Сколько было изначально эмбрионов овечки долли. Что стало с клонами овечки долли

Чучело овечки Долли в Королевском музее Шотландии

Wikimedia Commons

Вопрос клонирования животных связан со многими опасениями, в том числе, всегда вызывала вопросы ранняя смерть знаменитой овечки Долли - из-за артрита ее пришлось усыпить в шесть лет, и многие считали, что именно клонирование послужило причиной ее плохого здоровья. Британские ученые решили опровергнуть этот миф, и провели расследование, в результате которого выяснилось, что клонированные овцы не более предрасположены к артриту, чем обычные. Исследование опубликовано в Scientific Reports .

Овца Долли, первое клонированное млекопитающее, появилась на свет в 1996 году в Шотландии в лаборатории Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла в Рослинском институте. Ядро соматической клетки из вымени ее «матери» пересадили в освобожденную от ядра цитоплазму яйцеклетки другой овцы, в результате чего необходимый двойной набор хромосом, который обычно достается ребенку от отца и матери, у Долли был получен только от матери. Долли являлась генетической копией своей матери (если не считать ДНК митохондрий, которые были в яйцеклетке суррогатной матери - поэтому о том, считать ли Долли настоящим клоном одного-единственного существа, можно спорить). Интересно, что на момент пересадки матери уже не было в живых, и ее клетки хранились замороженными в жидком азоте. В ходе эксперимента были использованы 227 яйцеклеток, десятая часть из которых развилась до состояния эмбрионов, из которых, в свою очередь, выжил только один. Эксперимент считался настоящим прорывом в естественных науках.

Долли прожила шесть лет и восемь месяцев и оставила после себя шесть ягнят. Ее усыпили в 2003 году из-за плохого состояния здоровья. За год до этого у нее обнаружили артрит, и ей стало трудно ходить, затем к нему добавилось ретровирусное заболевание легких. Обычно овцы живут 10-12 лет, и ранняя смерть Долли до сих пор служит предметом споров. Одни ученые полагают, что дело в том, что Долли много проводила взаперти и почти не паслась с другими овцами (поэтому у нее был, в том числе, слабее иммунитет); другие считают, что проблема была именно в клонировании. Хромосомы в клетках Долли были изначально короче, чем у «нормального» новорожденного ягненка, потому что они были взяты из клеток взрослой особи с уже укороченными за ее собственную жизнь концами-теломерами (клетки многих млекопитающих при каждом делении теряют часть длины своих хромосом). Это могло послужить причиной нарушения работы клеток, после того, как хромосомы укоротились еще сильнее за жизнь самой Долли. Другие ученые считают, что клонирование стало причиной ускорения направленных механизмов старения, которые запустили развитие раннего артрита у Долли.

Вопрос о том, не вызывает ли клонирование развития непредвиденных заболеваний, ассоциированных именно с клонированием, занимает ученых уже давно и связан со многими опасениями и мифами, касающимися данной области. Ученые Ноттингемского университета решили более детально исследовать, что именно произошло с Долли, хотя данных клинических и радиографических анализов, к сожалению, в институте не сохранилось. Вообще, об артрите Долли официально говорили всего лишь один раз, на одной конференции, и упоминался при этом один сустав.

Ученые исследовали четырех клонов, полученных из той же клеточной линии, что и Долли. На 2016 год им было уже восемь лет. Радиографический анализ показал, что у всех них есть артрит, но не тяжелый: у троих форма была признана легкой, у одной особи - средней степени тяжести. После этого ученые сделали радиографический анализ скелета Долли, а также ее дочери Бонни, зачатой естественным путем, и Меган и Мораг - первых двух овец, клонированных из дифференцированных клеток, но эмбриональных (в отличие от Долли, для создания которой брали клетки взрослого животного). Результаты сравнивали с обычными, неклонированными овцами. Выяснилось, что у Долли, в частности, на момент смерти не было остеоартрита в плечевых, запястных и скакательных суставов, и степень тяжести болезни ее соответствовала среднему состоянию неклонированных овец. У Бонни и Меган, умерших в гораздо более старшем возрасте, форма артрита была существенно тяжелее. Авторы отмечают, что для составления совершенно полной картины артрита требуется дополнительный анализ суставных капсул, синовиальных выстилок суставов, мышц животных и так далее, однако в их распоряжении были только скелеты давно умерших животных. Тем не менее, данные по этим скелетам позволяют понять меру распространения заболевания по организму и сделать соответствующие выводы.

