Генетик Беликова: советские ученые клонировали мышь задолго до овечки Долли
Клонирование животного — задача нетривиальная, но возможная. За всю историю ученые клонировали более 20 видов животных, в том числе верблюда, обезьян, волков, хорьков, муфлона, буйвола, гуаров, козерога и многих других. А ровно 25 лет назад, всего через три года после появления на свет знаменитой овечки Долли, английские ученые впервые в мире провели успешную операцию по клонированию свиньи. Более того, исследователи даже пытались клонировать человека, однако полученный эмбрион пришлось уничтожить. В материале "Газеты.Ru" — о том, каких именно животных успели клонировать ученые к настоящему моменту.
Клонирование — это процесс создания генетически идентичных копий организмов или их частей. В природе клонирование происходит при различных формах бесполого размножения, например, деления, почкования и партеногенеза. Последнее характерно для ящериц, членистоногих и некоторых других животных. Этот вид размножения еще называют "девственным", при нем женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения.
Когда же мы говорим о половом размножении, то при зачатии эмбриона и его развитии заимствуется геном и от отца, и от матери. В результате полной копии, то есть клона, не получается. Единственное исключение — однояйцевые близнецы. Но это не копии родителей, а клоны друг-друга. Они появляются, когда оплодотворенная яйцеклетка разделяется на несколько частей с идентичной ДНК.
До 1891 года считалось, что создать искусственных однояйцевых близнецов невозможно. Но немецкий эмбриолог Ханс Дриш опроверг это: он разделил клетки двуклеточного зародыша морского ежа. В результате этого опыта Дриш получил два генетически идентичных организма. С тех пор ученые проводили похожие эксперименты, накапливая все больше данных о процессе, который тогда еще не называли клонированием. Затем в 1950-х американские эмбриологи Роберт Бриггс и Томас Клинг пересадили ядро зрелой клетки лягушки в яйцеклетку, собственное ядро которой было предварительно удалено. Им удалось получить клоны эмбрионов на разных стадиях развития. Позже методику усовершенствовали другие ученые, и в 1963 году появился термин "клон".
Первые эксперименты с млекопитающими начались только 20 лет спустя. В 1984 году датский ученый Стин Вилладсен клонировал овцу из эмбриональных клеток, с тех пор люди успели клонировать не только привычных нам домашних животных и скот, но и мулов, обезьян, мошек, хорьков, верблюдов, койотов, буйволов, муфлонов, гуаров, благородных оленей, пиренейского козерога, песчаных кошек и полярных волков. Овечки Долли, Полли и Молли
Настоящим прорывом стало появление на свет знаменитой овечки Долли в 1997 году. Ученые из института Рослина в Великобритании также использовали метод пересадки ядра. В овечью яйцеклетку с удаленным ядром ввели ядро из клетки молочной железы взрослой овцы, после чего яйцеклетка активировалась посредством электрического разряда. Зародыши поместили в матку приемной матери, где они могли развиваться до рождения.
Из 236 опытов успешным оказался только один, в результате которого 5 июля 1996 года родилась овечка, которую назвали Долли.
"Долли стала первым млекопитающим, клонированным из клетки взрослого организма. Методика, которая была впервые опробована для появления овечки Долли, до сих пор используется при коммерческом клонировании домашних животных за рубежом и в научных целях. Такое коммерческое клонирование, как правило, позволяет "воскрешать" погибших любимцев или высокоценных спортивных животных. Долли прожила шесть лет и родила шесть ягнят. Средняя продолжительность жизни овцы, принадлежащей к той же породе, что и Долли, составляет в среднем 11 лет, но может значительно сокращаться из-за заболеваний. Нет доказательств связи смерти Долли с историей её происхождения, так как вирус, приведшей к её усыплению, поражает овец вне зависимости от пути их появления на свет", — рассказала "Газете.Ru" научный сотрудник кафедры генетических и репродуктивных биотехнологий СПбГУВМ Ангелина Беликова.
Затем эта же группа ученых использовала выращенные в лабораторных условиях клетки кожи с генетически вживленным в них человеческим геном и клонировали еще две овцы — Полли и Молли. В ДНК овец был помещен человеческий вариант гена, белковый продукт которого, носящий название Фактор IX, участвует в свертываемости крови. Мутации в этом гене у людей и других видов животных вызывают генетическую болезнь под названием "гемофилия", при которой нужный белок не вырабатывается или вырабатывается в недостаточном количестве, что может привести к гибели человека от кровотечения.
