Способ клонирования человека изобретение

Методы клонирования человека, этапы, преимущества, недостатки

клонирование человека это относится к производству идентичных копий человека. Термин происходит от греческих корней «бесполого размножения организма». Производство клонов не является процессом, ограниченным лабораторией. В природе мы видим, что клоны генерируются естественным путем. Например, пчелы могут размножаться клонами пчелиных маток.

Эта процедура очень полезна в биологических науках с функциями, которые выходят за рамки производства идентичного человека другому. Клонирование используется не только для создания двух идентичных организмов, оно также включает клонирование тканей и органов..

Эти органы не будут отвергнуты организмом пациента, так как они генетически равны ему. Следовательно, эта технология применима в области регенеративной медицины и является очень многообещающей альтернативой в плане лечения заболеваний. Двумя основными методами, используемыми в клонировании, являются ядерный перенос соматических клеток и индуцированная плюрипотентная стволовая клетка.

В общих чертах, это предмет существенного противоречия. По мнению экспертов, клонирование человека приводит к ряду негативных последствий с морально-этической точки зрения в сочетании с высокими показателями смертности клонированных лиц..

Однако с развитием науки возможно, что в будущем клонирование станет обычной техникой в ​​лабораториях, как для лечения болезней, так и для помощи в размножении..

• 1 Определение
• 2 История клонирования
  • 2.1 Овечка Долли
• 3 метода
  • 3.1 Ядерный перенос соматических клеток
  • 3.2 Индуцированная плюрипотентная стволовая клетка
• 4 этапа (в основном методе)
  • 4.1 Компоненты, необходимые для клонирования
  • 4.2 Передача ядра
  • 4.3 Активация
• 5 преимуществ
  • 5.1 Как это работает?
• 6 Недостатки
  • 6.1 Этические проблемы
  • 6.2 Технические проблемы
• 7 ссылок

определение

Термин «клонирование человека» был окружен многими противоречиями и путаницей на протяжении многих лет. Клонирование может происходить двумя способами: репродуктивным и терапевтическим или исследовательским. Хотя эти определения не являются научно правильными, они широко используются.

Терапевтическое клонирование не предназначено для создания двух генетически идентичных индивидуумов. В этом методе конечной целью является производство клеточной культуры, которая будет использоваться в медицинских целях. С помощью этой техники могут быть получены все клетки, которые мы находим в организме человека..

Напротив, при репродуктивном клонировании эмбрион имплантируется самке, так что осуществляется процесс беременности. Эта процедура использовалась для клонирования овцы Долли в июле 1996 года..

Обратите внимание, что при терапевтическом клонировании эмбрион культивируется из стволовых клеток, а не переносится на срок.

С другой стороны, в лабораториях генетики и молекулярной биологии слово клонирование имеет другое значение. Он включает захват и амплификацию сегмента ДНК, который вставлен в вектор, для его последующей экспрессии. Эта процедура широко используется в экспериментах.

История клонирования

Текущие процессы, которые позволяют клонирование организмов, являются результатом тяжелой работы со стороны исследователей и ученых, на протяжении более чем столетия.

Первый признак процесса произошел в 1901 году, когда перенос ядра из клетки амфибии был перенесен в другую клетку. В последующие годы ученые успешно клонировали эмбрионы млекопитающих — примерно между 1950-ми и 1960-ми годами..

В 1962 году производство лягушки было достигнуто путем переноса ядра из клетки, взятой из кишечника головастика, в ооцит, ядро ​​которого было удалено.

Овечка долли

В середине 1980-х годов было проведено клонирование овец из эмбриональных клеток. Также в 1993 году клонирование было выполнено на коровах. 1996 год стал ключевым для этой методологии, поскольку произошло событие, наиболее известное нашему обществу по клонированию: овечка Долли.

Что конкретно, Долли, чтобы привлечь внимание средств массовой информации? Его получение осуществлялось путем отбора дифференцированных клеток из молочных желез взрослой овцы, тогда как в предыдущих случаях использовались исключительно эмбриональные клетки..

В 2000 году уже было клонировано более 8 видов млекопитающих, а в 2005 году было достигнуто клонирование пса по имени Снупи..

Клонирование у людей было более сложным. В истории были зарегистрированы некоторые мошенничества, которые оказали влияние на научное сообщество.

методы

Ядерный перенос соматических клеток

Как правило, процесс клонирования млекопитающих происходит с помощью метода, известного как «перенос ядра соматической клетки». Это была методика, используемая исследователями в Институте Рослина для клонирования овцы Долли.

