30 лет после овечки Долли: где все клоны?

Когда 30 лет назад появилась на свет овечка Долли - первое клонированное млекопитающее, - она стала одним из самых знаменитых животных в истории науки. Её рождение породило предсказания о фантастическом будущем, полном клонированных питомцев, клонированных людей и даже воскрешённых вымерших животных, таких как шерстистый мамонт. Но реальность клонирования оказалась гораздо сложнее. Сегодня клонирование - это не технология, которая просто позволяет "скопировать и вставить" живые существа. Вместо этого оно стало одним из множества инструментов биотехнологии.

Оно помогает учёным понимать болезни, поддерживать усилия по сохранению видов и разрабатывать новые подходы к управлению жизнью.

Как на самом деле работает клонирование

Большинство случаев клонирования животных выполняется с помощью метода под названием перенос ядра соматической клетки. При этом из тела животного берётся неполовая клетка (то есть не сперматозоид и не яйцеклетка), и из неё удаляется ядро (в котором содержится ДНК). В случае Долли клетка-донор была взята из молочной железы.

Затем из яичников другого животного берётся яйцеклетка, и из неё тоже удаляется ядро. Ядро из первой клетки вводится в яйцеклетку с помощью электрического импульса. Как только слитая яйцеклетка начинает развиваться в эмбрион, её имплантируют в матку суррогатного животного. Получившееся животное по ДНК почти идентично исходному донору.

Почему клонирование остаётся сложным даже десятилетия спустя

Несмотря на развитие технологий, клонирование млекопитающих по-прежнему малоэффективно. На каждый удачный клон приходится множество восстановленных эмбрионов, которые могут не развиться. Например, для Долли потребовалось 277 попыток. Клонирование по-прежнему требует специализированного оборудования, клеток-доноров, яйцеклеток и суррогатных беременностей, что делает его дорогим и трудным для широкого применения.

Главная сложность - не копирование ДНК. Гены - лишь часть того, что делает организм уникальным. На то, как животное растёт и ведёт себя, влияют также среда, развитие и опыт. Поэтому самое трудное - убедить узкоспециализированную взрослую клетку, например клетку молочной железы, "забыть" свою работу и вести себя как только что оплодотворённый эмбрион.

Это называется эпигенетическим перепрограммированием. Яйцеклетка должна сбросить химические инструкции, которые управляют тем, какие гены включены или выключены. Этот сброс часто оказывается неполным, поэтому многие клонированные эмбрионы не развиваются нормально.

Но исследования клонирования привели к ещё одному крупному прорыву. Учёные обнаружили, что они могут перепрограммировать взрослые клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Это взрослые клетки, которые ведут себя во многом как эмбриональные стволовые клетки, но не используются для создания целого организма. Вместо этого их можно вырастить в множество разных типов клеток.

Эти клетки позволили исследователям изучать болезни, испытывать новые лекарства и исследовать регенеративную медицину. Исследования клонирования показали, что специализированные клетки не закреплены навсегда - их можно биологически "переписать". Читайте также: Стволовые клетки звучат волшебно, но они не одинаковы. Вот что вам нужно знать

Где ещё сегодня применяется клонирование?

Некоторые животноводческие отрасли используют клонирование для воспроизводства животных с ценными качествами, такими как сильная генетика, высокая продуктивность или устойчивость к болезням. Однако клонирование не заменяет традиционное разведение. Вместо этого оно позволяет заводчикам воспроизводить уже желаемых животных. В Австралии сейчас возможно клонировать лошадь, и несколько знаменитых клонов участвовали в конном спорте по всему миру.

Такие страны, как Китай и США, предлагают коммерческое клонирование питомцев - кошек и собак. Известно, что звезда Бродвея Барбра Стрейзанд клонировала свою любимую собаку Саманту в двух новых щенков. Однако характеры новых клонов оказались иными, чем у оригинальной собаки, потому что они разделяли только ДНК, а не воспоминания или опыт.

В 2024 году исследователи в Китае впервые в мире клонировали макаку-резуса из-за её физиологического сходства с человеком. Надеялись, что это ускорит испытания лекарств. Однако защитники прав животных выразили этические опасения по поводу этих экспериментов, задавшись вопросом, оправданы ли страдания животного при низком уровне успеха и отсутствии немедленного практического применения.

Одно из самых многообещающих применений клонирования - помощь в восстановлении популяций исчезающих видов. В 2020 году учёные клонировали черноногого хорька, используя генетический материал, сохранённый от животного, погибшего десятилетия назад. Проект был направлен на увеличение генетического разнообразия в виде, переживающем резкое сокращение численности в США.

Может ли клонирование вернуть вымерших животных?

Идея возвращения вымерших видов захватила воображение публики, но научная реальность гораздо сложнее. Настоящий клон требует неповреждённого генома, подходящей яйцеклетки и близкородственного суррогатного вида. Для животных, исчезнувших тысячи лет назад, таких как шерстистый мамонт, это невозможно, поскольку древняя ДНК обычно повреждена. Вместо этого исследователи изучают подходы к обращению вспять вымирания утраченных видов (известное как де-вымирание), которые сочетают исследования древней ДНК с технологиями редактирования генов, такими как CRISPR. Читайте также: Что такое CRISPR - технология редактирования генов, получившая Нобелевскую премию по химии?

Вместо того чтобы воссоздавать вымершее животное в точности, учёные пытаются изменить его живых родственников, чтобы внести отдельные вымершие признаки. Например, будущее "похожее на мамонта" животное, скорее всего, будет отредактированным слоном, а не настоящим мамонтом.

Учёные также предупреждают, что возвращение вымерших признаков не восстанавливает автоматически экологическую роль вымершего вида. Животные существуют внутри сложных экосистем, а эти экосистемы могут больше не существовать в прежнем виде. Хотя клонирование может помочь восстановить утраченные гены в исчезающих популяциях, производство слишком большого числа генетически схожих животных может повысить их уязвимость к болезням.

Почему клонирование человека по-прежнему исключено

Несмотря на десятилетия предположений, клонирование человека так и не стало реальностью. Главное препятствие - безопасность. Клонирование животных по-прежнему имеет высокий процент неудач, и применение этой технологии к людям создавало бы неприемлемые риски для эмбрионов, суррогатных матерей и детей, рождённых через этот процесс.

Существуют также серьёзные этические опасения, включая вопросы об идентичности, согласии и потенциальной эксплуатации человеческих тканей и репродуктивных технологий. По этим причинам репродуктивное клонирование человека запрещено или строго ограничено во многих странах, включая Австралию.

С тех пор как 30 лет назад родилась Долли, то, что мы узнали благодаря её клонированию, улучшило исследования болезней, сельское хозяйство и охрану природы. Но клонирование всё ещё остаётся непростым, и оно продолжает поднимать вопросы о безопасности, регулировании и о том, стоит ли вообще заниматься некоторыми его применениями. Сатхана Душьянтхен не работает, не консультирует, не владеет акциями и не получает финансирования от какой-либо компании или организации, которая могла бы извлечь выгоду из этой статьи, и не сообщила о значимых аффилиациях помимо своей академической должности.

Источник