствия этого были экранизированы в романе 1984 г. «Карнозавр» и романе 1990 г. «Парк Юрского периода». Надежды на спасение исчезающих и вымерших видов путем клонирования реализуются в виде медленного, но устойчивого прогресса. Лучшие современные методы клонирования имели среднюю долю успешных попыток 9,4% (до 25%) при работе со знакомыми видами, такими как мыши, а при клонировании диких животных, как правило, менее 1% успеха. Появились банки тканей, в том числе «Frozen Zoo» в зоопарке Сан-Диего, чтобы хранить замороженные ткани самых редких и находящихся под угрозой исчезновения видов в мире.

В 2001 г. корова по кличке Бесси родила клонированного азиатского гаура, находящегося под угрозой исчезновения, но теленок умер через 2 дня. В 2003 г. успешно клонировали бантенга, а затем 3 африканских диких кошек из талых замороженных эмбрионов. Эти успехи дают надежду, что подобные методы (с использованием суррогатных матерей другого вида) могут применяться для клонирования вымерших видов. Предвидя такую возможность, образцы тканей от последнего букардо (пиренейский козерог) были заморожены в жидком азоте сразу после того, как он умер в 2000 г. Исследователи также рассматривают возможность клонирования находящихся под угрозой исчезновения видов, таких как гигантская панда и гепард.

В 2002 г. генетики в музее Австралии объявили, что они дублировали ДНК сумчатого волка, который к тому времени вымер около 65 лет назад, с использованием метода полимеразной цепной реакции. Тем не менее, 15 февраля 2005 г. музей объявил, что он остановил проект после того, как испытания показали, что ДНК образцов слишком плохо деградировалась консервантом (этанол). 15 мая 2005 г. было объявлено, что проект «Сумчатый волк» будет возрожден, теперь с участием исследователей в Новом Южном Уэльсе и Виктории.

В январе 2009 г. впервые было клонировано вымершее животное, упомянутый выше пиренейский козерог. Это было сделано в Центре пищевых технологий и исследований Арагона, используя сохранившиеся замороженные ядра клетки из образцов кожи 2001 г. и яйцеклеток домашней козы. Вскоре после рождения козерог умер из-за физических дефектов в своих легких.

Одной из самых ожидаемых целей для клонирования когда-то был шерстистый мамонт, но попытки извлечения ДНК из замороженных мамонтов были неудачными, хотя совместная российско-японская команда работает в настоящее время в этом направлении. В январе 2011 г., по сообщениям Йомиури Шимбун, группа ученых во главе с Акирой Иритани из Университета Киото основывалась на исследованиях д-ра Вакаяма, заявив, что они извлекут ДНК из туши мамонта, которые хранились в российской лаборатории, и введут его в яйцеклетку африканского слона в надежде получить эмбрион мамонта. По словам исследователей, они надеялись произвести мамонтенка в течение 6 лет.

Ученые из Университета Ньюкасла и Университета Нового Южного Уэльса объявили в марте 2013 г., что совсем недавно вымершие реобатрахусы будут предметом клонирования в попытке воскресить вид.

Многие из таких проектов «оживления» описаны в проекте Revive and Restore Project фонда Long Now Foundation.

Продолжительность жизни

После восьмилетнего проекта, связанного с использованием новаторской техники клонирования, японские исследователи создали 25 поколений здоровых клонированных мышей с нормальной продолжительностью жизни, демонстрируя, что клонам не свойственна более короткая продолжительность жизни по сравнению с естественно родившимися животными.

В популярной культуре

В статье, опубликованной 8 ноября 1993 г. в Time, клонирование изображалось в негативном ключе, изменяя Создание Адама Микеланджело, изображая Адама с пятью одинаковыми руками. В выпуске Newsweek 10 марта 1997 г. также критиковалась этика человеческого клонирования с графическим изображением одинаковых младенцев в стаканах.

Клонирование является повторяющейся темой в различных произведениях современной научной фантастики, начиная от действия в таких фильмах, как «Парк Юрского периода» (1993 г.), «6-й день» (2000 г.), «Обитель зла» (2002 г.) и «Остров» (2005 г.), в комедиях, таких как фильм Вуди Аллена 1973 г. «Спящий».