В нашем организме мы можем дифференцировать два типа клеток: соматические и половые. Первыми являются те, которые образуют «тело» или ткани человека, а половые — это гамет, как яйцеклетки, так и сперматозоиды..

Они отличаются в основном количеством хромосом, соматические — диплоидными (два набора хромосом), а гаплоидные полы содержат только половину. У человека клетки организма обладают 46 хромосомами, а половые — только 23.

Ядерный перенос соматических клеток — как следует из названия — включает в себя извлечение ядра из соматической клетки и вставку его в яйцеклетку, ядро ​​которой было удалено.

Индуцированная плюрипотентная стволовая клетка

Другой метод, менее эффективный и гораздо более трудоемкий, чем предыдущий, — это метод «индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Плюрипотентные клетки обладают способностью вызывать любой тип ткани — в отличие от общей клетки организма, которая была запрограммирована для выполнения определенной функции..

Метод основан на введении генов, называемых «факторами репрограммирования», которые восстанавливают плюрипотентные способности взрослой клетки..

Одним из наиболее важных ограничений этого метода является потенциальное развитие раковых клеток. Однако прогресс в технологии улучшил и уменьшил возможный ущерб клонированному организму..

Этапы (в основном методе)

Этапы клонирования переноса ядер соматических клеток очень просты для понимания и включают три основных этапа:

Необходимые компоненты для клонирования

Процесс клонирования начинается, когда у вас есть два типа клеток: один сексуальный и один соматический.

Половая клетка должна быть женской гаметой, называемой ооцитом — также называемой яйцом или яйцом. Яйцеклетку можно извлечь у донора, которого лечили гормонально, чтобы стимулировать выработку гамет.

Второй тип клеток должен быть соматическим, то есть клеткой организма, которую нужно клонировать. Это может быть взято из клеток печени, например.

Основной перевод

Следующим шагом является подготовка клеток к переносу ядра из донорной соматической клетки в ооцит. Для этого ооцит должен быть лишен своего ядра..

Для этого используется микропипетка. В 1950 году стало возможным продемонстрировать, что при прокалывании ооцита стеклянной иглой в клетке происходят все изменения, связанные с размножением..

Хотя часть цитоплазматического материала может проходить от донорской клетки к ооциту, вклад цитоплазмы почти полностью зависит от яйцеклетки. Как только передача сделана, вы должны приступить к перепрограммированию этой яйцеклетки с новым ядром.

Почему перепрограммирование необходимо? Клетки могут хранить свою историю, другими словами, они хранят память о своей специализации. Следовательно, эта память должна быть стерта, чтобы ячейка снова могла специализироваться.

Перепрограммирование является одним из самых больших ограничений метода. По этим причинам клонированный человек, по-видимому, имеет преждевременное старение и аномальное развитие..

активация

Гибридная клетка должна быть активирована, чтобы происходили все процессы, связанные с развитием. Есть два метода, с помощью которых эта цель может быть достигнута: с помощью электрофузии или метода Рослина и с помощью микроинъекции или метода Гонолулу..

Первый состоит из использования электрошока. При применении тока импульсами или иономицином яйцеклетка начинает делиться.

Второй метод использует только импульсы кальция для запуска активации. Ожидается, что этот процесс займет разумное время, примерно от двух до шести часов..

Таким образом, начинается формирование бластоцисты, которая будет продолжать нормальное развитие эмбриона, при условии, что процесс был проведен правильно.

выгода

Одним из величайших применений клонирования является лечение заболеваний, которые нелегко излечить. Мы можем воспользоваться нашими обширными знаниями в области развития, особенно на ранних стадиях, и применить их в регенеративной медицине..

Клетки, клонированные в результате переноса ядерных соматических клеток (SCNT), вносят огромный вклад в процессы научных исследований, выступая в качестве модельных клеток для исследования причин заболеваний и в качестве системы для тестирования различных лекарственных средств..

Кроме того, клетки, полученные по этой методике, можно использовать для трансплантации или для создания органов. Эта область медицины известна как регенеративная медицина.

Стволовые клетки революционизируют способ лечения определенных заболеваний. Регенеративная медицина позволяет трансплантировать аутологичные стволовые клетки, устраняя риск отторжения со стороны иммунной системы пострадавшего.

Кроме того, его можно использовать для производства растений или животных. Создание идентичных реплик интересующего человека. Его можно использовать для воссоздания вымерших животных. Наконец, это альтернатива бесплодию.

