Текст книги "Секреты наследственности человека"

Автор книги: Сергей Афонькин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 24 (всего у книги 26 страниц)

За все надо платить

В США, например, замораживание клеток человека давно поставлено на поток. Обычно криоцентры действуют при крупных университетах и исследовательских институтах. Существуют и частные компании, которые предлагают свои услуги всем желающим. Заморозка одной ампулы с клетками обходится клиенту примерно в 200 долларов. Количество криоцентров и интенсивность их работы в нашей стране не так уж малы, как можно себе представить. В Москве существует банк растительных клеток и банк половых продуктов сельскохозяйственных животных. В Пущино – банк микроорганизмов. В Петербурге в институте цитологии РАН существует криокомплекс, где хранятся десятки клеточных линий и несколько сотен так называемых гибридом – производителей высокоспецифичных антител. Не вызывает сомнения, что в будущем число подобных центров будет только расти.

Криобиологическая деятельностью рубежом достаточно обширна. Во Франции, например, работает институт холода, где регулярно проводятся интернациональные международные конференции. Активно работает международная ассоциация криобиологов. Не счесть чисто прикладные организации, специализирующиеся на длительном хранении клеток и тканей. Дело это экономически выгодное. Однако для успешного развития подобной деятельности в нашей стране одного вложения денег явно недостаточно. Необходимо еще разработать специальные законы, объясняющие права и обязанности сторон. Представьте себе, что вы отдали на хранение свои собственные клетки, а они погибли. Кто возместит ваши потери, в каком объеме? Как это сделать? На все эти непростые вопросы необходимо искать ответы.

Криоконсервирование – область биологии быстро развивающаяся. В ближайшем будущем возможность заморозить образцы своих клеток и, тем самым, передать в далекое будущее вместе с ними все свои гены, наверняка будет доступна частным лицам. Только представьте себе, что вы живете уже в XXII веке, и при этом в криобанке хранятся клетки и гены ваших дедушек и бабушек, а также их родственников. Быть может, в то время такой материал будет представлять большую ценность не только лично для вас, но и для общества. Ведь уже ясно, что с помощью современных методов эмбриологии из некоторых отдельных клеток человека можно создать полную его копию.

Клонирование людей

Бомба Долли

В феврале 1997 г. на страницах газет и журналов всего мира замелькала фотография симпатичной овечки по кличке Долли. Это милое копытное преподносилась как очередная сенсация, своеобразная биологическая бомба, подложенная учеными под моральные и религиозные устои современной цивилизации. Первое клонированное животное! Точная генетическая копия своей матери! Разработана уникальная возможность копировать людей! Скоро производство гениев будет поставлено на поток! В XXI веке каждый сможет заказать себе брата-близнеца! Ученые опять пытаются вмешаться в божий промысел! Католическая церковь против! Генеральная ассамблея Всемирной Организации Здравоохранения считает клонирование людских индивидов этически неприемлемым! Президент Б. Клинтон запрещает использовать государственные средства для финансирования работ по клонированию человека!

Общественности было от чего всполошиться. В солидном научном журнале «Nature» биолог А. Уилмут и его сотрудники четко и кратко, всего на четырех страничках, описывали удачный эксперимент, в результате которого был получен вполне жизнеспособный ягненок, выращенный из одной-единственной клетки молочной железы овцы породы финн дорсет. Другими словами, у новорожденной овечки не было папы и она была точной копией своей матери, вернее даже и не матери вовсе, которая ее не рожала, а овцы – донора клетки, из которой произошла Долли. Выносила и произвела ее на свет шотландская черномордая овца, на которую Долли оказалась совсем не похожа. Возможно, публикация Уилмута и была рассчитана на определенную сенсационность (биологам ведь тоже нужна реклама своих достижений), поскольку описание почти аналогичных опытов, проделанных им в 1996 году, почему-то не вызвало столь бурной реакции прессы. Более того, история попыток копирования позвоночных насчитывала к тому времени уже не один десяток лет, а клонированием растений люди занимались, наверняка, с палеолита.

Проблема тотипотентности

В самом деле, получением точных генетических копий организмов с легкостью занимается на своих шести сотках любой огородник, размножая клубнику усами, а черную смородину отводками. Подавляющее большинство растений способны размножаться вегетативным способом, и ни у кого этот факт не вызывает удивления – он слишком для нас привычен, чтобы стать поводом для сенсаций. Более того, в лаборатории почти любую изолированную и лишенную жесткой оболочки растительную клетку можно простимулировать к делению. В результате сначала образуется что-то вроде бесформенного недифференцированного нароста (каллуса), из которого потом образуется маленькое растеньице. Разумеется, производить морковку для винегрета таким экзотическим способом никто не собирается, а вот, к примеру, выращенные из пыльцы гаплоидные (то есть не с двойным, а с одинарным набором хромосом) растения имеют большое значение для генетики и селекции!