Научная фантастика использует клонирование, чаще всего и особенно клонирование человека, из-за того, что оно поднимает спорные вопросы идентичности. В романе Олдоса Хаксли «О дивный новый мир» (1932 г.) клонирование человека является основным сюжетом, который не только управляет историей, но также заставляет читателя критически мыслить о том, что означает идентичность. Эта концепция была пересмотрена 50 лет спустя в романах К.Д. Черри «40000 на Геенне» (1983 г.) и «Сытин» (1988 г.). В романе 2005 г. Кадзуо Исигуро «Никогда не отпускай меня» сюжет сконцентрирован на клонах человека и рассматривает этику практики. Еще одна книга, которая воплощает идеи клонирования, это «Дом скорпиона», которая исследует права клонов человека и извлечение органов глазами клона. Короткий роман «Содержит Бога» С.М. Васи Хайдера также рассматривает идеи клонирования, этики, похоти и других вопросов, вращающихся вокруг темы, подчеркивая идею, что создание жизни дает людям ложное чувство божественности. Последствия использования клонов, чтобы заменить умерших близких, рассматриваются в нескольких художественных произведениях. В романе «Двойная личность» Маргарет Питерсон Хаддикс главная героиня обнаруживает, что она - клон своей покойной старшей сестры. «Количество» - это пьеса 2002 г. английского драматурга Кэрил Черчилль, в которой рассматривается вопрос о клонировании человека и личности, особенно природы и воспитания. История разворачивается в недалеком будущем и строится вокруг конфликта между отцом (Сэлтер) и его сыновьями (Бернар 1, Бернар 2 и Майкл Блэк), двое из которых являются клонами первого. Пьеса «Количество» была адаптирована Кэрил Черчилль для телевидения, в ко-продукции компаний BBC и HBO Films. В ролях снялись Рис Айфэнс и Том Уилкинсон, фильм был показан на канале BBC Two 10 сентября 2008 г.

Повторяющаяся подтема фантастики о клонировании - это использование клонов в качестве способа обеспечения органов для трансплантации. Роман 2005 г. Кадзуо Исигуро «Не отпускай меня» и киноадаптация 2010 г. основаны на альтернативной истории, в которой клонированные люди создавались с единственной целью обеспечения донорских органов для людей, рожденных естественным образом, несмотря на то, что они полностью разумны и обладают самосознанием. Фильм 2005 г. «Остров» вращается вокруг подобного сюжета, за исключением того, что клоны не знали о причине их существования. В футуристическом романе «Дом Скорпиона» клоны использовались для выращивания органов для их богатых «хозяев», а главный герой был полным клоном.

Использование клонирования человека в военных целях также были исследовано в ряде работ. В фильме «Звездные войны» изображается клонирование человека в «Войнах клонов», «Звездные войны: Эпизод II: Атака клонов»» и «Звёздные войны: Эпизод III: Месть ситхов» в виде Великой Армии Республики, армии клонированных солдат. Расширенная Вселенная также имеет множество примеров клонирования, в том числе трилогию Трауна, руку дилогии Трауна и массовая информация эпохи Войн Клонов.

Эксплуатация человеческих клонов для опасной и нежелательной работы была рассмотрена в британском научно-фантастическом фильме 2009 г. «Луна». В футуристическом романе «Облачный атлас» и последующем фильме одна из сюжетных линий фокусируется на генной инженерии. Клон-фабрикатСонми-451, одна из миллионов, выращенных в искусственной маточной цистерне, призвана служить с самого рождения. Она является одной из тысяч клонов, созданных для ручного и эмоционального труда. Сонми работает официанткой в ресторане. Позже она узнает, что единственный источник пищи для клонов, так называемое «мыло», получен из самих клонов.

В комедии «Множественность» человек клонирует себя 3 раза с помощью генетика.

Клонирование было использовано в художественной литературе как способ воссоздания исторических деятелей. В романе 1976 г. «Мальчики из Бразилии» Айры Левина и его киноадаптации 1978 г., Йозеф Менгеле использует клонирование для создания копий Адольфа Гитлера. В романе Анатолия Кудрявицкого «Парад зеркал и отражений» главной темой является клонирование умершего советского премьера Юрия Андропова.

В аниме «Некий научный рейлган» Микото Мисака, эспер 5 уровня, был клонирован в коммерческом масштабе более 20000 раз для исследовательских целей в возможности эспера 6 уровня. В другом сериале аниме/манга «Евангелион» клон человека является темой, настойчиво окружающей происхождение персонажа Аянами Рей.