Как это работает?

Например, предположим, что у пациента есть проблемы с печенью. Используя эти технологии, мы можем вырастить новую печень — используя генетический материал пациента — и пересадить его, таким образом устраняя любой риск повреждения печени.

В настоящее время регенерация экстраполирована на нервные клетки. Некоторые исследователи считают, что стволовые клетки можно использовать для регенерации мозга и нервной системы..

недостатки

Этические проблемы

Основные недостатки клонирования проистекают из этических взглядов, связанных с процедурой. На самом деле, во многих странах клонирование юридически запрещено.

Со времени клонирования знаменитой овцы Долли в 1996 году многие споры окружили тему этого процесса, применяемого у людей. Несколько ученых приняли участие в этой трудной дискуссии, от ученых до юристов.

Несмотря на все преимущества этого процесса, люди, выступающие против, утверждают, что клонированный человек не будет обладать средним психологическим здоровьем и не сможет пользоваться преимуществами уникальной и неповторимой идентичности..

Кроме того, они утверждают, что клонированный человек будет чувствовать, что он должен следовать определенному образу жизни человека, который его создал, чтобы он мог поставить под сомнение свою свободную волю. Многие считают, что эмбрион имеет права с момента зачатия, и изменить его означает нарушение их.

В настоящее время был сделан следующий вывод: из-за плохой успешности процесса у животных и потенциальных рисков для здоровья как ребенка, так и матери, неэтично пытаться клонировать человека по соображениям безопасности..

Технические проблемы

Исследования на других млекопитающих позволили нам сделать вывод, что процесс клонирования приводит к проблемам со здоровьем, которые в конечном итоге приводят к смерти.

При клонировании теленка из генов, взятых из уха взрослой коровы, клонированное животное страдало проблемами со здоровьем. Всего через два месяца молодой теленок умер от проблем с сердцем и других осложнений..

С 1999 года исследователи отмечают, что процесс клонирования приводит к вмешательству в нормальное генетическое развитие индивидов, вызывая патологии. Фактически, клонирование овец, коров и мышей, о которых сообщалось, не было успешным: клонированный организм умирает вскоре после рождения.

В известном случае клонирования овцы Долли одним из наиболее заметных недостатков было преждевременное старение. Донору ядра, использовавшегося для создания Долли, было 15 лет, поэтому клонированная овца родилась с характеристиками организма того возраста, что привело к быстрому ухудшению.

Источник

От овечки к личности: почему до сих пор не клонировали человека

Наталия Киеня

С момента изобретения термина «клон» в 1963 году генная инженерия пережила несколько колоссальных скачков: мы научились извлекать гены, разработали метод полимеразной цепной реакции, расшифровали геном человека и клонировали ряд млекопитающих. И все же, на человеке эволюция клонирования остановилась. С какими этическими, религиозными и технологическими проблемами она столкнулась? Т&P изучили историю создания генетических копий, чтобы понять, почему мы до сих пор не клонировали себя.

Слово «клонирование» (англ. «cloning») происходит от древнегреческого слова «κλών» — «веточка, отпрыск». Этот термин описывает целый ряд разнообразных процессов, которые позволяют создать генетическую копию биологического организма или его части. Внешний вид такой копии может отличаться от оригинала, однако с точки зрения ДНК она всегда полностью ему идентична: группа крови, свойства тканей, сумма качеств и предрасположенностей остаются теми же, что и в первом случае.

История клонирования началась больше ста лет назад, в 1901 году, когда немецкому эмбриологу Хансу Шпеману удалось разделить двухклеточный зародыш саламандры пополам, и вырастить из каждой половины полноценный организм. Так ученым стало известно, что на ранних стадиях развития необходимый объем информации содержит каждая клетка эмбриона. Год спустя другой специалист, генетик из США Уолтер Саттон предположил, что эти сведения находятся в клеточном ядре. Ханс Шпеман принял эту информацию к сведению и через 12 лет, в 1914 году, успешно провел опыт по пересадке ядра из одной клетки в другую, а спустя еще 24 года, в 1938 году, предположил, что ядро можно пересадить в безъядерную яйцеклетку.

