Немного о клонировании.

Прошлая неделя ознаменовалась сразу двумя прорывами в технологии клонирования животных.

Немного вводной терминологии и истории.
Итак, клонирование- от греческого κλων, не что иное, как точное воспроизведение объекта некое количество раз. Проклонировать можно как отдельный биологический организм, так и отдельную клетку, или даже отдельную молекулу. В клонировании растений или бактерий ничего сложного нет, поскольку бактериям характерно размножение в результате простого деления, а растениям свойственно вегетативное размножение. На молекулярном клонировании генов я вообще останавливатся не буду. Клонирование животных и человека значительно более сложный процесс и стал возможен благодаря целому ряду предшествующих открытий и технологий. Об этом клонировании

Пару слов о технологии клонирования.
Для клонирования животных всегда необходимо наличие так называемой плюрипотентной клетки. Как известно, все клетки организма имеют один и тот же генетический набор. Но в каждой клетке не работает весь геном одновременно, а только лишь та его часть, которая необходима для обслуживания какого-то типа клеток: в нервных клетках «запущена» генетическая программа нервных клеток, в мышечных работает «мышечная» программа и так далее. Прелесть плюрипотентной клетки в том, что в ней можно запустить любую из программ: от программы эмбрионального развития до программы дифференцирования в какой либо отдельный тип клеток, которые уже будут называться дифференцированными и унипотентными. Здесь надо остановиться и научиться
различать терапевтическое клонирование от репродуктивного.

Репродуктивное клонирование — это процесс производства отдельного организма, генетически идентичного тому, из которого клонируют. Чаще всего используют метод пересадки ядер соматических клеток. Для этого берут или уже оплодотворенную яйцеклетку (Ну что значит берут? Если это мышка, то мышку убивают. А если это что побольше, то достают под общим наркозом), или еще чаще оплодотворяют ее in vitro, есть мнение, что можно брать даже неоплодотворенную яйцеклетку (специалисты меня поправят), затем выделяют из нее ядро и заменяют его ядром из любого другого организма, который мы собираемся клонировать. На выходе получаем клетку с чужим ядром, которая в принципе имеет все, для того, чтобы совершить следующее деление (запустить эмбриональную программу) и превратиться в эмбрион, который потом имплантируют в самочку и ждут клонированного потомства. Строго говоря, полученное потомство весьма условно считается подобным тому, из которого взяли ядро. Напомню, что генетические материал содержится не только в ядре, но и в митохондриях, которые никто не заменял, поэтому они остались материнскими. Таким образом наклонировали уже целую кучу животных (все помним овечку Долии из лаборатории Ian Wilmut), но до обезьян пока не добрались. До сих пор единственная клонированная макака получена методом дробления эмбриона и это немного не то, что нам надо.

Терапевтическое клонирование подразумевает не производство целого организма, а только выращивание определенных тканей или даже органов. Технология на начальных стадиях не особенно отличается от репродуктивного клонирования. Только в даном случае задача не запустить эмбриональную программу, а после нескольких делений эмбриональной клетки разрушить эмбрион и выделить стволовые клетки. Эмбриональные стволовые клетки в иерархии «Что бы из них теперь сделать» стоят выше всех. Они называются тотипотентными, это порядком круче, чем плюрипотентрые. То есть из них можно сделать все. Кроме эмбриональных стволовых существуют еще «взрослые» стволовые, которые есть в костном мозгу, коже, в жировых тканях, печени, селезенке. Эти стволовые клетки уже не тотипотентые, а плюрипотентные и способны развиваться только в ограниченное число разных клеток. Для терапевтического клонирования это очень полезные клетки, хотя и не всемогущие. Проблема заключается в том, что их непросто достать. Поэтому поиски подходящего источника плюрипотентных клеток, а также способов их диференцирования во что-то полезное не прекращаются.

Наконец мы подошли к прорывам прошлой недели.
В 2003 ученый Gerald Schatten сказал: «With current approaches, NT [nuclear transfer, a cloning technique] to produce embryonic stem cells in nonhuman primates may prove difficult — and reproductive cloning unachievable». Это он сказал после того, как ему не удалось получить ни единственного клона из 716 яйцеклеток обезьян.

Уже в 2004 году корейский ученый Woo Suk Hwang заявил, что ему удалось получить человеческие эмбриональные стволовые клетки. Однако два года спустя оказалось, что его результаты сфальсифицированы и это отложило прогресс в клонировании на неопределенное время. А точнее до ноября 2007 года.