Авторы заключают, что ни у Долли, ни у современных клонов не было сколько-нибудь необычного уровня предрасположенности к артриту, что риски в этом случае не отличаются от рисков обычных взрослых овец, и что возраст клона здесь не принципиален.

А о выращивании искусственных эмбрионов без яйцеклеток можно прочитать .

Анна Казнадзей

Это был славный денек в Эдинбурге, Шотландия. Старые друзья и коллеги по научной стезе Иэн Уилмут и Алан Траунсон отправились в поход. Двадцать лет назад. Высоко над городом Уилмут признался, что у него есть секрет. В рамках крупного исследования, он и несколько его коллег успешно родили овцу в лаборатории - не из яйцеклетки и сперматозоида, а из ДНК, взятой из молочной железы взрослой овцы. Они клонировали млекопитающее.

«Я был ошеломлен, - говорит Траунсон, который нынче - как и тогда - работает биологом в сфере стволовых клеток в Университете Монаш в Мельбурне, Австралия. Он вспоминает, как тяжело опустился на камень неподалеку. Денек был жаркий, но Траунсон почувствовал, как по его телу пробежал холодок: он осознал последствия. - Это изменило всё».

Млекопитающего бросило вызов научной догме того времени. Успех породил мрачные и фантастические предсказания: людей начнут клонировать. Болезни исчезнут. Умерших детей будут рождать заново. Сегодня, спустя двадцать лет после рождения овечки Долли 5 июля 1996 года, влияние клонирования на фундаментальную науку превзошло все ожидания, тогда как в обществе не произошло практически никаких перемен, связанных с клонированием и с Долли, в частности.

Долли, по центру, первая клонированная овечка в мире

В 2016 году клонирование человека остается неосуществимым, не приносит научной выгоды и сопряжено с неприемлемым уровнем риска. Никто даже не думает о подобном подвиге. Клонирование животных также остается ограниченным, хотя, очевидно, развивается. Сельскохозяйственное клонирование используется в США и Китае с целью извлечения выгоды из генов нескольких необычных образцов, говорят ученые, но Европейский парламент проголосовал в прошлом году за запрет клонирования животых для еды. Один ученый в Южной Корее берет 100 000 долларов за клонирование домашних животных, но уровень спроса на такую услугу пока неясен.

Самое большое влияние, оказанное клонированием, по мнению ученых, проявилось в достижениях в области стволовых клеток. Биолог стволовых клеток Шинья Яманака говорит, что клонирование Долли побудило его начать разработку стволовых клеток, извлеченных из клеток взрослых - и это привело его к Нобелевской премии в 2012 году.

«Овца Долли сказала мне, что ядерное перепрограммирование возможно даже в клетках млекопитающих, и побудила меня заняться собственным проектом», - пишет Яманака. Он использовал взрослые клетки - сначала мышей, хотя сейчас техника позволяет делать это и с клетками людей - чтобы сделать стволовые клетки, которые могли сформировать широкий ряд других клеток, заново проходя путь от зародыша до взрослой клетки, но другого характера. Поскольку создаются такие клетки искусственным путем и могут применяться для многих задач, они называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPS). Расцвет iPS-клеток снизил необходимость в эмбриональных стволовых клетках, которые долгое время вызывали этические споры, и сегодня именно iPS-клетки лежат в основе многих исследований стволовых клеток.

Рождение Долли было преобразующим, поскольку доказало, что ядро взрослой клетки обладает всей необходимой ДНК для рождения другого животного, говорит биолог стволовых клеток Робин Ловелл-Бедж, глава отделения биологии стволовых клеток и развивающей генетики в Института Фрэнсиса Крика в Лондоне. До этого исследователи извлекали взрослых лягушек из эмбриональных клеток лягушек, либо эмбриональные стволовые клетки у взрослых - и на этом их развитие зашло в тупик.

«Долли была первым примером того, что можно взять взрослую клетку и получить взрослого, - говорит Ловелл-Бедж. - То есть, можно перепрограммировать ядро взрослой клетки обратно в эмбриональное состояние».

