Клонирование: История клонирования человека. Клонирование клеток и трансгеноз Клонирование определение

Клонирование организмов

Клон – это точная генетическая копия живого организма.

В природе клоны широко распространены. Это, конечно же, потомки . Так как полового процесса не происходит, не изменяется . Поэтому дочерний организм является точной генетической копией предыдущего .

Клоны так же создаются с участием человека. Зачем это делается? Представьте, ведется многолетняя работа по отбору и гибридизации растений, из всех полученных гидридов, у одного очень удачная комбинация генов (например, сочные плоды больших размеров). Как размножить это растение? Если проводить скрещивание, то произойдет рекомбинация генов. Поэтому проводят .

Многие культурные сорта являются клонами изначально полученного растения. (Фиалки, например, размножают листьями). Можно даже получить клон растения всего из одной клетки.

• сначала выращивается культура клеток ,
• потом воздействуют нужными гормонами для дифференцировки тканей , и
• воссоздается новый организм.

С помощью этого метода можно будет получать больше урожая, чем через стандартное разведение. Возможно, в будущем мы будем получать растительные продукты не с полей, а из пробирок.

Огромные площади земли заменит лаборатория. А колхозники останутся без работы.

Но как создавать клоны организмов, неспособных к бесполому размножению (позвоночных к примеру)?

Это возможно. Такое явление встречается даже в природе. Это – .

Из одной зиготы развивается не один организм, при том эти организмы являются генетическими копиями друг друга (так как развились из одной зиготы).

Такое явление позволило возникнуть близнецовому методу (благодаря ему, изучается влияние наследственности и среды на признаки).

Появилась идея искусственного клонирования организмов .

В теории она проста: если из зиготы удалить собственное , и поместить ядро из соматической клетки, то разовьется организм – точная генетическая копия, клон донора соматической клетки.

Практически осуществить это получилось не сразу.

В 60-е года были проведены опыты по клонированию . Из икринок лягушек вытаскивали ядра и засовывали ядра, взятые из соматических клеток (метод такой пересадки ядер, между прочим, был разработан у нас в СССР в 1940 году ученым Г.В. Лопашовым). Получились клоны лягушки. С амфибиями проще, у них оплодотворение и эмбриональное развитие происходит во внешней среде.

Как быть с ?

Икру то они не метят. В 1996 году группа британских ученых (это не фигура речи, они действительно из Британии) под руководством Иэна Уилмута сделала огромное достижение в области биологии. Они, с помощью метода пересадки ядра, клонировали овцу.

Из клетки ткани вымени уже умершей к моменту эксперименту овцы (организма-прототипа) взяли ядро. Из другой овцы взяли яйцеклетку и, предварительно удалив ее собственное ядро, трансплантировали ядро из клеток овцы-прототипа. Полученную уже диплоидную клетку (диплоидную, так как ядро взято из соматической клетки) поместили в другую овцу, которая стала суррогатной матерью. Полученного ягненка назвали Долли.

Она была генетической копией овцы-прототипа.

Но Долли не была первым в истории клоном млекопитающего. И до нее проводились удачные эксперименты. В чем новшество? В том, что ранее брались либо эмбриональные, либо стволовые клетки для донорства ядер. В случае с Долли были взяты уже дифференцированные клетки взрослого организма (клетки вымени). Овечка Долли прожила достойную жизнь, несколько раз становилась мамой. Рожала совершенно здоровых ягнят. Долли ничем не отличалась от других овец, только тем, что она являлась клоном. К концу жизни Долли заболела артритом. Ее усыпили. Болезнь эта никаким образом не связана с клонированием: ей болеют и обычные овцы.

Эксперимент с Долли продемонстрировал возможность и безопасность клонирования млекопитающих.

Какова практическая значимость клонирования? Оно позволяет решить некоторые проблемы:

• можно увеличить численность — спасти от вымирания популяции, которые сами уже не могут поддерживать свою численность и, по сути, обречены;
• клонирование дает возможность в прямом смысле воскресить вымершие виды, если сохранились образцы ядер клеток этих организмов (вспомните Парк Юрского периода);
• не обязательно выращивать целиком новый организм. Можно выращивать отдельно органы и заменять ими поврежденные. У человека отказала . Взяли у него одну клетку – вырастили новую. И отторгаться она не будет , так как не содержит чужеродных белков: все свое.