Именно тогда появилась статья Шухрата Милитапова из Орегонского университета о успешном получении линии эмбриональных стволовых клеток из обезьяны. После неудачи корейского ученого, Милитапов решил уйти в сторону от репродуктвного клонирования и постараться получить линию стволовых клеток в пробирке. А чтобы переплюнуть Gerald Schatten с его 716 яйцеклетками, Милитапов начал работу с 15 000 яйцеклеток! Ядро переносили из эпидермальных клеток кожи 9ти летнего резус-макаки Семоса. Первую линию Милитапов получил в январе 2007 года, а спустя несколько месяцев другую. Секрет успешного получения эмбриональных клеток из макаки кроется всего лишь в большом количестве исходного мтериала, работоспособности и наличии хорошего оборудования для визуализации процесса. Ничего принципиально нового Милитапов не сделал. В апреле 2007 он попробовал взять клетки из этих эмбриональных стволовых линий и направить их в эмбриональную программу (то есть имплантировать эмбрионы в самки и получить потомство). Все 77 опытов закончились неудачей. В общем, учитывая низкую эффективность и большое количество требуемого исходного материала, практическое применение находится еще в будущем, хоть сам Милитапов сравнил прорыв с преодолением звукового барьера.

Пока Милитапов успешно бодался с традиционным переносом соматического ядра макак, другие ученые, например японец Yamanaka из Киотского университета и James Thomson из Висконсинского, искали новые пути. И у них получилось (Takahashi, K. et al. Cell 2007 и Yu, J. et al. Science 2007)).
Что сделал Yamanaka. Он давно уже исследовал процессы репрограммирования клеток еще у мышей. На самом деле поиск факторов, которые направляют процессы дифференциации в то, или иное русло, процесс наверное еще более увлекательный, чем само клонирование. На клеточных линиях мышей были уже определены ответственные за это дело белковые молекулы факторы транскрипции. К удивлению Yamanaka, он обнаружил те самые факторы и у человеческих клеток. Затем взял унипотентную клетку кожи (ту, что уже хорошенечко дифференцировалась и ни на что другое, как для кожи не годится) и загнал в эту клетку четыре фактора (для маньяков пишу названия Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) с помощью ретровирусов. И о чудо! Клетка кожи потеряла свою унипотентность и стала сильно напоминать плюрипотентрую. С этого момента в технологии появился новый термин ‘induced’ pluripotent stem (iPS). Затем он размножил ее и попробовал обратно во что-то дифференцировать. И ему удалось получить из них нервные клетки и клетки сердечной мышцы, которые на 12й день начинали сокращаться. У этой истории есть немного темных уголков, например фактор c-Myc известный онкоген, так что еще побочный эффект может быть очень неожиданным. Однако James Thomson вроде удалась получить ‘induced’ pluripotent stem и без этого онкогенного фактора.

Перспективы.
Успешное превращение унипотентной клетки в плюрипотентную закрывает тему об этичности использования эмбрионов за ненадобностью. Главный британский клонировщик, папа овечки Долли Ian Wilmut после публикаций Yamanaka и Thomson резко свернул все исследования по ядерному переносу и перепрограммировал свою лабораторию в Эдинбурге на ‘induced’ pluripotent stem cells, заявляя, что ощутил облегчение от разрядки этической истерии и видит новую технологию значительно более перспективной. На самом деле еще много неясно в процессах перепрограммирования да и метод с участием ретровирусов и онкогенов весьма небезопасный. Однако считается, что в ближайшие год-два технология отточится до клинически приемлемого уровня.

Реклама

56 Responses to Немного о клонировании.

  1. Мы тут уже все заждались от Вас вестей.

  2. Мы тут уже все заждались от Вас вестей.

  3. Я тут увлеклась работой в лаборатории. С кем не бывает 😉

  4. Я тут увлеклась работой в лаборатории. С кем не бывает 😉

  5. ой, шота я сьогодні не в формі. ніфіга не зрозумів.

  6. ой, шота я сьогодні не в формі. ніфіга не зрозумів.

  7. О! Новости! Спасибо! И спаисбо за названия митогенов и факторов роста (для маньяков и не очень).

  8. О! Новости! Спасибо! И спаисбо за названия митогенов и факторов роста (для маньяков и не очень).

  9. Вы позволите Вас процитировать как одного из авторов LJ? Про Миталипова я уже писала, собиралась и про «кожные» дела, но мне не хватало тех самых «маньячных» деталей, даже если я о них и не упомяну. А вот некоторые ваши фразы хочется воспроизвести просто полностью! Пишу я вот здесь:
    http://www.echo.msk.ru/programs/granit/

  10. Вы позволите Вас процитировать как одного из авторов LJ? Про Миталипова я уже писала, собиралась и про «кожные» дела, но мне не хватало тех самых «маньячных» деталей, даже если я о них и не упомяну. А вот некоторые ваши фразы хочется воспроизвести просто полностью! Пишу я вот здесь:
    http://www.echo.msk.ru/programs/granit/

  11. Цитируйте конечно. Просто я боюсь, що это все еще слишком поверхностно, чтобы было приличной научно-популярной статьей.