Затем развитие клонирования практически остановилось, и только в 1958 году британскому биологу Джону Гердону удалось успешно клонировать шпорцевую лягушку. Для этого он использовал неповрежденные ядра соматических (не принимающих участие в размножении) клеток организма головастика. В 1963 году другой биолог, Джон Холдейн впервые использовал термин «клон», описывая работы Гердона. Тогда же китайский эмбриолог Тун Дичжоу провел эксперимент по переносу ДНК взрослого карпа-самца в икринку женской особи и получил жизнеспособную рыбу, — а заодно и звание «отца китайского клонирования». После этого было проведено несколько успешных экспериментов по клонированию живых организмов: моркови, выращенной из изолированной клетки (1964 год), мышей (1979 год), овцы, чей организмы был создан из эмбриональных клеток (1984 год), двух коров, «рожденных» из дифференцированных клеток однонедельного эмбриона и клеток зародыша (1986 год), еще двух овец по кличке Меган и Мораг (1995 год) и, наконец, Долли (1996 год). И все же, для ученых Долли стала скорее вопросом, чем ответом на вопрос.

Медицинские проблемы: аномалии и «старые» теломеры

Именно Долли на сегодняшний день принадлежит звание самого знаменитого клона в истории дисциплины. Ведь она была создана на основе генетического материала взрослой особи, а не зародыша или эмбриона, как ее предшественницы и предшественники. Однако источник ДНК, согласно предположением ряда ученых, стал для клонированной овцы проблемой. Концы хромосом в организме Долли — теломеры — оказались такими же короткими, как и у ее ядерного донора — взрослой овцы. За длину этих фрагментов в организме отвечает специфический фермент — теломераза. В случае со взрослым организмом млекопитающего она, чаще всего, активна только в половых и стволовых клетках, а также в клетках лимфоцитов в момент иммунного ответа. В тканях, состоящих из такого материала, хромосомы постоянно удлиняются, а вот во всех остальных — укорачиваются после каждого деления. Когда хромосомы достигают критической длины, клетка перестает делиться. Вот почему теломераза считается одним из главных внутриклеточных механизмов, который регулирует продолжительность жизни клеток.

Сегодня нельзя сказать точно, стали ли «старые» хромосомы Долли причиной ее ранней для овец кончины. Она прожила 6,5 лет, что составляет чуть больше половины обычной для этого вида продолжительности жизни.

Специалистам пришлось усыпить Долли, поскольку у нее развился вызванный вирусом аденоматоз (доброкачественные опухоли) легких и тяжелый артрит. Обыкноывенные овцы тоже нередко страдают этими заболеваниями, но чаще в конце жизни, так что исключать влияние длины теломер Долли на деградацию тканей, очевидно, нельзя. Ученым, которые хотели проверить гипотезу о «старых» теломерах клонированных живых существ, не удалось ее подтвердить: искусственное «состаривание» ядер клеток молодого теленка путем их длительного культивирования в пробирке после рождения его клонов дало совершенно противоположный результат: длина теломер в хромосомах новорожденных телят сильно увеличилась и даже перегнала нормальные показатели.

Теломеры клонированных животных могут оказаться короче, чем у их обыкновенных собратьев, однако это не единственная проблема. Большая часть эмбрионов млекопитающих, полученных путем клонирования, погибает. Момент рождения тоже является критическим. Новорожденные клоны часто страдают гигантизмом, умирают от респираторного дистресса, дефектов развития почек, печени, сердца, мозга, а также отсутствия в крови лейкоцитов. Если животное все-таки выживает, нередко к старости у него развиваются другие аномалии: например, клонированные мыши в преклонном возрасте часто страдают ожирением. Тем не менее, потомство клонированных теплокровных существ не наследует пороков их физиологии. Это позволяет говорить о том, что изменения ДНК и хроматина, которые могут возникать при пересадке донорского ядра, являются обратимыми и стираются, когда геном проходит через зародышевый путь: ряд поколений клеток от первичных половых клеток зародыша до половых продуктов взрослого организма.

Общественный аспект: как социализировать клона

Клонирование не позволяет полностью повторить сознание человека, ведь далеко не все в процессе его формирование обусловлено генетикой. Вот почему о полной идентичности донорской и клонированной личности речи идти не может, а потому практическая ценность клонирования в действительности намного ниже, чем то, как традиционно видят ее в своем сознании писатели- и . И все же, сегодня в любом случае остается неясным, как создать для клонированного человека место в обществе. Какое имя он должен носить? Как в его случае оформить отцовство, материнство, брак? Как решать правовые вопросы имущества и наследования? Очевидно, воссоздание человека на основе донорского генетического материала потребовало бы появления особой общественной и правовой ниши. Ее возникновение изменило бы ландшафт привычной системы семейных и социальных отношений намного сильнее, чем, к примеру, регистрация однополых браков.