Долли умерла 14 февраля 2003 года в возрасте шести лет от легочной инфекции, весьма распространенной среди животных, которым не дают выходить на улицу. Это никак не было связано с тем, что овечку клонировали, говорит Уилмут.

Овечка, сделанная из клеток молочной железы, была названа в честь Долли Партон, американской певицы, известной своей большой грудью, ну и голосом тоже. «Это не было непочтительно к этой женщине и к женщинам в целом, - говорит Уилмут. Нет, это помогло гуманизировать исследовательский проект, который в противном случае мог быть оторванным от повседневной жизни. - Наука и ее презентации иногда выглядят ужасно серьезными. Думаю, для нас это было хорошо - мы стали больше похожи на людей».

Уилмут полагает, что рождение Долли могло быть счастливой случайностью. Он и его коллеги пытались сделать клонов из фетальных клеток и использовали взрослые клетки для экспериментального контроля - не ожидая, что они произведут собственные эмбрионы. «Мы не ставили перед собой задачу клонировать взрослые клетки. Мы планировали работать, в идеале, с эмбриональными стволовыми клетками или чем-то похожим, - говорит Уилмут. - Успех в работе со взрослыми клетками стал неожиданным бонусом».

Изначальной целью исследования было использовать систему производства молока у животного как фабрику для производства белков для лечения заболеваний людей. Но интерес к этой идее пошел на спад вместе с распространением недорогих синтетических химвеществ.

Уилмут считает, что клонировать человека можно - но не нужно. Техника клонирования, благодаря которой появилась Долли, не сработала на приматах. Он полагает, что достичь этой цели можно с использованием других методов, но настроен категорически против клонирования человека.

«Просто то, что это может сработать, не значит, что мы должны это сделать, - говорит он. - Вероятнее всего, мы столкнемся с проблемами при рождении, при родах». Например, одна из овец в его лаборатории, которую клонировали вскоре после Долли, обзавелась проблемами с легкими, которые вскоре привели к ее кончине.

«Я не хотел бы стать человеком, который клонировал бы ребенка, а потом взглянул на него и сказал: очень жаль». необходимость клонирования еще больше ушла на задний план. Теперь заниматься ею причин еще меньше, чем раньше.

Траунсон полагает, что должен быть большой рынок клонированных эмбрионов скота.

В 2008 году правительство США решило, что нет никакой разницы между клонированными и неклонированными коровами, козами и свиньями, поэтому разрешило заниматься этим, но по большей части для выведения породы, а не для мясопроизводства. Китайская компания Boyalife Group планирует производить по меньшей мере 1 000 000 голов клонированного скота - это немного, если взглянуть на общее число животных, которых ежегодно забивают в этой стране.

Теоретически, клонирование можно использовать для возвращения исчезающих видов. Обсуждалось даже его применение для восстановления шерстистых мамонтов, гигантских панд и даже неандертальцев - эти мысли Ловелл-Бедж отбрасывает как «весьма глупые». Траунсон говорит, что у него еще остался тайник с образцами кожи северных вомбатов, которые хранятся в жидком азоте, на случай, если кто-нибудь захочет восстановить численность вида. Однако клонирование требует взрослой клетки. Для создания клона необходимо исправное ядро, которого нет у большинства вымерших видов.

Некоторые ученые в настоящее время используют методы клонирования для производства эмбриональных стволовых клеток, тем самым избавляясь от необходимости собирать новые эмбрионы. Так называемая пересадка ядра соматической клетки может помочь ученым лучше понять ранний эмбриогенез человека и биологию стволовых клеток, по мнению Пола Нопфлера, биолога из Калифорнийского университета в Дэвисе, который не принимал участия в клонировании Долли. Нопфлер говорит, что не видит «никаких мгновенных терапевтических выгод в этой работе, но в будущем это может измениться».

Идея клонирования умершего любимого - человека или домашнего питомца - не находит широкой поддержки нигде, отчасти потому, что на поведение индивида влияет окружающая среда. Генетика может быть идентичной, но будет ли новый клон все тем же любимым индивидом? Ловелл-Бедж считает, что единственная возможная причина клонирования домашнего животного может заключаться в особых свойствах - например, в тонком чутье или в дорогой породе - да и то, непонятно, будет ли это чутье врожденным или приобретенным навыком. Но клонировать человека… Он считает, что мы никогда на пойдем на это.

