Top

Вначале была мышь…

 

 

Начало новой эры биотехнологий принято отсчитывать с 5 июля 1996 года – дня рождения легендарной овечки Долли.
Но мало кто знает, что шотландские Долли и Полли, иранский теленок Бована, американская кошка Копи Кэт, белорусская трансгенная «Союзная коза», техасский олень Дьюи, калифорнийские хорьки Либби и Лилли, верблюдица Инджаз, появившаяся на свет в Дубаи — все они были позже. Гораздо позже…

ВНАЧАЛЕ БЫЛА МЫШЬ

Эдинбург. Шотландия. 1996 год
Долли появилась на свет 5 июля 1996 года в Рослинском институте города Эдинбурга. Новорожденному ягненку под кодовым номером 6ЛЛ3 дали имя Долли — в честь певицы Долли Партон.
Своим появлением на свет Долли была обязана группе ученых-эмбриологов, которую возглавляли Ян Вилмут и Кейт Кэмпбэлл.
Рождение Долли держали в секрете почти восемь месяцев. Мир узнал про нее только 27 февраля 1997 года. Журнал «Nature» опубликовал фотографию овечки на обложке и посвятил ей огромную статью. Рождение Долли там было названо чудом. Британская «Daily Mail» тут же отозвалась газетным материалом под заголовком «Это чудо или чудовище?»
Ученые назвали это событие «биологическим эквивалентом преодоления сверхзвукового барьера». Еще бы! Ведь появление Долли символизировало начало новой эры в биологии – эры клонирования.

Справка:
В переводе с греческого «клон» (klon) – это веточка или черенок. Клонирование – получение генетически идентичных живых организмов бесполым путем. Этот биотехнологический способ принципиально отличается от искусственного оплодотворения. При искусственном оплодотворении «ин витро», то есть, в пробирке, соединяются две половые клетки: мужская и женская. При клонировании в яйцеклетку с удаленным ядром пересаживается ядро другой клетки. Пол так называемого ядерного донора при этом не имеет значения.

У овечки Долли было три мамы. От первой мамы породы «отландская черномордая взяли яйцеклетку. От второй мамы породы финский дорсет было получено клеточное ядро. Третья мама выносила и родила будущую знаменитость. А вот отца у овечки Долли не было…
Долли была точной генетической копией своей второй мамы. И она была единственной удавшейся попыткой. Из 277 реконструированных яйцеклеток только 29 достигли стадии морулы и бластоцисты, то есть, первого этапа эмбрионального развития. И только один эмбрион из этих почти трех десятков оказался способным к развитию до рождения.

Но самым удивительным было то, что развитие этого эмбриона обеспечило клеточное ядро, которое авторы эксперимента взяли из соматической клетки.

Справка:
Организм любого живого существа, кроме вирусов и простейших, состоит из двух типов клеток: половых и соматических.
Половые клетки, объединившись, способны дать начало целому организму. Они тотипотентны, что значит «всемогущи».
Соматические клетки участвуют в формировании тканей организма, у каждой из соматических клеток есть своя узкая специализация.
Клетки эмбриона на первом этапе еще владеют всей генетической информацией и являются тотипотентными. Но по мере роста эмбриона клетки становятся специализированными, в них отключаются все лишние функции.

«В случае с Долли произошла поразительная вещь, которую никто пока до конца не объяснил. Когда ДНК из взрослой специализированной клетки переместили в яйцеклетку, все гены вновь включились. Часы программы установились на ноль. Создались условия для развития эмбриона».
Академик Рэм Викторович Петров

Успех шотландских ученых стал мировой сенсацией. Ведь прежде все эксперименты по клонированию проводили только с эмбриональными клетками.
С эмбриональными клетками экспериментировали поначалу и создатели Долли Ян Вилмут и Кейт Кэмпбэлл.
Их совместная работа началась в 1990 году. Тогда Ян Вилмут, уже будучи профессором Рослинского института, привлек к своим исследованиям 36-летнего английского эмбриолога Кейта Кэмпбэлла, работавшего в Кембридже. Первый успех к ним пришел в 1995 году, когда удалось получить двух уэльских горных овец Меган и Морэг, клонированных из эмбриональных клеток.
Кстати, и в этой работе, и в случае с Долли Вилмут и Кэмпбэлл использовали метод электростимуляции: первый электроразряд применялся для слияния яйцеклетки и донорского ядра, второй электроразряд был необходим для запуска дробления клетки.
Ян Вилмут до сих пор считается автором этого метода и даже получил на него патент. Хотя на самом деле электростимулируемое слияние клеток было разработано в Пущинском институте биофизики Академии Наук СССР еще в 1984 году. А спустя два года, в 1986-ом — за девять лет до уэльских овечек и за десять лет до Долли — в Пущино был проведен первый успешный эксперимент по клонированию млекопитающих методом электростимуляции. Этот удачный эксперимент назывался мышь Машка.