Подобные опыты говорят о том, что все клетки растения сохраняют так называемую тотипотентность. Это означает, что практически каждая из них может дать начало новому организму. Отсюда, кстати, и великолепно развитая у растений способность к регенерации. Возможно, подобные фокусы свойственны растениям потому, что у них не так много специализированных тканей и органов, да и те разнятся между собой лишь устройством клеточной стенки, за которой скрывается более-менее однотипное содержание.

Клетки животных, по сравнению с растениями, гораздо более специализированны. Они могут либо делиться, либо выполнять необходимую организму работу. Постоянно делящиеся (так называемые стволовые) клетки, как правило сохраняют свою тотипотентность, а специализированные клетки утрачивают это свойство. С этой-то проблемой в основном и сталкиваются биологи, пытающиеся размножать высших позвоночных так сказать «вегетативным путем».

Клонирование лягушек

В конце шестидесятых годов английский биолог Д. Гёрдон одним из первых сумел получить клонированные эмбрионы шпорцевых лягушек. Он выжигал ультрафиолетовым уколом ядро икринок и затем подсаживал в них ядра, выделенные из клеток кишечного эпителия головастиков этого вида. Работа была кропотливая; большая часть полученных таким образом икринок дохла, и лишь совсем маленькая их доля (2,5 %) развивалась в головастиков. Взрослых лягушек получить таким образом не удавалось. Тем не менее, это был определенный успех, и результаты этих опытов Д. Гордона попали во многие учебники и руководства по биологии. Однако даже сам экспериментатор не мог дать гарантии, что в икринках развивались ядра именно эпителия, а не первичных половых клеток, которые в этом эпителии порой попадаются.

Два года спустя Д. Гёрдон и его соавтор Р. Ласки публикуют работу, в которой описывают опыты с ядрами, выделенными из клеток почек, кожи и легкого уже взрослых шпорцевых лягушек. Исследователи сначала подращивают эти клетки вне организма (in vitro), а затем вводят их ядра в безъядерные икринки. Четверть таких икринок начинает делиться, но вскоре замирает на одной из ранних стадий развития. Тогда ученые выделяют ядра полученных эмбрионов и снова подсаживают их в лишенные собственных ядер икринки. Те опять начинают развиваться… В результате целой серии подобных пересадок на свет наконец-то появляется несколько головастиков! Успех? Да, но весьма сомнительный. Методика серийных пересадок трудна и утомительна, а появившиеся на свет головастики упорно не желают превращаться во взрослых лягушек.

Другие исследователи проделали подобные эксперименты на леопардовых лягушках, вводя в икринки ядра эритроцитов взрослых особей (в отличие от млекопитающих, у земноводных эритроциты с ядрами). В результате серийных пересадок нм также удавалось получить головастиков, но дальше дело не шло. Вот если подсаживать в икринки ядра, выделенные на самых ранних стадиях дробления оплодотворенного яйца, тогда удастся получать взрослых лягушек.

Однако кого удивишь подобными экспериментами, если сама природа ставит их достаточно часто. Вспомните рождение однояйцовых близнецов! Ведь это не что иное, как естественный способ клонирования! Из клетки, возникшей в результате первого, второго или даже третьего деления зиготы, может развиться полноценный зародыш, который потом превращается во взрослый организм. Вопрос, таким образом, по-прежнему заключался в том, можно ли вырастить взрослое позвоночное из одной специализированной клетки его тела. Опыты на амфибиях давали отрицательный результат.

Скандал с мышами

Быть может, другие лабораторные животные окажутся более подходящими объектами для подобных экспериментов? Действительно, в 1981 г. в солидном международном журнале «Селл» («Клетка») появилась публикация К. Ильменей и П. Хоппе, описывающая их сенсационные опыты на мышах. В тонкую стеклянную пипетку они засасывали ядро из клетки мышиного эмбриона на ранней стадии развития (из бластоцисты) и помещали его в оплодотворенную мышиную яйцеклетку (зиготу). Собственные, еще не успевшие слиться два ядра зиготы – мужское и женское – удаляли в конце операции с помощью той же пипетки. Всего таким образом было прооперировано 363 зиготы. 16 из них после прохождения первых стадий развития были подсажены в матки мышиных самок, заранее подготовленных к подобной операции. В результате на свет появились три вполне нормальных мышонка!