Почему биологам, которые первыми клонировали крупное млекопитающее, не дали Нобелевскую премию, зачем один из них неудачно инсценировал самоубийство, в чем причина недолгой жизни Долли и при чем тут пышный бюст американской певицы, сайт рассказывает в рубрике «История науки».

5 июля 1996 года в шотландском городе Мидлотиан близ Эдинбурга родилась овечка, которая уже одним фактом своего рождения стала звездой мирового масштаба, причем не только научной. Овечку, как читатель помнит и без напоминаний, назвали Долли, и вскоре она стала самым знаменитым клоном. Правда, статус мегазвезды Долли получила только через семь месяцев после своего рождения.

Ее создатели, профессора Рослинского университета Ян Вилмут и Кит Кэмпбелл, после множества неудачных попыток решили не дергать судьбу за хвост и молчали до тех пор, пока окончательно не убедились в том, что Долли не только родилась, но и представляет собой полноценную здоровую особь. Говорят, что эта отсрочка потребовалась ученым для того, чтобы получить патент. Так что только 22 февраля 1997 года и овечка, и ее создатели проснулись знаменитыми.

На самом деле Долли вовсе не была первой. Те же Вилмут и Кэмпбелл в 1996 году через журнал Nature объявили о появлении на свет овец Меган и Мораг. Это была не столько удачная попытка клонировать животное, сколько промежуточный шаг к истинному клону, поскольку обе этих овцы были получены из эмбриональных клеток, то есть у них были и папа, и мама. Долли же была копией своей матери, овцы Финн-Дорсет, которая к моменту рождения своей генетической копии давно умерла. Важнейшим отличием Долли от Меган и Мораг было то, что она появилась из соматических клеток взрослого животного, и ее геном почти в точности повторял геном матери. Об этом «почти» скажем чуть позже.

В ходе эксперимента по созданию Долли биологи перенесли клеточные ядра овцы-донора в 277 яйцеклеток, из которых предварительно были убраны собственные ядра с генетическим материалом. Все эти ядра до эксперимента хранились в замороженном состоянии, и только десятая часть из них после разморозки смогла развиться до состояния эмбриона. Из 29 эмбрионов выжил только один - тот, который был взят из вымени овцы-прототипа. В частности, утверждают, что именно поэтому она получила имя Долли. Дело в том, что один из ветеринаров, помогавших ученым, предложил назвать овцу именем Долли (Куколка) в честь американской кантри-певицы Долли Партон, которая прославилась не только своими песнями, но также своим бюстом, пышность которого она неизменно подчеркивала. Так что имя Долли Партон обессмертил вовсе не ее талант.

Американская певица Долли Партон

Fred Prouser/Reuters

К слову сказать, известный хит Луи Армстронга Hello, Dolly никакого отношения к Долли Партон не имеет, легендарный Сачмо исполнил ее для мюзикла по мотивам рассказа Торнтона Уайлдера «Сваха», героиня которого была тезкой певицы.

Один успех на 276 неудач - такое соотношение охладит кого угодно, но только не Вилмута и Кемпбелла, поскольку этот шанс при всей своей малости сулил исследователям Нобелевскую премию, которую они, впрочем, так и не получили. Кит Кемпбелл не дождался премии, скончавшись анекдотической смертью (будучи нетрезв, решил шокировать свое семейство фальшивым самоубийством через повешение, но не рассчитал и повесился всерьез), а еще живой Ян Вилмут тоже пока не получал известий из Швеции.

Овца Долли

Jeff J Mitchell UK/Reuters

Это достижение одни ученые сравнивают с расщеплением ядра, а другие - с открытием Уотсоном и Криком структуры ДНК. Однако не все ученые согласились считать Долли клоном одной-единственной матери, возможно, поэтому премию до сих пор и не дали. Дело в том, что у Долли целых три матери, ведь неоплодотворенные яйцеклетки, из которых извлекли ядра, были взяты у одной овцы, ядра - у другой, а выносила Долли третья - суррогатная - мать. Таким образом овечка Долли, не имея ни одного отца, умудрилась стать дочерью сразу трех мам.

Впрочем, отсутствие Нобелевского миллиона не помешало исследователям во всем мире начать производство клонированных животных по рецепту Вилмута и Кэмпбелла. Этот рецепт, получивший в науке название «перенос ядра» (nuclear transfer), со временем улучшался, и сегодня для клонирования животного по нему вовсе не требуются сотни замороженных ДНК, из которых сработает только одна.