Из истории клонирования
В 1938 году немецкий эмбриолог Нобелевский лауреат Ханс Шпеман задумал совершенно фантастический эксперимент с тритонами. Он собирался взять ядро соматической клетки и перенести ее в яйцеклетку с удаленным ядром. Но в то время еще не была отработана техника энуклеации – удаления ядра. И не существовало методики переноса донорских ядер. Поэтому замысел Шпемана не был осуществлен.

Пущино. СССР. 1986 год
Мышь Машка родилась в Пущинском институте биофизики Академии Наук СССР в начале 1986 года. Она была представительницей лабораторной линии мышей-альбиносов. У нее, как и у овечки Долли, тоже было три мамы. А создателями Машки были физиолог Левон Михайлович Чайлахян, профессор Борис Николаевич Вепринцев, Татьяна Свиридова-Чайлахян и Владимир Афанасьевич Никитин.
Результаты своих экспериментов советские исследователи опубликовали в пятом выпуске академического журнала «Биофизика». Статья называлась «Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии». В ней, в частности, была подробно описана методика экспериментов. Вплоть до конструкции микропипеток, которыми извлекались клеточные ядра, и конструкции электродов, через которые подавался ток.
Но еще до публикации в «Биофизике», авторы отправили свою статью в журнал «Nature». Письмо было адресовано одному из членов редколлегии – знакомому профессора Вепринцева. Однако британский ученый никак не отреагировал на сообщение российских коллег. Статья о выдающемся открытии советских биологов так и не попала на страницы журнала «Nature».
А через десять лет случилась Долли. И тот же «Nature» назвал Долли первым клонированным млекопитающим, а также научной сенсацией и новой эрой биотехнологий…

Когда стали известны подробности клонирования Долли, и в частности то, что для слияния клеток был использован метод электростимуляции, директор Пущинского Института теоретической и экспериментальной биофизики Левон Михайлович Чайлахян пытался несколько раз поставить вопрос о нашем приоритете в исследованиях по клонированию млекопитающих. Однако Академия Наук в битву за приоритет вступить отказалась.
Впрочем, в этом не было ничего удивительного, Академия Наук никогда особого интереса к клонированию не проявляла. Еще в 1986 году после первого в мире удачного эксперимента по клонированию млекопитающих, Чайлахян обратился с официальным письмом к вице-президенту Академии Наук. В письме было сказано о необходимости развития в нашей стране исследований в области клонирования и о том, что Левон Михайлович готов возглавить группу специалистов на общественных началах. Однако Академия Наук ему в этом отказала. Работы мирового уровня не получили своего продолжения и фактически были полностью свернуты в 1987 году.

Вопрос о приоритете российских ученых в деле клонирования млекопитающих за эти годы поднимался неоднократно. Но дальше обсуждения этой ситуации в прессе дело не шло. В одной из таких полемических статей было высказано предположение, что российская наука не может претендовать на приоритет, поскольку мышь Машка и овечка Долли – открытия разного масштаба.

«Это занятная работа, но от нее до того, что сделали англичане – дистанция большого размера»
Юрий Александрович Чизмаджаев, электрохимик, мировой авторитет в области электрослияния клеток

К тому же Машка, в отличие от Долли, была клонирована из эмбриональной клетки, а не из соматической. Впрочем, из какой именно клетки была клонирована Долли, до сих пор не вполне ясно…

Из истории клонирования
В 1948 году советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки ядер в яйцеклетки лягушки. Статью, написанную им по материалам этих экспериментов, Лопашов направил в «Журнал общей биологии» в июне 1948 года. Но опубликовать ее не успели. Поскольку через два месяца в августе состоялась печально известная сессия ВАСХНИЛ, на которой генетика была объявлена лженаукой.

Эдинбург, Шотландия. 1997 год.
Генетический материал для Долли был получен из клеток молочной железы овцы породы финский дорсет, умершей за три года до начала эксперимента. Ее клетки хранились в жидком азоте.
Клетки молочной железы являются соматическими, то есть, специализированными, а не тотипотентными. Но в данном случае донорские клетки могли быть и не дифференцированными.