"Больным людям, для остановки крови, например, в ходе операции, необходимо вводить белок извне. Обычно, его источник — донорская кровь, так как переливание крови от других животных человеку запрещено. Полли и Молли умели синтезировать человеческий Фактор IX и выделять его через молочную железу, что сделало возможным создание лекарства от гемофилии из их молока. Для создания такого препарата молоко должно пройти глубокую очистку, из него выделяется нужный белок, который затем используется в виде сырья для создания лекарства, вводящегося в организм больного с помощью инъекции. О дальнейшей жизни Полли и Молли мало известно", — добавила Беликова.
Мышь Машка
Мышь Машка была клонирована задолго до Долли советскими учеными из Москвы, работающими в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН, рассказала Беликова. Образцом для клонирования был выбран белый мышонок, а суррогатной матерью стала серая мышь. Через 21 день после оплодотворения на свет появилась мышь-альбинос по имени Машка.
"Почему же отсчет технологии клонирования ведется от Долли, а не от Машки? Дело в том, что, хоть для рождения Машки была использована технология очень похожая на ту, что в дальнейшем привела к созданию Долли, для образования первой клетки организма мыши было использовано ядро не полноценной взрослой особи, а другого мышиного зародыша. Тем не менее, Машка стала первым отечественным клоном млекопитающего, который был рожден ещё за 10 лет до знаменитой овечки", — рассказала ученая.
Но это был не единственный грызун, которого клонировали. В 2008 году японские учёные создали клонированную мышь из мёртвой мыши, которая была заморожена на 16 лет. Это был первый случай клонирования млекопитающего из замороженных клеток. Открытие даёт надежду на то, что однажды мы сможем воскресить вымерших животных, замороженных в вечной мерзлоте, таких как шерстистый мамонт. Сейчас российские генетики как раз работают над решением этого вопроса, собирая материал в Якутии. Работу ученых финансирует южнокорейский исследователь Хван У Сок, который известен благодаря первому в мире клонированию собаки.
Собака Снаппи
Лаборатория Хван У Сука Sooam Biotech, которая известна как фабрика клонированных собак, уже несколько лет занимается коммерческим клонированием сельскохозяйственных животных и служебных собак для правительств и корпораций. Также они могут создать клон умершего домашнего любимца.
Первую собаку Хван У Сук клонировал в 2005 году. Это был Снаппи, щенок афганской борзой. В 2015 году Sooam Biotech сообщила, что клонировала 700 собак для их владельцев, в том числе двух охотничьих собак якутской лайки, которые находятся под угрозой исчезновения. Сообщается, что за каждого клонированного щенка они брали 100 000 долларов, а один щенок был клонирован из клеток собаки, которая умерла 12 дней назад.
Можно себе представить, что за десять лет количество клонированных собак значительно возросло.
При попытках клонировать собак ученые столкнулись с неожиданным препятствием: по сравнению с яйцеклетками других видов, успешно клонированных ранее, собачьи яйцеклетки чрезвычайно плохо выживали в искусственной среде, рассказала "Газете.Ru" младший научный сотрудник лаборатории биоинженерии НИИ молекулярной и клеточной медицины РУДН Ксения Шакирова.
"Это связано с особенностями репродуктивной системы собак, однако ученым из Южной Кореи удалось преодолеть эти ограничения и клонировать собаку. Донором ядра для Снаппи стал взрослый кобель Тай. Как и Тай, собаки прожили 10 и 12 лет соответственно, и были усыплены в связи с осложнениями, вызванными раком — типичным заболеванием для породистых собак. До развития рака, обе собаки были здоровы. Интересный факт: самого Снаппи тоже клонировали, в результате чего родилось четыре клона, один из которых умер вскоре после рождения по причинам, не связанным достоверно с его происхождением. Здоровье трех других щенков было оценено в возрасте девяти месяцев как хорошее, после чего мало известно про их судьбу", — отметила Шакирова.
В 2022 году только четыре компании в мире занимаются коммерческим клонированием животных. Это ViaGen в США, Sinogene в Китае, Sooam Biotech в Южной Корее, Geminin Genetics в Великобритании. Кошек ученые тоже клонируют. Впервые это сделали в 2001 году учёные из Техасского университета. Они создали первую клонированную кошку CC (CopyCat — копированная кошка). Несмотря на то, что CC — точная копией донора, у них разные характеры: CC была застенчивой и робкой, а донор — игривой и любопытной.
