Михаил Вейсман - Тайная жизнь тела. Клетка и ее скрытые возможности
Впрочем, опыты, произведенные чуть позже, пошатнули эту теорию. И виноваты в этом оказались… южноафриканские жабы. Английский биолог Гердон в 1962 году попробовал переиначить опыты. Он взял не зародышевые клетки, а уже «взрослые» и сформировавшиеся клетки, выстилающие внутреннюю часть кишечника жабы. Ядра икринок-яйцеклеток он удалял не хирургическим путем, а разрушал ультрафиолетовыми лучами. В принципе, можно сказать, что и его эксперименты провалились – из всех икринок только 1 % развился в половозрелые особи. Но тем не менее был доказан новый принцип – «взрослые» клетки можно «пробудить» и напомнить им об их потенциальных возможностях.
Затем Гердон вместе со своим коллегой Ласки стали выращивать клетки в пробирке – в питательной среде вне организма. Они брали клетки почек, легкого и кожи жаб и вживляли их в лишенные ядра яйцеклетки. Они даже изобрели новый, ступенчатый метод пересадки – сначала ядро подсаживали в одну яйцеклетку, а когда она развивалась до определенной стадии – извлекали и пересаживали в более «зрелую» икринку. При таких серийных пересадках им удалось вырастить несколько «клонированных» головастиков. Но, главное, было доказано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (а жаба в этом плане практически не отличается от человека) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.
Параллельно такие же эксперименты проводились с клетками крови – эритроцитами. Они дали примерно такие же результаты: часть эмбрионов удавалось вырастить до головастиков, но не более того. Получалось, что клонировать позвоночных теоретически можно, но только на стадии зародыша в раннем этапе развития.
Получалось, что главный постулат подтверждается – «взрослая» клетка животного может принадлежать только определенному типу ткани и теряет универсальные свойства, что сопровождается разрушением невостребованных ДНК. Но одновременно с этим были обнаружены так называемые «стволовые» клетки, которые отличаются от обычных меньшей дифференциацией – то есть они частично сохраняют способность видоизменяться. И именно эти клетки смогли обеспечить клонирование головастиков.
Глава 2. Мышки-первопроходчики
Успешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонировании эмбрионов млекопитающих, в частности мышей. Забегая вперед, скажем, что мышам это не очень понравилось – несмотря на то, что к середине семидесятых годов прошлого века биология и генетика млекопитающих были весьма основательны, ученые столкнулись с серьезными трудностями. В основном они были связаны с тем, что размер яйцеклетки у мыши в тысячу раз меньше, чем икринка жабы. Но даже это не смутило естествоиспытателей. Они научились удалять ядро из оплодотворенной яйцеклетки и вводить туда клеточные ядра ранних зародышей (о клетках кожи, крови и почках речь даже не заходила).
Спрашивается, а зачем вообще потребовалось мучить бедных подопытных животных? Что, у них были какие-то проблемы с оплодотворением? Конечно, нет. По сути, все эти эксперименты были направлены на то, чтобы «подсмотреть в спальню Бога», – понять, как именно зарождалась жизнь и можно ли повторить этот эксперимент в производственных масштабах?
Надо сказать, что на этот раз исследователи получили довольно ощутимый щелчок по носу – размножаться в пробирке мыши не захотели.
Правда, в 1977 году появилось сенсационное сообщение ученых Хоппе и Илменси о том, что они получили семь взрослых самок мышей. Они заявили, что им удалось не только клонировать мышек, но и задать им определенные свойства – пять мышек развивались по материнскому генотипу, а две – по отцовскому. Получалось, что они научились управлять наследственностью и могут, по желанию, закреплять на генном уровне те или иные наследуемые качества. Это открытие должно было стать прорывом в сельском хозяйстве, в селекции, ведь ранее для выведения породы с закрепленными особо ценными качествами требовались десятки лет работы.
Однако все это оказалось не более чем уткой.
Как только не пытались ученые повторить заявленный результат! Меняли стадию развития клетки-донора и яйцеклетки, использовали мужские и женские зародышевые клетки, изобретали новые методы и технологии, но мышки клонироваться категорически отказывались.
Положительным результатом стало только интенсивное развитие методологии и вывод, что для нормального развития зародыша необходим полный набор хромосом – как мужских, так и женских.
Ученые решили, что в отличие от амфибий (лягушек и жаб) млекопитающие (по крайней мере, мыши) отличаются тем, что их клетки теряют способность меняться на очень ранних стадиях развития. То есть дифференцируются практически с первых дней своего существования. Поэтому клонировать их, как головастиков, и не удавалось.
Каково же было их удивление, когда оказалось, что кролики, овцы и коровы в этом плане гораздо более податливей мышей! Клетки их зародышей «определяются» с тем, кем им быть, не на стадии двухклеточного зародыша, а чуть позже – на стадии 8-16 клеток. Именно так и появилась овечка Долли…
Но ее старшими братишками стали шесть живых кроликов, которые появились на свет, когда ядра 8-клеточных эмбрионов одной породы пересадили в лишенные ядра яйцеклетки кроликов другой породы. Фенотип (то есть набор хромосом) родившихся крольчат полностью соответствовал фенотипу кролика-донора.
Однако только шесть из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7 %) развились в нормальных животных. Это, конечно, был очень низкий выход, практически не позволявший рассчитывать на получение таким методом клона генетически идентичных животных.
Глава 3. Овца – как венец клонирования
Клонирование крупного рогатого скота (коров или овец) шло немного не так, как с мышами или кроликами. Первоначальную яйцеклетку выращивали не в пробирке, а в живом доноре. Овце (или корове) перевязывали яйцевод и вводили туда подготовленную клетку зародыша. Затем оплодотворенную яйцеклетку вымывали и «переселяли» в матку второго донора – овцы или коровы соответственно. Там клетка развивалась до рождения детеныша. От искусственного оплодотворения (не считая самого принципа замены ядер клеток) этот метод отличался именно тем, что позволял получать генетических двойников, чего никогда нельзя было достичь обычной селекцией. Ведь даже из 12 щенков или поросят в одном помете только несколько наследуют лучшие качества породы. Остальные – выбраковка.
Впрочем, в ходе первых опытов выбраковка была еще выше: из 463 клонированных зародышей удалось получить 92 живых теленка, и только семь из них оказались генетическими близнецами. Тем не менее общие принципы были сформулированы – клонирование яйцеклеток, при условии вынашивания детенышей живой «мамой», вполне возможно.
И тут пришла очередь овцы.
В ходе экспериментов ученые выяснили, что зародышевые клетки овцы сохраняют память о своих потенциальных возможностях даже на стадии 16-клеточного эмбриона. Первые три живые овечки получились из клона 8-клеточного зародыша, и они были абсолютно идентичны друг другу. Правда, прожили они недолго. Это вообще стало проблемой исследователей – ягнята вполне благополучно развивались в утробе матери, но в момент родов они чаще всего погибали. Ученые пришли к выводу, что «универсальность» клетки даже на стадии эмбриона все-таки имеет свои пределы, что не позволяет клону развиваться нормально.
И только в 1993–1995 годах была изобретена технология, которая позволила родиться пяти клонированным овечкам, две из которых дожили до восьми-девятимесячного возраста. Но Долли среди них не было.
Сенсационная статья, объявившая миру о рождении первого полноценного клона, дожившего до половой зрелости, была опубликована в начале 1997 года. Британский ученый Ян Уилмут навсегда обессмертил свое имя, сфотографировавшись с плодом своего труда – той самой овечкой Долли, судьба которой перевернула все наши представления о мире.
Революционным стало не просто долгожительство клона, но и сам способ его создания. Уилмут взял ядро клетки молочной железы овцы – до него это никто не смог осуществить – клетки плода и эмбриональные клетки. Донором стала шестилетняя овца породы «финн дорсет», находящаяся на последнем триместре беременности. Ядра клеток доноров пересаживали из эмбриона в эмбрион больше 20 раз – каждый раз останавливая развитие клеток на определенной стадии. Только такая кропотливая работа смогла дать нужный результат. Правда, из 277 реконструированных яйцеклеток удалось получить только одну живую овечку. Овца по кличке Долли развилась из реконструированной яйцеклетки, донором ядра которой была культивируемая клетка молочной железы овцы породы «финн дорсет», генетически она не отличалась от овец этой породы, но анализ ее ДНК совсем не совпадал с анализом овцы-«мамы».