В теории все прекрасно, на практике возникают некоторые проблемы.

Прежде всего, это чисто «механические» проблемы. Несовершенство методов. Белые пятна, пробелы в знаниях: не все еще известно о генах и всех их тонкостях.

Еще одна проблема скрыта в ядре. В процессе дифференциации клеток происходит и дифференциация ядер этих клеток: некоторые гены отключаются, некоторые активируются. То есть в ядре, взятом для пересадки в яйцеклетку, могут быть отключены некоторые гены, которые необходимы для нормального развития зародыша. Понятно, что в этом случае нормального развития не получится.

Есть проблема этическая — клонирование человека. Сути ее я не понимаю, лично мне она кажется надуманной. Поэтому комментировать ее не буду.

Последняя проблема, которую мы рассмотрим – это проблема старения ядер. В ядрах есть счетчики старения организма – теломеры. С каждым делением они все короче и короче. Очевидно, нужен способ искусственно «сбросить до заводских настроек» ядро: отменить отключение генов, восстановить теломеры.

На клонирование организмов возлагаются огромные надежды. В этом методе видят излечение болезней . Область открыта для исследований: еще многое нужно изучить.

1. Клонирование животных

Термин "клон" происходит от греческого слова «klon», что означает веточка, побег, отпрыск. Клонированию можно давать много определений, вот некоторые самые распространенные из них, клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путём бесполого размножения, причём потомок при этом генетически идентичен своему предку.

Собственно процесс клонирования можно разделить на несколько стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из нее микроскопической пипеткой вытягивается ядро. В безъядерную яйцеклетку вводят другую, содержащую ДНК клонируемого организма. С момента слияния нового генетического материала с яйцеклеткой, как ожидается, должен начаться процесс размножения клеток и рост эмбриона. Подобные ожидания основываются, по крайней мере, на двух явных научных мотивациях. Первой является желание выяснить, насколько нетронутым остается генетический материал в процессе развития организма, имеющего характерную судьбу. Вторая мотивация состоит в том, насколько факторы цитоплазмы самой яйцеклетки совместимы с привнесенным в нее для перепрограммирования генетическим материалом - например, имеет ли значение тот факт, что чужие гены и собственные гены митохондрий яйцеклетки различны? Подобных вопросов возникает множество. Обратимся к истории исследований попыток клонирования животных.

Овечка Долли

В феврале 1997 года человечество было потрясено известием из шотландского Института Рослина о рождении и нормальном развитии первого млекопитающего, полученного путем переноса ядра, или, проще говоря, клонирования, - овечки Долли. Пожалуй, это событие произвело эффект, сходный с сообщением об изобретении ядерной бомбы или о возникновении телевидения.

Сначала из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Затем клетка была помещена в эмбриональное окружение, называемое ооцитом, чтобы произошла перестройка генетической программы на развитие эмбриона. Тем временем из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы - суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы - донора клетки молочной железы.

Слух, распространявшийся с неимоверной скоростью чуть ли не с момента объявления о существовании Долли, заключался в том, что клонированная овца стареет в несколько раз быстрее своих «нормально рожденных» родственников.

Эти данные, как оказалось, во многом соответствуют действительности. Согласно одному из наиболее вероятных объяснений этого феноменально быстрого старения является гипотеза, что оно происходит в силу запрограммированного ограничения количества делений и продолжительности жизни каждой клетки высших организмов. Разговоры о нарушениях репродуктивных способностей у Долли вообще не имеют под собой.

Никаких реальных оснований, поскольку она уже как минимум дважды благополучно разрешилась от бремени, родив своего первенца Бонни на втором году жизни, а еще год спустя - троих здоровых ягнят.

Овечка Долли прожила 6 по большей степени мучительных лет.

Клонирование 5 поросят

В 2000 году британские ученые, клонировавшие овцу Долли, создали этим же методом пять поросят. Специалисты компании PPL Therapeutics провели операцию в американском городе Блэксбург. За основу были взяты клетки взрослой свиньи.