  12. Цитируйте конечно. Просто я боюсь, що это все еще слишком поверхностно, чтобы было приличной научно-популярной статьей.

  13. Да новости уже сто лет в обед:-) Просто все от работы оторваться, понимаешь, не могу.

  14. Да новости уже сто лет в обед:-) Просто все от работы оторваться, понимаешь, не могу.

  15. Пиши еще!
    Интересно!

  16. Пиши еще!
    Интересно!

  17. Вот-вот, и у меня такое чувство, что пресловутой «этики» здесь больше, чем прорыва. Потому и тянула всю неделю, все откладывала, и сейчас снова засомневалась, стоит ли на это западать. Вы помните т.н. мышей Гонолулу? там-то похитрее было…

  18. Вот-вот, и у меня такое чувство, что пресловутой «этики» здесь больше, чем прорыва. Потому и тянула всю неделю, все откладывала, и сейчас снова засомневалась, стоит ли на это западать. Вы помните т.н. мышей Гонолулу? там-то похитрее было…

  19. Я думаю, что стоит. Лично мне очевидно, что там будет прорыв очень быстро. Это получается значительно дешевле, чем получение настоящих стволовых клеток.

  20. Я думаю, что стоит. Лично мне очевидно, что там будет прорыв очень быстро. Это получается значительно дешевле, чем получение настоящих стволовых клеток.

  21. ага. У меня еще пару тем накопилось.

  22. ага. У меня еще пару тем накопилось.

  23. пропоную пускати непанятлівих на стволові клєтки. тим більше шо технологія вже практічіскеи є

  24. пропоную пускати непанятлівих на стволові клєтки. тим більше шо технологія вже практічіскеи є

  25. Руслаша я думала ты в отпуск ездила. Можно немного о себе?:))

  26. Руслаша я думала ты в отпуск ездила. Можно немного о себе?:))

  27. Вот оно как.
    Спасибо, очень интересно!
    Для меня тоже этический момент был чуть ли не самым важным во всех этих вопросах, как хорошо, что это, похоже, научаются обходить!

  28. Вот оно как.
    Спасибо, очень интересно!
    Для меня тоже этический момент был чуть ли не самым важным во всех этих вопросах, как хорошо, что это, похоже, научаются обходить!

  29. (громко) Я! Ездила Летала! (орет) в Лиссабон! (Ага!) На конференцию! (переходит на визг) С докладом! (падает без чувств)

  30. (громко) Я! Ездила Летала! (орет) в Лиссабон! (Ага!) На конференцию! (переходит на визг) С докладом! (падает без чувств)

  31. Летала ну ни фига себе:))) молодец:)))

  32. Летала ну ни фига себе:))) молодец:)))

  33. Я знала, что ты оценишь! Но это еще не все. Я летала и не боялась.

  34. Я знала, что ты оценишь! Но это еще не все. Я летала и не боялась.

  35. На самом деле тормозил не столько этический момент, сколько низкая продуктивность метода. Но все-равно хорошо, что научились обходить.

  36. На самом деле тормозил не столько этический момент, сколько низкая продуктивность метода. Но все-равно хорошо, что научились обходить.

  37. Я сделаю программу об этом, и Вас процитирую, но как «одного автора ЖЖ», юзернейм давать буду — боюсь психов, которые могут полезть в Ваш журнал с моей подачи.

  38. Я сделаю программу об этом, и Вас процитирую, но как «одного автора ЖЖ», юзернейм давать буду — боюсь психов, которые могут полезть в Ваш журнал с моей подачи.

  39. Так це мегапрорив, мені здається.

  40. Так це мегапрорив, мені здається.

  41. стовбурові, невежда.

  42. стовбурові, невежда.

  43. науково-популярна стаття – це просто про складне.

  44. науково-популярна стаття – це просто про складне.

  45. поверхнево — це значить неакуратно

  46. поверхнево — це значить неакуратно

  47. Наткнувся сьогодні на ще одну згадку про iPC, згадав про Ваш допис.
    Більше новин на цю тему не було? (жаль що у мене немає доступу до sciencenow 😦 )

  48. Наткнувся сьогодні на ще одну згадку про iPC, згадав про Ваш допис.
    Більше новин на цю тему не було? (жаль що у мене немає доступу до sciencenow 😦 )

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: