Специалисты из Орегонского университета здоровья и науки под руководством Шухрата Миталипова сообщили об удачном опыте клонирования приматов. Пока, правда, удалось получить только клеточные линии эмбриональных стволовых клеток.
Однако не только важность, но и подлинность достижения американских биологов под руководством когда-то российского учёного на этот раз не вызывает сомнений.
Сообщество клеточных инженеров еще не успело оправиться от грандиознейшего скандала, разразившегося в феврале 2004 года в Южной Корее. Тогда Хван У Сук утверждал, что ему удалось вывести 11 клеточных линий из клонированного эмбриона человека.
Работу Миталипова и его коллег сопровождает публикация независимой группы из Монашского университета в Мельбурне. Австралийцы подтверждают, что представленные эмбриональные клетки получены путём клонирования.
Первоначально слово клон (от греческого «веточка, побег, отпрыск») стали употреблять для группы растений (например, фруктовых деревьев), полученных от одного растения-производителя, вегетативным (не семянным) способом. Эти растения-потомки в точности повторяли качества своего прародителя и служили основанием для выведения нового сорта (в случае полезности их свойств для садоводства). Позже клоном стали называть не только всю такую группу, но и каждое отдельное растение в ней (кроме первого), а получение таких потомков — клонированием.
Наибольшее внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии.
Различают полное и частичное клонирование организмов. При полном воссоздаётся весь организм целиком. Это так называемое репродуктивное клонирование. Оно предполагает, что в результате получается целый организм. Кроме научных задач оно может применяться для восстановления исчезнувших видов или сохранение редких, и в других целях.
При частичном клонировании воссоздаются лишь те или иные ткани и органы живого существа. Одно из перспективных применений клонирования тканей — клеточная терапия в медицине. Такие клетки могли бы компенсировать недостаток и дефекты собственных тканей организма и не отторгаются при трансплантации. Это так называемое терапевтическое клонирование. Терапевтическое клонирование предполагает, что в результате намеренно не получается целого организма. Его развитие останавливают заранее, а получившиеся клетки используют для выработки нужных тканей или других биологических продуктов.
Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери. При этом получается клетка, аналогичная зиготе, получающейся в результате слияния двух половых клеток.
Поскольку подобная работа сопряжена с серьезными моральными проблемами, разрешить которые пока не удалось, исследования по клонированию человека запрещены в большинстве развитых стран.
В основе клонирования лежит идея об одинаковом генетическом потенциале всех клеток человеческого организма, кроме половых. Тем самым, поместив ядро любой клетки (в данном случае это была клетка кожи) в соответствующее микроокружение — яйцеклетку, — предварительно убрав оттуда её ядро, мы получим клетку с генетическим материалом клетки кожи и потенциалом к развитию как у зиготы. Если имплантировать её в матку матери, то можно даже добиться развития полноценного организма — это так называемое репродуктивное клонирование.
Впервые оно на практике было реализовано в 1977 году оксфордским эмбриологом Гордоном, получившем 60 клонов лягушек. Конечно, ситуация с амфибиями гораздо проще: их яйца развиваются во внешней среде и независимы от материнского организма.
У теплокровных все намного сложней.
сравнительно молодой метод лечения бесплодия. Впервые он был применён в Англии в 1978 году, хотя попытки предпринимались еще 200 лет назад.
Суть метода состоит в том, что яйцеклетка оплодотворяется и развивается вне матки и в нее переносится уже эмбрион (состоящий иногда лишь из нескольких клеток) для вынашивания ребенка. ЭКО зачастую рассматривается, как единственный способ завести ребенка для семей, в которых бесплоден мужчина.
После обследования женщине назначают специальные гормональные препараты, которые стимулируют рост и созревание нескольких фолликулов (а не одного-двух, как при обычном цикле). Это делается для того, чтобы иметь некоторый запас эмбрионов.