Дело в том, что покойная овечка была… беременной. А при беременности некоторое количество фетальных клеток – стволовых клеток зародыша – попадает в систему циркуляции крови. И, соответственно, разносятся по всему организму млекопитающего. Фетальные клетки по сути своей являются тотипотентными. Всемогущими.
Эта возможная ошибка шотландских эмбриологов – создателей Долли – дала повод некоторым ученым заявить о том, что результаты эксперимента были подтасованы. В фальсификации при этом обвиняли только Яна Вилмута, хотя над созданием овечки работала большая группа биологов.

Почему все упреки достались одному Вилмуту? Может быть, потому что и вся слава, по большому счету, досталась ему одному.
Например, статью для журнала «Nature», в которой были изложены результаты эксперимента, подписали пять авторов. Имя Яна Вилмута стояло первым в этом списке. Вторым значился Кейт Кэмпбэлл. А вот Билл Ритчи и Карен Майкок – два сотрудника Рослинской лаборатории, которые выполнили всю техническую работу и полностью отвечали за манипуляции с клетками и эмбрионами, — вообще не вошли в список авторов.
Ян Вилмут получил также почетный рыцарский титул и право называться «отцом овечки Долли».

Из истории клонирования
В 1952 году американские эмбриологи Роберт Бриггс и Томас Кинг провели ряд экспериментов с леопардовыми лягушками. В качестве ядерных доноров они использовали клетки бластул – эмбрионов первого этапа развития. Но не смотря на то, что эмбриональные клетки являются тотипотентными, то есть, способны дать начало целому организму, Бриггсу и Кингу не удалось получить полноценных амфибий. Зародыши доживали только до стадии головастика, а дальше прекращали свое развитие. Кроме того, почти все клонированные личинки имели какие-либо дефекты. Тем не менее, Роберт Бриггс и Томас Кинг вошли в историю науки, как первооткрыватели метода пересадки ядер.

Эдинбур, Шотландия. 1997 год.
В 1997 году, вскоре после публикации в журнале «Nature» статьи про овечку Долли, пути Вилсона и Кэмпбэлла разошлись. Вилмут, продолжая работу в Рослинском институте, стал научным консультантом компании «Geron Bio-Med» и получил патент на процедуру клонирования животных методом электрослияния клеток, а также право на использование всех животных, полученных этим методом.
А Кэмпбэлл уволился из Рослинского института и ушел в частную компанию при Эдинбургском университете.
В 1998 году Кейт Кэмпбэлл клонировал овечку Полли. Поли была создана тем же способом, что и Долли, за одним исключением: в ее геном был встроен человеческий ген. В результате молоко Полли содержало большое количество определенного белка – 9 фактора свертывания крови человека, необходимого для лечения гемофилии.
Полли была первым трансгенным животным с человеческим геном.

Справка:
Трансгенные организмы – это живые организмы, в геном которых искусственно введен ген другого живого организма. Трансгенная ДНК передается по наследству по законам Менделя.

Последней совместной работой Яна Вилмута и Кейта Кэмпбэлла была книга «Второй акт творения: Долли и эпоха биологического контроля». После чего их творческий и научный союз распался. Что послужило тому причиной – неизвестно.
Высказывались предположения, что Кэмпбэлл был недоволен тем, что стоит вторым в списке авторов Долли, хотя им было выполнено две трети всей работы, а Вилмут лишь координировал весь проект и обучал коллег технологии пересадки клеточных ядер.
Но если даже Кэмпбэлл и был недоволен несправедливым распределением почестей и славы, то, по крайней мере, он никогда не говорил об этом в печати. И не участвовал в громком судебном процессе, который был возбужден против Яна Вилмута сотрудником Рослинского института Примом Сингхом.

Из истории клонирования
Первый трансгенный живой организм был создан в 1973 году сотрудниками Стэнфордского университета Стэнли Коэном и Энни Чангом совместно с биохимиком Калифорнийского университета Гербертом Бойером. Ученые соединили ДНК вируса и бактерии, получив таким образом гибридную молекулу ДНК с двойной устойчивостью к антибиотикам.
Через год появилось первое трансгенное животное. Американский биолог Рудольф Яниш, работавший в тот момент в Кембридже, встроил в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40 (полиомавирус).
А первое трансгенное растение удалось создать только в 1983 году. Биологи вставили в молекулу ДНК картофеля ген тюрингской бактерии. Эта бактерия производила белок, смертельный для колорадского жука. С трансгенной картошки началась эра биотехнологий. И эра биологических мутантов. К 2000 году только в России было зарегистрировано восемьдесят пищевых продуктов – гибридов растений и животных.

Эдинбург, Шотландия. 2006 год
Молекулярный биолог Прим Сингх – выходец из Индии – хотя и работал в Рослинском институте под руководством Яна Вилмута, не принимал участие в создании Долли. В 2006 году Сингх был уволен с работы. Что послужило причиной этот увольнения – доподлинно неизвестно. Зато известно, что профессор Вилмут отказался урегулировать конфликт с Сингхом мирным путем и восстановить его в прежней должности. Тогда Прим Сингх подал в суд на «отца овечки Долли», обвинив его в незаконном увольнении, расовой дискриминации и присвоении идей.
Процесс прогремел на все Соединенное Королевство. Обвинения в расовой дискриминации были признаны необоснованными, но увольнение Сингха суд счел незаконным. А вот по третьему пункту обвинения о присвоении идей суд никакого решения не вынес. По той простой причине, что к требованиям Сингха не присоединились ни Кейт Кэмпбэлл, ни сотрудники лаборатории Билл Ритчи и Карен Майкок, ни остальные ученые, принимавшие участие в создании Долли и обойденные славой и почетом.
Тем удивительней было высказывание самого Яна Вилмута, прозвучавшее во время судебных слушаний. Вилмуту задали вопрос: «Верно ли утверждение: я не создавал Долли». И профессор Вилмут ответил: «Да».
В конце 2007 году Ян Вилмут был произведен в рыцари за научные заслуги. Спустя несколько дней – 5 января 2008 года – четыре бывших сотрудника Рослинского института, в том числе и Прим Сингх, направили королеве Елизавете II прошение с требованием лишить сэра Яна Вилмута почетного титула. В прошении упоминался судебный процесс двухлетней давности и говорилось, что сэр Ян – шарлатан, признавший свою вину.
И вновь Кейт Кэмпбэлл никак не отреагировал на нападки против своего бывшего коллеги и соавтора. И вновь никто из ученых-создателей Долли не примкнул к лагерю противников.
Не пожелала вмешиваться в это дело и королева Елизавета II.

Из истории клонирования
Первый успешно клонированный козел появился в 1999 году. Это был детеныш пиренейского горного козла. Его клонировали ученые из Испанской Сарагосы. Вторая клонированная коза появится только в 2007 году в Китае. А третья – Хана – в 2009 году в Иране.
Первую кошку создадут в Сан-Франциско в 2001 году. Ее назовут Копи Кэт, сокращенно Си-Си.
Через год появится первый клонированный кролик. Еще через год ученые создадут быка, мула и оленя. Олененок Дьюи родится в Техасе. Кстати, Техасский университет сегодня занимает первое место в мире по количеству клонированных животных.
В 2005 году в Сеульском Университете в Южной Корее появится первая в мире клонированная собака – щенок Афганской борзой Снуппи.
А хорьков Либби и Лили клонируют в 2006 году в Калифорнии.
Первую клонированную верблюдицу назовут Инджаз, что означает «достижение». Инджаз появится на свет в Объединенных Арабских Эмиратах в 2009 году.
Кто будет дальше? Время покажет.

Эдинбург. Шотландия. 2003 год
Овечка Долли умерла 14 февраля 2003 года. За свою недолгую жизнь она успела принести четырех ягнят: барашка Бонни и тройню.
Овечий век Долли оказался очень коротким. Обычно овцы живут по 11-12 лет. А Долли прожила всего лишь шесть. Но при этом она страдала заболеваниями, которые встречаются только у старых овец. Например, артритом. Некоторыми генетиками было высказано предположение, что при клонировании вместе с генами передается и биологический возраст.

«Попробуйте-ка убедить сорок тысяч генов, которые содержатся в клетке, что эта клетка принадлежит эмбриону, а не взрослой особи. Мы не знаем, как перепрограммировать гены, и здесь возможны сбои…»
Гарри Гриффин, шотландский эмбриолог

Генетической матери Долли было шесть лет. Если допустить, что Долли родилась уже шестилетней, то тогда все сходится. И ее биологический возраст в момент смерти соответствовал 12 годам.