Итак, победа? Пусть клетки для подобных опытов брались не от взрослой мыши, а лишь от эмбрионов, но новорожденные мышата – это вам не головастики, не способные превратиться в лягушку! Ничто не мешало им вырасти во взрослых мышей, которые являлись бы рукотворным клоном, то есть полученными в эксперименте близняшками с абсолютно одинаковыми наборами генов! Все было бы прекрасно, сели бы не одно обстоятельство. Другим исследователям никак не удавалось воспроизвести эти блестящие результаты. Лишенные собственных ядер мышиные зиготы с введенными ядрами, взятыми от восьми, четырех и даже двух клеточных зародышей, развивались в лучшем случае лишь до стадии маленького шарика из клеток (до бластоцисты). Никаких эмбрионов, не говоря уже о новорожденных мышатах, не получалось. В воздухе запахло скандалом, а по биологическим лабораториям и институтам мира поползли слухи о сознательной подтасовке результатов, представленных К. Ильменей и П. Хоппе. Те, в свою очередь, ссылались на свой уникальный методический опыт и виртуозную технику экспериментов.

Лишь в начале девяностых годов результаты К. Ильменей и П. Хоппе частично удалось воспроизвести японским исследователям, которые работали с 2-, 4– и 8-клеточными мышиными эмбрионами, используя новые приемы работы. Они синхронизировали клетки-доноры ядер и зиготы-реципиенты, останавливая их на первой стадии клеточного цикла. Для успешной пересадки ядра и активации прооперированной зиготы применялись слабые электрические импульсы. В результате японским биологам удалось довести дело до рождения живых мышат.

В результатах этих опытов никто не сомневался, однако они всею лишь доказывали, что только самые первые клетки мышиного зародыша еще сохраняют свою тотипотентность, которая необратимо утрачивается на более поздних стадиях. Ясно, что о клонировании взрослых мышей на этом фоне не могло быть и речи.

Химерные кролики

Примерно так же обстояли дела и с попытками клонировать кроликов, свиней, коров и овец. Уже в конце восьмидесятых годов американским исследователям С. Стику и Д. Роблу вполне успешно удавалось размножать кроликов, пересаживая ядра 8-клеточных эмбрионов одной породы в лишенные ядер яйцеклетки другой породы. Крольчихи-реципиенты благополучно вынашивали таких «химерных» крольчат и рождали на свет абсолютно одинаковых ушастых малышей, унаследовавших все гены породы-донора ядер.

Примерно также дела обстояли и с клонированием телят. В этих экспериментах исследователи оттачивали свое мастерство. Например, они уже не прокалывали стенку зиготы для удаления ядер.

Оплодотворенные яйцеклетки помещали в специальные крутилки-центрифуги, где при вращении пробирок развивалась безумная сила тяготения в 15 000 g (при такой силе тяжести средний человек весил бы 900 тонн!). В результате крошечные ядра становились настолько тяжёлыми, что буквально скатывались к стенке к четки, откуда их потом аккуратно, «оттягивали» микропипеткой вместе с минимальным объемом цитоплазмы.

Начавшиеся дробиться после операции коровьи зиготы сперва помешали в специальную капсулу из агар-агара, которую заключали на время в яйцовод овцы. Затем дней через пять образовавшихся зародышей освобождали из агарового плена и подсаживали в матку коровы-реципиента. В одной из подобных работ, результаты которой были опубликованы в 1990 г., исследователи получили 92 живых теленка, которые появились на свет таким вот экзотическим способом.

Однако несмотря на явные успехи клеточной инженерии, по-прежнему можно было говорить лишь о клонировании не взрослых организмов, а лишь их эмбрионов, находящихся на самых ранних стадиях развития. В опытах на коровах рекорд был доведен до 64-клеточного зародыша, из ядер которою удавалось получать жизнеспособных телят, но дольше дело не шло.