Все выведенные поросята - самки, и все они здоровы.

Специалисты полагают, что таким образом в будущем можно будет производить свиней, органы которых впоследствии используют для пересадки людям. Ожидается, что первые эксперименты в этой области ученые будет проводить в течение четырех лет.

Достаточно больше перспективы перед нами открывает возможность клонирования, но так же перед нами постают множество споров и разногласий.

2. Терапевтическое клонирование

Что касается клонирования человека, данный процесс запрещен законом во многих странах в связи с многими аспектами.

Но сyществует такой вид клонирования, как терапевтический. В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток, (замена ядра клетки, исследовательское клонирование и клонирование эмбриона), состоящий в изъятии яйцеклетки из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических делений культуры (митозов культуры), данная клетка образует блацисту (раннюю стадию эмбриона состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК почти идентичным первичному организму.

Цель данной процедуры - получение стволовых клеток. генетически совместимых с донорским организмом.

Можно ли в специальных условиях воспроизвести генетически точную копию любого живого существа? Символом первого клонированного млекопитающего (1996 год) стала овца Долли, страдавшая на протяжении жизни воспалением легких и артритом и насильственно усыпленная в возрасте шести лет - возрасте, равном примерно половине средней жизни нормальной овцы. Клонирование животных оказалось не таким простым в исполнении, как растений.

В терапевтическом клонировании используется процесс, известный как пересадка ядер соматических клеток.

2.1 Перспектива терапевтичекого клонирования

Стволовые клетки, полученные путем терапевтического клонирования, применяются для лечения многих заболеваний. Кроме этого, в настоящее время ряд методов с их использованием находятся на стадии разработки (лечение некоторых видов слепоты, повреждений спинного мозга и др.)

Данный метод часто вызывает споры в ученой среде, под вопрос ставится термин, описывающий созданную бластоцисту. Некоторые считают, что неверно называть это бластоцистой или эмбрионом, так как оно не было создано оплодотворением, но другие утверждают, что при соответствующих условиях из него может развиться плод, и, в конечном счете, ребенок - поэтому уместнее называть результат эмбрионом.

Потенциал для применения терапевтического клонирования в области медицины просто огромен. Некоторые противники терапевтического клонирования выступают против того факта, что данная процедура использует человеческие эмбрионы, при этом разрушая их. Другим же кажется, что подобный подход инструментализирует человеческую жизнь или, что тяжело будет разрешить терапевтическое клонирование, не разрешая при этом репродуктивного клонирования.

3. Значение клонирования

В настоящее время с методами генной инженерии и, в частности, клонирования связано множество надежд и в области лечения неизлечимых ранее болезней, репродукции и трансплантации органов, и в области искусственного зачатия, борьбы с инвалидностью и врожденными пороками… Проводится все больше экспериментов по выращиванию млекопитающих и последующей пересадке их органов человеку. Совсем недавно в Южной Корее удалось клонировать поросенка, генетически измененные клетки которого способны на 60-70% снизить угрозу отторжения органов иммунной системой человека при трансплантации. А в свете проблемы, связанной с неспособностью иметь детей, методы искусственного оплодотворения получили широкую поддержку в обществе. Что касается самого клонирования, то оно позволяет проводить те же процедуры, обходясь генофондом лишь одного из родителей, что часто бывает необходимо в случае предрасположенности одного из родителей к серьезным заболеваниям.

Пересадка клеток поджелудочной железы позволит избавить больных сахарным диабетом от постоянных инъекций инсулина и необходимости соблюдения строгой диеты. Об этом на конференции в Чикаго доложил британский хирург Джеймс Шапиро, успешно проведший первые восемь операций.

Очищенные клетки поджелудочной железы здоровых доноров вводили больным сахарным диабетом внутривенно. Эти клетки задерживались в печени, где они продолжали вырабатывать инсулин. У восьми больных в возрасте от 29 до 53 лет в ближайшие сроки после операции исчезла потребность в инъекциях инсулина.