Различные патологии клонированных животных – это проблема, преодолеть которую пока еще не удалось. Успешное клонирование сегодня – это скорее исключение, чем норма. Большинство реконструированных зародышей не развивается дальше морул и бластул. Из тех, кто преодолел первый барьер, больше половины умирает сразу же после рождения. Взрослого состояния достигают единицы, но и они не доживают до естественной старости. К тому же их короткая жизнь омрачена букетом болезней.
Тем не менее, клонирование одно из самых перспективных и интересных направлений в медицине и биологии. Причем, как репродуктивное, так и терапевтическое.

Справка:
Репродуктивное клонирование – искусственное воспроизведение точной копии любого живого существа.
Терапевтическое клонирование – то же самое, что и репродуктивное, но рост эмбриона ограничен 14 днями. Эмбриональные стволовые клетки, образующиеся в течение первых двух недель, способны в дальнейшем превращаться в специфические тканевые клетки отдельных органов.

С помощью репродуктивного клонирования, например, можно тиражировать наиболее ценных сельскохозяйственных животных. А можно спасать виды, находящиеся на грани уничтожения. Или даже возрождать давно вымерших животных. Вот, например, японские ученые из университетов Кинки и Тофу последние несколько лет занимаются воскрешением мамонта. Генетический материал они собираются получить из задних ног мамонта, который были обнаружен в Сибири. Вечная мерзлота сохранила ткани этого ископаемого. А в качестве суррогатной матери японские биологи собираются использовать самку индийского слона.
Еще одно из направлений репродуктивного клонирования –«увековечивание» домашних питомцев. Пионером коммерческого клонирования стала компания Genetic Savings and Clone из Сан-Франциско. В 2001 году там родилась первая в мире клонированная кошка Копи Кэт. Она была генетической копией умершей домашней любимицы Рэйнбоу.
Сегодня заказать точную копию своей любимой кошки можно и в России. Можно также «увековечить» любимую корову или поросенка. Кстати, корова под копирку стоит в три раза дешевле кошки. А вот клонировать собак оказалось гораздо труднее. Собаки пока получаются только у южно-корейских ученых.

Терапевтическое клонирование – это завтрашний день нашей медицины.
Медицина 21 века будет базироваться на двух основных процессах: на выращивании здоровой ткани из стволовых клеток и пересадке такой ткани на место поврежденной. А также замене больного органа здоровым.
Стволовые клетки дадут возможность лечить многие до сих пор неизлечимые заболевания. В первую очередь диабет, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, инфаркты, болезни почек, заболевания костей и крови.
Правда, на пути этих новых биотехнологий достаточно много как этических барьеров, так и законодательных.

Но зато трансгенная инженерия идет вперед семимильными шагами.
Трансгенные сорта растений, устойчивые к насекомым, гербицидам и вирусам, почти вытеснили с полей Америки, Канады и России традиционные овощи и злаки. Генномодифицированные картошка, соя и кукуруза обещают прокормить все население планеты, а также стать основным источником дешевых лекарств и материалов.
Трансгенные животные также уверенно спешат на помощь современной медицине. Кстати, первое лечебное – назовем его так – животное было создано в Белоруссии в 2007 году. Неофициально совместный проект российских и белорусских ученых назывался «Союзная коза». Целью проекта было встроить в ДНК козы человеческий ген, который отвечает за производство белка лактоферрина. Этот белок содержится только в женском молоке, он модулирует иммунитет грудного ребенка. Первых трансгенных коз, родившихся в Жодинском научно-практическом центре, назвали Лак1 и Лак2.
Сегодня генетически модифицированных животных создают во всем мире. В Подмосковных Дубровицах уже научились получать свиней, чьи органы совместимы с человеческими и будут использоваться для трансплантологии. А также коров, в молоке которых содержится инсулин.

Так кто же был первым: шотландские ученые или российские? Чей удачный эксперимент стал началом новой эры биотехнологий? Кому принадлежит приоритет в вопросе клонирования?

Метод электростимулируемого слияния клеток – безусловно, изобретение российских ученых. А вот что касается самого процесса клонирования…
Конечно, шотландская овечка Долли – первое млекопитающее, клонированное из соматической клетки взрослого животного. Но все-таки в начале была наша Машка!

 

Ссылка на фильм: http://tvkultura.ru/video/show/brand_id/20954/episode_id/537360/video_id/537360/viewtype/picture

 

Режиссер Татьяна Малова, художник Владимир Моренко, научный консультант кандидат биологических наук Татьяна Чайлахян.

В съемках фильма принимали участие Татьяна Чайлахян и профессор, доктор биологических наук Вячеслав Залманович Тарантул.

«Цивилизация», 2010 год.