Сразу же после появления информации о том, что можно клонировать теплокровных животных, во всем мире начался настоящий бум. Пользуясь шотландской технологией, ученые многих стран начали вовсю клонировать самых разных животных, включая лошадей, быков, кошек, собак, верблюдов и т. д. Также проводились, причем по той же технологии, попытки генетической реконструкции вымерших животных, тела которых продолжали храниться в замороженном виде. В перспективе, утверждают ученые, возможна даже реконструкция очень давно вымерших животных, таких, например, как мамонт или динозавр.

Единственное теплокровное животное, которое во многих странах решено было оставить в покое и не клонировать, - это человек. То есть понятно, что такое клонирование тоже технически выполнимо, хотя в этом случае возникает множество вопросов, затрагивающих как этику, так и религию. Однако и этот запрет постоянно нарушается то тем, то другим исследователем, каждый из которых в конце концов оказывался шарлатаном. Сегодня во многих странах, в том числе и в России, клонирование человека запрещено на законодательном уровне.

Овечка Долли прославилась тем, что стала первым млекопитающим, клонированным благодаря переносу ядра. Долли прожила с 1996 по 2003 год. Ее клонированием занимался Ян Вилмут и Кейт Кэмпбелл из Эдинбурга, (Шотландия) в Рослинском институте. Поскольку клетки, которые были использованы для создания Долли, были взяты из молочной железы, они дали овечке имя в честь певицы Долли Партон.

Факты о клонировании
Хотя Долли была первым млекопитающим, клонированным благодаря использованию взрослых клеток, ученым уже приходилось клонировать растения, земноводных и коров с использованием эмбриональных клеток. Даже однояйцовые близнецы считаются эмбриональными клонами. На самом деле, ученые, создавшие Долли клонировали двух других овец, Меган и Мораг, из эмбриональных клеток за год до Долли.

Клонирование
23 февраля 1997 года, известие о рождении овечки Долли, первом млекопитающем клонированным из взрослой клетки облетело весь мир. На самом деле она родилась 5 июля 1996 года, но прославилась спустя семь месяцев, 23 февраля 1997 года, когда исследователи из Рослинского института в Эдинбурге (Шотландия) во главе с Яном Вилмутом, публично представили и показали результаты переноса ядра от донора взрослой клетки в неоплодотворенную яйцеклетку без ядра, которая затем была введена овце-носителю.

Ученые из Рослинского института пытались клонировать овцу из взрослых клеток 277 раз, и Долли была их единственным успехом. Беря ядро овцы Финн Дорсет, ученые изменили программирование донорских клеток, с целью сохранить и остановить их рост. Затем они ввели клетки в яйцеклетку без ядра. Тогда они использовали электричество для слияния клеток. Через неделю после оплодотворения яйцеклетки они ввели ее в суррогатную мать.

Жизнь
Долли провела всю свою жизнь в Рослинскои институте под наблюдением научных. За это время она успела родить шесть барашков. Все ягнята считались нормальными овцами. Через 5 лет у Долли начались проблемы при ходьбе. Ей был поставлен диагноз - артрит и ученые предписали ей противовоспалительные препараты.

Смерть
Ученые из Рослинского института решили усыпить Долли в 2003 году, после того как ей был поставлен диагноз - прогрессирующее заболевание легких. Смерть в возрасте шести лет является ранней для овец, и эксперты обвинили процесс клонирования в преждевременной смерти. Тем не менее, ученые из Рослинского института считают, что эта процедура не виновна в ее смерти. Хотя исследования показали, поскольку донорские клетки были взяты из 6-летней овцы, то ДНК Долли была «старше», чем у новорожденного ягненка. Средняя овца живут около 12 лет.

После Долли
Ученые продолжили клонировать млекопитающих после овечки Долли. В 2005 году корейский исследователь клонировал первую собаку. В 2009 году испанский ученый объявил о клонировании Пиренейского козерога, исчезнувшего животного с 2000 года. Хотя козленок умер вскоре после рождения из-за дефекта легких, его ДНК происходил из замороженного образца ткани, что увеличило надежды, что вымершие виды животных могут быть воскрешены в будущем. Дебаты по поводу этичности и исследования в области клонирования животных продолжаются.