Представитель Британской диабетологической ассоциации Билл Хартнет считает новый метод лечения чрезвычайно перспективным, но предостерегает от поспешных выводов, поскольку результаты пересадки клеток пока не опубликованы. Больные после этой операции должны постоянно принимать иммунодепрессанты для предотвращения отторжения пересаженных клеток. Развитие метода клонирования позволит в будущем решить проблему получения достаточного количества клеток поджелудочной железы, заявил Джеймс Шапиро на конференции Американского общества трансплантологов.

Технологии клонирования были впервые применены для спасения исчезающих видов животных. Уже в следующем месяце ученые ожидают рождения на свет детеныша гаура (разновидности азиатского вола), которого выносила обыкновенная корова. Сам зародыш был создан в лаборатории из яйцеклетки коровы и генов, взятых из кожи гаура.

С другой стороны, часто поднимается вопрос о том, что клонирование может сократить генетическое разнообразие, сделав человечество более уязвимым, например, к эпидемиям, что приведет, по самым пессимистичным прогнозам, к гибели цивилизации.

Клонирование – это такой процесс, при котором генетически идентичная копия производится путем бесполого размножения. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека. Есть два широко обсуждаемых типа человеческого клонирования: терапевтическое клонирование и репродуктивное клонирование.

Термин «клон» ввел в 1963 году Дж. Б. С. Холдейн, выдающийся шотландский биолог, в своей речи, озаглавленной «Биологические возможности для человека видами на ближайшие десять тысяч лет».

По заказу 57-летней американки Бернанн Маккини в южнокорейской клинике произвели клонирование собаки.

Историю клонирования человека можно проследить от 1880-х годов, когда ученые пытались доказать, как работает генетический материал в клетках.

Что генетический материал не теряется во время деления клетки продемонстрировал Ханс Dreisch на клонировании морских ежей, разделяя две клетки и выращивая их самостоятельно. В 1902 году Ганс Spemman повторяет тот же процесс на саламандрах.

Очень трудно проследить хронологию клонирования растений, из-за того, что такое клонирование растений тысячи лет практикуется как людьми, так и в самой природе.

Клонирования человека — За и Против

О клонировании человека, заговорили, когда шотландские ученые института Рослина создали знаменитую овцу Долли. Это вызвало во всем мире интерес и озабоченность.
Клонирование не так далеко от процедур, как экстракорпоральное оплодотворение, где оплодотворение яйцеклетки происходит в лаборатории и затем переносится в матку.

Экстракорпоральное оплодотворение, как правило, требует извлечения из множества клеток и может производиться несколько раз, чтобы сработать, если оно вообще сработает и даст результат. Это может также привести к многоплодной беременности.

Клонирование является лишь еще одной альтернативой для воспроизводства потомства и в отличие от ЭКО, оно занимает очень мало клеток и срабатывает с первого раза, что для беременности делает его более эффективным способом размножения.
Животные, в настоящее время клонированные, имеют генетически максимально желательные качества. Исследования также проводятся на клонирование исчезающих видов и мертвых животных.

В 2009 году представитель вымерших видов животных — Пиренейский буйвол был клонирован, однако, жил только в течение 7 минут, прежде чем стать вымершим еще раз.

Как происходит клонирование человека

Клонирование человека является производством генетической копии какого-то другого человека. Ядро, или центральная часть клетки, содержит большую часть своего генетического материала.
В клонировании, ядро клетки тела (например, клетки кожи) используется для замены ядра неоплодотворенной яйцеклетки. При активации эмбриона создается клон, который является двойником человека, от которого ядро было взято.

В зависимости от того, что мы хотим получить, клонирование называется «репродуктивным» или «терапевтическим», однако первоначальный метод получения клона был тем же самым.
Клонирования «Репродуктивное» будет происходить, если передать клон в тело женщины и позволить ему родиться. «Терапевтическое» клонирование может произойти, если целью было уничтожить его ради получения частей.

Части являются в центре эмбриона, который умрет, когда эти клетки будут извлечены. Клетки могут затем быть использованы в исследованиях по пересадке для тех, у кого есть определенные заболевания. Стволовые клетки являются универсальными клетками, которые производят видовые клетки, необходимые конкретному пациенту.

Есть, однако, и другие источники стволовых клеток, которые не связаны с эмбрионами, например, взрослого костного мозга, пуповины или сохранены при рождении.
Помимо успешных попыток клонирования различных видов животных, 20-й век ознаменовался также некоторыми из основных достижений в области генеалогии. Успешная расшифровка кода ДНК в 1968 году стала основным стимулом для очень стремительного развития клонирования человека.

В 1988 году геном человека, геном Homosapiens, хранящийся в 23 парах хромосом, был расшифрован. При существующем положении вещей наука прекрасно двигалась в направлении развития человеческого клона.
Серьезный удар пришел в виде Закона 2009 года о запрещении клонирования человека, который считает клонирование — незаконным, неэтичным и аморальным действием.

Против клонирования людей пришли мнения из научного сообщества, которые не были удовлетворены результатами клонирования животных, а также религиозные общины, которые считают клонирование человека вмешательством в человеческую жизнь и продолжение рода.
Это краткая история клонирования человека, охватывает период около 120 лет. По состоянию на 2009, когда клонирование человека стало считаться незаконной деятельностью в 23 странах.

Братство ученых и исследователей надеются, что клонирование человека будет легализовано в ближайшее время, после чего они смогут вернуться в свои лаборатории, и продолжить эксперименты, связанные с прежними исследованиями.

Тело человека, каким бы совершенным оно не было, имеет свойство стареть. Можно ли вырастить идентичное тело на замену старому и переселить в него свой мозг? Об этом мечтали люди и писали фантасты на протяжении многих лет. Клонировать можно не только человека (да и вообще это не этично, хоть и возможно), но также животное, даже давно вымершее. Эти и другие цели стоят в приоритете перед генной инженерией. Клонирование - один из краеугольных камней будущего, за которыми нас ждут великие свершения в науке и технике.

Только вдумайтесь - со дня рождения клонированной овечки Долли в 1996 году прошло более двадцати лет! уже давно превратилось из фантастики в реальность и в мире уже существует множество биотехнологических компаний, предоставляющих такую необычную услугу. Как правило, их клиентами являются любители домашних животных, которые хотят видеть своих любимцев даже после их смерти. Одной из таких компаний является китайская Sinogene Biotechnology, в лаборатории которой недавно родился клонированный котенок по кличке Чеснок. Биологи берут за работу довольно большие деньги, но это того стоит.

Когда Барбара Стрейзанд рассказала журналу Variety, что клонировала свою собаку за 50 000 долларов, многие впервые узнали, что копирование домашних любимцев и других животных - это реально. Да-да, вы не ошиблись: вы можете заплатить за клонирование собаки, лошади или любимого бычка и получить живую копию через пару месяцев. , от которой у меня до сих пор мурашки по коже, пойдет про Монни Маст, фотографа из Мичигана, которая оплатила клонирование Билли Бина, лабрадора-ретривера, принадлежавшего ее старшей дочери Мие.

БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

Деление

Почкование

Размножение фрагментами (фрагментация)

Клонирование

Структурно-функциональная организация генетического материала

Цитоплазматическое наследование

Положения хромосомной теории

Роль ДНК в наследственности

Таблица 1

Результаты эксперимента Гриффита

"При вскрытии погибших мышей в них были обнаружены живые инкапсулированные формы. На основании этих результатов Гриффит сделал вывод, что от убитых нагреванием инкапсулированных форм к живым бескапсульным формам передаётся какой-то фактор, заставляющий их вырабатывать капсулы и становиться вирулентными."(13) Но природа этого трансформирующего фактора оставалась неизвестной до 1944 г., когда удалось выделить и идентифицировать его. Эвери, Мак-Карти и Мак-Лео установили, что удаление полисахаридной капсулы и белковой фракции из клеточных экстрактов не влило на способность трансформировать бескапсульные формы, но добавление фермента дезоксирибонуклеазы (ДНКазы), гидролизирующей ДНК, препятствовало трансформации. Способность высокоочищенных экстрактов ДНК из инкапсулированных клеток вызывать трансформацию показала, что фактором Гриффта была ДНК.

Химический состав хромосом

Природа генов

Способы клонирования

Список используемой литературы:

Рисунки