Затем женщине амбулаторно, под наркозом, производится пункция созревших фолликулов из яичников. Она выполняется иглой через влагалище под контролем УЗИ. Таким образом, получают несколько яйцеклеток. Далее необходимо получить сперму. Если мужчина здоров, эта процедура не вызывает трудностей.
Непосредственно ЭКО проводится врачами-эмбриологами в условиях эмбриологической лаборатории. Собственно оплодотворение проводят одним из двух способов: 1) инсеминация in vitro; 2) интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ICSI, ИКСИ). При первом, более простом способе к яйцеклеткам, которые находятся питательной среде, добавляют суспензию сперматозоидов. Сперматозоиды добавляют из расчета 100 - 200 тысяч на одну яйцеклетку. В течение 2-3 часов один из сперматозоидов проникает в яйцеклетку и тем самым оплодотворяет ее. При втором способе (ИКСИ) сперматозоид вводят в яйцеклетку «вручную» с помощью микрохирургических инструментов. ИКСИ используют при очень плохом качестве спермы, когда оплодотворение не может быть получено даже в чашке.
После проникновения сперматозоида яйцеклетка считается эмбрионом. Вероятность успешного оплодотворения 60-70 %. Эмбрионы содержат в искусственных условиях от 2 до 5 дней. За время инкубации эмбрион человека практически не увеличивается в размере, но количество клеток, его составляющих, возрастает многократно. Перенос эмбрионов в матку – самая простая процедура из всего метода. С помощью специального эластичного катетера 2-3 оплодотворенные яйцеклетки переносят в полость матки.
Беременность при ЭКО наступает в 20-25 % случаев. Поэтому сама процедура называется попыткой. Из наступивших беременностей родами заканчиваются в среднем 90%. В случае многоплодной беременности по желанию женщины выполняют редукцию –удаление ненужных эмбрионов.
Wikipedia
Для клонирования эта проблема была решена группой Вильмута в 1997 году, создавшей всемирно известную овечку Долли. Ядро для пересадки было заимствовано из эпителиальной клетки молочной железы взрослой овцы. Потом были мышь, корова, козёл, кошка, кролик, бык, мул, олень и даже собака.
Но получить клон приматов до сегодняшнего дня никому не удавалось. Скорее всего, это сопряжено с более высокой организацией зиготы этого отряда млекопитающих.
Несмотря на неудачи и разочарование коллег, даже одного из ведущих специалистов в области клонирования — Геральда Шатенна, пришедшего после более чем трехлетних попыток к выводу о невозможности клонирования приматов, профессор Миталипов продолжил свои эксперименты.
стволовые клетки выделяемые из ранних эмбрионов (а этапе бластоцисты или из полового зачатка 5-ти недельных эмбрионов) или тератокарциномы (опухолевой линии) in vitro. Они обладают рядом уникальных свойств, резко отличающих их от других клеток организма.
.Хотя концепция стволовой клетки была предложена Александром Максимовым в 1908 году для кроветворной ткани, статус большой науки эта область получила в последнее десятилетие ХХ века. Первая попытка лабораторного оплодотворения яйцеклетки млекопитающих датирована 1878 годом. Но лишь в 1959 году в США был получен первый кролик путем искусственного оплодотворения. Первые природные тотипотентные клетки человека оказались в руках экспериментаторов только в начале 60-х годов.
Уникальное свойство эмбриональных стволовых клеток — тотипотентность, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток, а также внеэмбриональным тканям (плацента, эмбриональные оболочки) и эмбриону в целом. Но большая часть исследователей считает ЭСК всё-таки плюрипотентны, т.к. на сегодняшний день ещё не удалось получить экстраэмбриональные ткани.
Кроме того, эмбриональная стволовая клетка отличается от других (взрослых) клеток тем, что, теоретически, для нее лимит делений неисчерпаем, и клетка может делиться бесконечно, но без образования злокачественной опухоли. Таким образом, второе важное свойство эмбриональных СК — фактическое бессмертие.