В 2012 гг. было снято японское телешоу «Двойник». Главная героиня истории, Марико, является женщиной, изучающей охрану младенчества в Хоккайдо. Она всегда сомневалась в любви своей матери, которая совсем не была похожа на нее и умерла девять лет назад. Однажды она находит некоторые вещи своей матери в доме родственника и направляется в Токио, чтобы искать правду о своем рождении. Позже она узнала, что она - клон.

Технология также фигурирует в серии игр Halo, в частности, технология, известная как «флэш-клонирование», в которой нестабильной клон человека создается в невероятно короткий промежуток времени. Флэш-клонирование используется UNSC, чтобы похитить маленьких детей для введения в военную программу SPARTAN-II, которые тайно заменялись флэш-клонами, умирающими в течение короткого промежутка времени, чтобы гарантировать, что никто не ищет детей. Действие онлайн-игр MMORPG EVE и FPS DUST 514 происходит в далеком будущем, где все персонажи являются клонами; в момент смерти, состояние мозга человека отображается, передается и применяется к «пустому» клону на станции или объекте на некотором расстоянии.

В телесериале 2013 г. «Темное дитя» клонирование используется в качестве научного исследования поведенческой адаптации клонов.

Биологическая безопасность
Обсуждаются вопросы биологической безопасности клонирования человека. Такие как: долгосрочная непредсказуемость генетических изменений, опасность утечки технологий клонирования в криминальные или/и международные террористические структуры.
Законодательство о клонировании человека
В некоторых государствах использование данных технологий применительно к человеку официально запрещено - Франция, Германия, Япония. Эти запреты, однако, не означают намерения законодателей названных государств воздерживаться от применения клонирования человека в будущем, после детального изучения молекулярных механизмов взаимодействия цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра соматической клетки-донора, а также совершенствования самой техники клонирования.
1996-2001
Единственный международный акт, устанавливающий запрет клонирования человека, - Дополнительный Протокол к Конвенции о защите прав человека и человеческого достоинства в связи с применением биологии и медицины, касающийся запрещения клонирования человеческих существ, который подписали 12 января 1998 г. 24 страны из 43 стран-членов Совета Европы (сама Конвенция принята Комитетом министров Совета Европы 19 ноября 1996 г.). 1 марта 2001 г. после ратификации 5 странами этот Протокол вступил в силу.
2005
19 февраля 2005 г. Организация Объединённых Наций призвала страны-члены ООН принять законодательные акты, запрещающие все формы клонирования, так как они «противоречат достоинству человека» и выступают против «защиты человеческой жизни». Декларация ООН о клонировании человека, принятая резолюцией 59/280 Генеральной Ассамблеи от 8 марта 2005 г., содержит призыв к государствам-членам запретить все формы клонирования людей в такой мере, в какой они несовместимы с человеческим достоинством и защитой человеческой жизни.
В ходе дискуссии на уровне ООН рассматривалось несколько вариантов декларации: Бельгия, Британия, Япония, Южная Корея, Россия и ряд других стран предлагали оставить вопрос о терапевтическом клонировании на усмотрение самих государств; Коста-Рика, США, Испания и ряд других выступили за полный запрет всех форм клонирования.
Уголовная ответственность
В настоящее время в мире активно развернулся процесс криминализации клонирования человека. В частности, такие составы включены в новые уголовные кодексы Испании 1995 г., Сальвадора 1997 г., Колумбии 2000 г., Эстонии 2001 г., Мексики (федеральный округ) 2002 г., Молдовы 2002 г., Румынии 2004). В Словении соответствующая поправка в УК внесена в 2002 г., в Словакии - в 2003 г.
Во Франции дополнения в Уголовный кодекс, предусматривающие ответственность за клонирование, были внесены в соответствии с Законом о биоэтике от 6 августа 2004 г.
В некоторых странах (Бразилия, Германия, Великобритания, Япония) уголовная ответственность за клонирование установлена специальными законами. Так, например, Федеральный закон ФРГ о защите эмбрионов 1990 г. называет преступлением создание эмбриона, генетически идентичного другому эмбриону, происходящему от живого или мертвого лица.
и т.д.................

Клонирование – это такой процесс, при котором генетически идентичная копия производится путем бесполого размножения. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека. Есть два широко обсуждаемых типа человеческого клонирования: терапевтическое клонирование и репродуктивное клонирование.