Двое шустрых ягнят

Следующий шаг вперед был сделан в середине девяностых годов группой биологов под руководством А. Уилмута. Он подсаживал в яйцеклетки овец ядра, выделенные не непосредственно из эмбрионов, а из их клеток, длительное время культивировавшихся in vitro. От момента разделения 9-дневного зародыша на отдельные клетки до начала пересадок ядер проходило заведомо более 25 их делений. За это время эмбриональные клетки меняли свой внешний вид и становились похожими на эпителиальные. Из ядер таких вот уже как бы не совсем эмбриональных клеток вполне успешно удалось получить, по крайне мере, двоих шустрых ягнят, благополучно выросших до 8-месячного возраста (три их менее удачливых сестрички погибли вскоре после рождения).

Наконец, во второй половине девяностых годов в ход пошли культуры, полученные уже не от эмбриональных клеток овец, а выделенные из молочной железы взрослого животного. Именно так и была получена ставшая суперзвездой овечка Долли, которую журналисты порой не совсем верно называют клоном. По определению клон – это всегда множество идентичных особей, минимум два хотя бы. Сомневаться в экзотическом происхождении Долли не приходится, поскольку ее клетки и клетки исходной молочной железы взрослой овцы обладали одними и теми же хромосомными маркерами.

Что же произошло в этом случае? Почему был обойден некий блок, не позволявший ранее получать жизнеспособные организмы из единичных специализированных клеток? Вполне возможно, что в процессе длительного доращивания клеток-доноров ядер, получили преимущество и размножились именно стволовые клетки, изначально присутствовавшие в ткани молочной железы. А они, как уже упоминалось, недифференцированы и, возможно, все еще сохранили свою тотипотентность.

Технология клонирования

Таким образом, авторы газетных и журнальных публикаций отчасти были правы – работы группы А. Уилмута проложили путь к созданию методики клонирования взрослых людей. Любопытно, что институт, ответственный за эксперимент с Долли, подал заявку на 2 мировых патента, связанных с технологией клонирования. Патент включал использование этой технологии в отношении всех видов млекопитающих, включая человека!

В общих чертах она представляется сейчас следующим образом. Небольшой кусочек какой-либо постоянно обновляющейся ткани (например, эпидермиса) донора разваливается на отдельные клетки, которые начинают культивировать в пластиковых или стеклянных сосудах, in vitro. Из таких культур пытаются выделить стволовые клетки, не потерявшие своих тотипотентных свойств. Их ядра пересаживают поштучно в лишенные собственных ядер яйцеклетки человека. Их затем имплантируют в матки заранее подобранных и подготовленных женщин-реципиентов, с которыми заключены соответствующие договоры. Через девять месяцев на свет появится несколько близнецов. Они как две капли воды будут похожи друг на друга и на человека-донора клеток для подобного эксперимента.

Отдельные части этой сложной методической процедуры давно уже отработаны. В лабораториях постоянно поддерживаются сотни культур клеток человека. Готовые к оплодотворению яйцеклетки женщин успешно выделяются в экспериментах по искусственному оплодотворению вне тела. Приемное матери давно за плату вынашивают и рожают чужих младенцев. Не вызывает сомнения, что в нынешнем XXI веке описанная выше процедура клонирования людей может быть технически осуществлена.

Сомнение вызывают лишь некоторые ее этические и юридические аспекты. Например, считать ли подобных клонированных младенцев детьми донора или его однояйцовыми близнецами, появившимися на свет с большим запозданием? Может ли женщина-донор яйцеклетки выдвигать свои права на появившегося в результате ребенка, в клетках которого нет ни одной ее хромосомы? Наверняка, впрочем, юристы договорятся поэтому поводу между собой.

Сотни гитлеров

Потенциальные перспективы возможного клонирования людей были быстро и по достоинству оценены падкими на сенсации журналистами и писателями. В частности, в Америке был опубликован детективно-фантастический роман «Мальчики из Бразилии», который моментально стал бестселлером. Вкратце его содержание таково.

Печально знаменитый нацистский преступник доктор Менгеле после разгрома Третьего Рейха укрывается от неизбежной расплаты за свои злодеяния в зеленых дебрях Бразилии. Из Берлина, по которому уже бьет советская артиллерия, он вывозит на самолете кусок кожи Адольфа Гитлера, который он получил сразу после самоубийства фюрера. В Бразилии из клеток этой кожи извлекаются ядра, которые за крупное денежное вознаграждение подсаживаются в яйцеклетки женщин одного из местных племен и имплантируются им в матки.