Итак, весьма заманчиво взять стволовую клетку, заставить ее пройти путь дифференцировки, получить из нее готовые ткани (органы) и пересадить их в живой организм. Какие же проблемы возникнут у экспериментатора на пути к осуществлению задуманного?
После того, как «выращен» трансплантат, возникает проблема иммунологической совместимости тканей трансплантата и реципиента. Каждый организм индивидуален и имеет набор генетических маркеров, по которым иммунная система распознает их: «свой» или «чужой».
Решить проблему антигенной несовместимости тканей можно двумя способами: либо внедряя гены будущего реципиента в культуру эмбриональных стволовых клеток на этапе выращивания органа (до сих пор этого никому не удавалось сделать), либо угнетая иммунную систему реципиента с помощью иммуносупрессоров. Последний метод имеет большое количество негативных последствий в связи с риском развития инфекционных осложнений, опухолеобразования и не гарантирует приживление трансплантата. Есть и третий вариант — пересадка трансплантата, который заведомо не столкнется с иммунной системой реципиента, например нейротрансплантация, успешно осуществляемая при болезни Паркинсона (преградой для иммунной системы служит гематоэнцефалический барьер).
Кроме того, у эбриональных стволовых клеток есть ещё одно негативное свойство - давать опухолевый рост при подсадке мышам с дефектной иммунной системой. И хотя работа антигенов тканевой совместимости в эмбриональной ткани снижена (что соответственно, будет давать менее выраженную реакцию отторжения при трансплантации), тем не менее вести речь о введении эмбриональных стволовых клеток следует только после их дифференцировки в специализированные ткани.
При этом ученые не выдвинули какой-либо новой идеи, они скорее продемонстрировали возможности современных клеточных технологий.
Залог успеха, судя по всему, — альтернативный метод визуализации ДНК для её удаления из яйцеклетки. Обычно для этого используется красители Хёхста и ультрафиолетовое освещение для стимуляции флуоресценции. Однако, по мнению Миталипова, и краситель, и ультрафиолет повреждают яйцеклетку. Вместо краски и ультрафиолета орегонские исследователи решили использовать аппарат Oosight, позволивший им наблюдать ядро в поляризованном свете — рутинная процедура для тех, кто работает с клеточными культурами.
Правда, процент выхода пока не сильно отличается от результатов шотландцев десятилетней давности.
Из 304 яйцеклеток Миталипову пока удалось выделить только 2 клеточные линии. И если ученые не говорят, что лежит в основе успехов и неудач, то многие отечественные биологи объясняли этот 1-процентный выход и раньше.
Специалисты по клонированию утверждают, что они могут воссоздать организм из любой соматической клетки, однако лучшие результаты пока не превышали 3%. Но именно таково среднее содержание стволовых и полустволовых клеток в тканях! Не исключено, что удачными именно оказываются лишь те эксперименты, в ходе которых источником генетического материала случайно, по сути, оказалось ядро стволовой клетки.
Что касается репродуктивного клонирования обезьян, то до него, по словам руководителя успешной научной группы, ещё очень далеко. Шухрат Миталипов рассказал Nature, что в апреле команда попыталась пересадить 77 эмбрионов в возрасте от 2 до 5 дней десятку суррогатных матерей. Однако ни одна из искусственных беременностей не закончилась рождением обезьяны. Одной из причин этого может быть то обстоятельство, что развитие плода и матери должны быть очень хорошо синхронизированы. И поскольку трудно точно выбрать самку, находящуюся на подходящей стадии её женского цикла, вероятность успеха очень мала.
В любом случае, тот успех, которого уже удалось достичь исследователям из Орегона, сам по себе является прорывом, полагают коллеги Миталипова из других исследовательских учреждений. Впрочем, достижение ученых уже в скором времени станет не только темой для обсуждения их коллег, но и многочисленных морально-правовых обществ, особенно в свете недавних рекомендаций экспертных органов ООН.