Религиозный аспект: человек в роли Бога

Представители крупнейших религий и конфессий выступают против клонирования человека. Папа Римский Иоанн Павел II, который был предстоятелем Римско-католической церкви с 1978 по 2005 год, сформулировал ее позицию так: «Путь, указанный Христом, — это путь уважения человека, и любые исследования должны иметь целью познание его в его истинности, чтобы потом служить ему, а не манипулировать им в соответствии с проектом, который иногда высокомерно считается лучшим, чем проект самого Создателя. Для христианина тайна бытия настолько глубока, что она неисчерпаема для человеческого познания. Человек же, который с самонадеянностью Прометея возносит себя до арбитра между добром и злом, превращает прогресс в собственный абсолютный идеал и впоследствии бывает раздавлен им. Прошедший век с его идеологиями, которыми печально отмечена его трагическая история, и войнами, избороздившими его, стоит перед глазами всех как демонстрация результата такой самонадеянности».

Патриарх Русской православной церкви Алексий II, занимавший этот пост с 1990 по 2008 год, выступил против экспериментов по генетическому воссозданию человека еще жестче. «Клонирование человека — аморальный, безумный акт, ведущий к разрушению человеческой личности, бросающий вызов своему Создателю», — заявил патриарх. Далай-лама XIV также высказывался в отношении экспериментов по генетическому воссозданию человека с опаской. «Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесет пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего», — заявил буддийский первосвященник.

Опасения верующих и служителей церкви вызывает не только тот факт, что в подобных экспериментах человек заступает за рамки традиционных способов воспроизведения своего вида и, по сути, берет на себя роль Бога, но и то, что даже в рамках одной попытки клонирования тканей с использованием эмбриональных клеток должно быть создано несколько зародышей, большая часть из которых погибнет или будет умерщвлена. В отличие от процесса клонирования, который предсказуемо не упоминается в Библии, о зарождении жизни человека в канонических христианских текстах информация есть. Псалом Давида 138:13-16 говорит: «Ибо Ты устроил внутренности мои и соткал меня во чреве матери моей. Славлю Тебя, потому что я дивно устроен. Дивны дела Твои, и душа моя вполне сознает это. Не сокрыты были от Тебя кости мои, когда я созидаем был в тайне, образуем был во глубине утробы. Зародыш мой видели очи Твои; в Твоей книге записаны все дни, для меня назначенные, когда ни одного из них еще не было». Это утверждение богословы традиционно трактуют как указание на то, что душа человека возникает не в момент его появления на свет, а раньше: между зачатием и рождением. Из-за этого уничтожение или гибель эмбриона может рассматриваться как убийство, а это противоречит одной из библейских заповедей: «Не убий».

Польза клона: воссоздавать органы, а не людей

Клонирование биологического материала человека в ближайшие десятилетия, тем не менее, может все-таки оказаться полезным и лишиться, наконец, своей «криминальной» мистической и этической составляющей. Современные технологии сохранения пуповинной крови позволяют брать из нее стволовые клетки для создания органов для пересадки. Такие органы идеально подходят человеку, поскольку несут в себе его собственный генетический материал и не отторгаются организмом. При этом для такой процедуры нет необходимости воссоздавать зародыш. Эксперименты для развития подобной технологии уже проводились: в 2006 году британским ученым удалось вырастить небольшую печень из клеток пуповинной крови зачатого и рожденного обычным способом младенца. Это произошло спустя несколько месяцев после его появления на свет. Орган получился небольшим: всего 2 см в диаметре, — однако его ткани были в порядке.

Тем не менее, сегодня более известны формы терапевтического клонирования, которые предполагают создание бластоцисты: эмбриона ранней стадии развития, состоящего из порядка 100 клеток. В перспективе бластоцисты, разумеется, являются людьми, так что их использование нередко вызывает такие же споры, как и клонирование с целью получения живого человека. Отчасти именно поэтому сегодня все формы клонирования, включая терапевтическое, во многих странах официально запрещены. Воссоздание человеческого биоматериала в терапевтических целях разрешается только в США, Индии, Великобритании и некоторых частях Австралии. Технологии сохранения пуповинной крови сегодня используются нередко, однако пока ученые рассматривают ее лишь как потенциальное средство борьбы с диабетом I типа и сердечнососудистыми заболеваниями, а не как возможный ресурс для создания органов для трансплантации.

Источник