Термин «клон» ввел в 1963 году Дж. Б. С. Холдейн, выдающийся шотландский биолог, в своей речи, озаглавленной «Биологические возможности для человека видами на ближайшие десять тысяч лет».

По заказу 57-летней американки Бернанн Маккини в южнокорейской клинике произвели клонирование собаки.

Историю клонирования человека можно проследить от 1880-х годов, когда ученые пытались доказать, как работает генетический материал в клетках.

Что генетический материал не теряется во время деления клетки продемонстрировал Ханс Dreisch на клонировании морских ежей, разделяя две клетки и выращивая их самостоятельно. В 1902 году Ганс Spemman повторяет тот же процесс на саламандрах.

Очень трудно проследить хронологию клонирования растений, из-за того, что такое клонирование растений тысячи лет практикуется как людьми, так и в самой природе.

Клонирования человека — За и Против

О клонировании человека, заговорили, когда шотландские ученые института Рослина создали знаменитую овцу Долли. Это вызвало во всем мире интерес и озабоченность.
Клонирование не так далеко от процедур, как экстракорпоральное оплодотворение, где оплодотворение яйцеклетки происходит в лаборатории и затем переносится в матку.

Экстракорпоральное оплодотворение, как правило, требует извлечения из множества клеток и может производиться несколько раз, чтобы сработать, если оно вообще сработает и даст результат. Это может также привести к многоплодной беременности.

Клонирование является лишь еще одной альтернативой для воспроизводства потомства и в отличие от ЭКО, оно занимает очень мало клеток и срабатывает с первого раза, что для беременности делает его более эффективным способом размножения.
Животные, в настоящее время клонированные, имеют генетически максимально желательные качества. Исследования также проводятся на клонирование исчезающих видов и мертвых животных.

В 2009 году представитель вымерших видов животных — Пиренейский буйвол был клонирован, однако, жил только в течение 7 минут, прежде чем стать вымершим еще раз.

Как происходит клонирование человека

Клонирование человека является производством генетической копии какого-то другого человека. Ядро, или центральная часть клетки, содержит большую часть своего генетического материала.
В клонировании, ядро клетки тела (например, клетки кожи) используется для замены ядра неоплодотворенной яйцеклетки. При активации эмбриона создается клон, который является двойником человека, от которого ядро было взято.

В зависимости от того, что мы хотим получить, клонирование называется «репродуктивным» или «терапевтическим», однако первоначальный метод получения клона был тем же самым.
Клонирования «Репродуктивное» будет происходить, если передать клон в тело женщины и позволить ему родиться. «Терапевтическое» клонирование может произойти, если целью было уничтожить его ради получения частей.

Части являются в центре эмбриона, который умрет, когда эти клетки будут извлечены. Клетки могут затем быть использованы в исследованиях по пересадке для тех, у кого есть определенные заболевания. Стволовые клетки являются универсальными клетками, которые производят видовые клетки, необходимые конкретному пациенту.

Есть, однако, и другие источники стволовых клеток, которые не связаны с эмбрионами, например, взрослого костного мозга, пуповины или сохранены при рождении.
Помимо успешных попыток клонирования различных видов животных, 20-й век ознаменовался также некоторыми из основных достижений в области генеалогии. Успешная расшифровка кода ДНК в 1968 году стала основным стимулом для очень стремительного развития клонирования человека.

В 1988 году геном человека, геном Homosapiens, хранящийся в 23 парах хромосом, был расшифрован. При существующем положении вещей наука прекрасно двигалась в направлении развития человеческого клона.
Серьезный удар пришел в виде Закона 2009 года о запрещении клонирования человека, который считает клонирование — незаконным, неэтичным и аморальным действием.

Против клонирования людей пришли мнения из научного сообщества, которые не были удовлетворены результатами клонирования животных, а также религиозные общины, которые считают клонирование человека вмешательством в человеческую жизнь и продолжение рода.
Это краткая история клонирования человека, охватывает период около 120 лет. По состоянию на 2009, когда клонирование человека стало считаться незаконной деятельностью в 23 странах.

Братство ученых и исследователей надеются, что клонирование человека будет легализовано в ближайшее время, после чего они смогут вернуться в свои лаборатории, и продолжить эксперименты, связанные с прежними исследованиями.