В результате на свет начинают появляться сотни новорожденных мальчиков, как две капли воды похожих на Адольфа Шикльгрубера в раннем детстве. Идет время, и в дебрях Амазонки подрастает и обучается под руководством опытного эсесовца Менгеле целый взвод фанатиков, вновь мечтающих о переделе существующего мира. Сюжет более чем фантастический, но шуму он наделал немало, как и в свое время роман Г. Уэллса, главы из которого, прочитанные по радио, многими англичанами воспринимались как репортажи с места реальных событий.

В 1973 г. американский журналист и популяризатор науки Дэвид Рорвик опубликовал книгу «По его образу и подобию». В ней он утверждал, что несколько лет назад к нему обратился за помощью весьма известный миллионер, фамилию которого он по известным соображениям открыть не может, и попросил содействия в деле получения собственной генетической копии. Сделка была заключена. В далекой экзотической стране в короткие сроки была построена биологическая лаборатория, оснащенная всем необходимым оборудованием.

Нашлись и специалисты в области эмбриологии, которые за солидное вознаграждение взялись осуществить мечту состоятельного американца в жизнь. Извлеченный из клеток миллионера ядра были подсажены в яйцеклетку приемной матери и имплантированы в матку женщины. Операция прошла успешно, и через девять месяцев на свет появился фат – близнец миллионера.

Сочинение Рорвика претендовало бы на роль чисто развлекательного чтива, если бы в его романе не была упомянута фамилия достаточно известного американского генетика Дерека Бромхола, якобы принимавшего участие в реализации данного фантастического проекта. Этот факт придавал книге Рорвика особую остроту. Быть может описанная в ней история действительно имела место? Немудрено, что книга «По его образу и подобию» также стала бестселлером. Автору, правда, пришлось по решению суда выплатить Бромхолу около семи миллионов долларов за использование его имени без разрешения в безусловно фантастической книге, которая описывала события, никогда не происходившие, но злые языки утверждали, что это была лишь малая часть гонорара, который Бромхол успел получить за свое сочинение.

Кто же родитель?

Не вызывает сомнения, что человек в праве взять на себя ответственность за создание новой жизни. В конце концов, так поступает каждая пара, решившая завести ребенка. Методика клонирования позволяет сделать это практически без участия человека и его согласия, работая в лаборатории лишь с его клетками, которые с легкостью можно получить в результате различных вполне рутинных операции вроде вырезания аппендицита. Кто будет тогда родителем ребенка? Экспериментаторы? В этом плане интересно обсудить – являются ли все клетки человека его неотъемлемой собственностью, с которой он может делать что угодно вплоть до выращивания из них собственных копий?

Если ответить утвердительно, то многие люди смогут подать иски на лаборатории и клиники, где в экспериментах используются их клетки или клетки их родственников. Хороший пример – раковые клетки HeLa, которые были получены от американки африканского происхождения, скончавшейся в тридцатых годах XX века в США от рака шейки матки. С тех пор в десятках биологических и медицинских институтах мира проделаны сотни тысяч опытов на ее клетках без всякого согласия на то ее родственников.

Кстати, в современной медицине, занимающейся проблемами репродукции, широко практикуется искусственное оплодотворение при использовании банка спермы. При этом у мужчин-доноров не получают разрешения в каждом конкретном случае, и они становятся анонимными отцами десятков детей. Представьте себе такую ситуацию – на планете живет три десятка ваших единокровных ребятишек, о которых вы ничего не знаете… Так что вопрос о правомерности размножения человека без его ведома стоит уже сейчас.

Возможно, многие возражения, которые сегодня выдвигаются против идеи клонирования, являются лишь закономерной реакцией неприятия того нового, что несут обществу достижения науки. Не исключено, что возможность в зрелом возрасте дать жизнь своей копии для многих людей окажется великим благом. Представьте себе великого шахматиста, математика или скрипача, передающего свой уникальный опыт не бестолковым ученикам или отбившемуся от рук отпрыску, а самому себе, такому же талантливому и все еще полному молодых сил. Такая передача будет особенно эффективна в тех случаях, когда способности индивида больше определяются врожденными способностями, а не средой и упорным трудом.

Наверняка процедура клонирования по чисто финансовым соображениям вначале будет доступной лишь немногим. Не вызывает сомнения, что найдутся богачи, которые захотят оставить свое состояние не родственникам, а самому себе, точнее своей генетической копии. Что же с того? И сегодня нуворишам подчас доступны возможности, о которых остальные люди могут только мечтать. Что же касается потенциальной опасности клонирования различных асоциальных элементов, военных преступников и диктаторов, то они и в наши дни вполне успешно плодят своих последователей, совершенно не пользуясь успехами клеточной биологии.