Волки и хорьки
Клонирование часто рассматривают, как возможность спасти вымирающие или восстановить уже вымершие виды животных. Одним из таких видов стали черноногие или американские хорьки. Численность вида сокращалась на протяжении всего XX века, в основном из-за уменьшения популяций луговых собачек и лесной чумы. Он был объявлен вымершим в 1979 году, но в 1981 году была обнаружена остаточная популяция. В 2020 году ученые создали клона самки по имени Уилла, которая умерла в середине 1980-х годов и не оставила после себя живых потомков.
С такими же целями сохранения популяции ученые из Южной Кореи, в число которых входил и Хван У Сук клонировали полярных волчат, позднее получивших имена Снувулф и Снувулфи. Основной целью клонирования было сохранение исчезающего вида, так как на воле в Корее оставалось не более 10 волчьих особей.
"До появления Снувулф и Снувулфи на свет данный вид уже подвергался процедуре генетического копирования, однако в более старой работе были обнаружены методологические ошибки, заставившие сообщество ученых усомниться в открытии. Что касается двух волчат, интересно, что в качестве донора яйцеклетки для их появления на свет выступила домашняя собака. Рождение волчат показало возможность сохранения представителей исчезающих видов за счет использования более доступных и распространенных эволюционно близких видов в качестве "суррогатных матерей". Волчата жили в Сеульском зоопарке, но Снувулф умерла от инфекции в четыре года", — отметила Беликова.
Домашний скот
Клонирование сельскохозяйственных животных тоже представляет интерес. При традиционном разведении генотип потомства неизбежно отличается от родительского, что почти наверняка приводит к "размыванию" желаемой характеристики. Клонирование способно решить эту проблему, рассказала Шакирова.
Так например, с целью сохранить и вывести скот c высокой молочной и мясной продуктивностью, в 1998 году в Японии впервые клонировали корову. Полученных клонов назвали Ното и Кага. Близнецы родились здоровыми, прожили больше 20 лет, имели здоровое потомство и умерли от естественных причин.
А совсем недавно, в 2024 году успешное клонирование коровы провели и в России. Звездочка — клон коровы-рекордсмена по удою молока родилась здоровой и, согласно обследованиям, не имеет каких-либо патологий, в том числе в репродуктивной системе, однако судить окончательно о здоровье Звездочки и, следовательно, успешности клонирования, пока рано.
Важен и тот факт, что для получения Звездочки использовалась технология переноса ядра Hand-made. Если в классической схеме клонирования работа проводится с яйцеклетками, которые находятся в так называемой блестящей оболочке, то Hand-made клонирование оперирует яйцеклетками, которые этой оболочки лишены.
"На практике это означает существенное удешевление клонирования, так как оперирование с яйцеклетками без блестящей оболочки требует более дешевого оборудования и куда менее трудозатратно. Хотя наличие блестящей оболочки существенно затрудняет и удорожает работу с яйцеклетками, долгое время считалось что для последующего нормального развития эмбриона она необходима. Однако сейчас эффективность Hand-made клонирования по сравнению с "классическим" оценивается как равная или дальше большая", — отметила Шакирова.
Ученые также клонировали свиней, но уже не для сохранения характеристик, а для медицинских целей. Так, в 2014 году сообщалось, что Китай производит 500 клонированных свиней в год с показателем успешности 70–80% для тестирования новых лекарств. В 2024 году японским учёным впервые удалось успешно клонировать выведенную в США свинью, пригодную для межвидовой трансплантации органов, в том числе человеку. 11 февраля на свет появились три поросёнка, которые в дальнейшем будут переданы в медицинские организации Японии для проведения доклинических испытаний.
Обезьяны и люди
Макака-резус Тетра стала первой клонированной обезьяной, родившейся в 1999 году в Национальном центре исследования приматов в штате Орегон (США). Тогда ученые расщепили эмбрион и искусственно создали близнецов. По методу овечки Долли обезьяны были клонированы только в 2017 году в Институте нейробиологии Китайской академии наук в Шанхае. Они получили имена Чжун Чжун и Хуа Хуа. Клонирование обезьян, по словам ученых, нужно для проведения медицинских исследований.
Эксперименты с обезьянами показали, что человека клонировать теоретически тоже возможно. Однако это пока запрещено. В 1997 году ЮНЕСКО приняла Всеобщую декларацию о геноме человека и правах человека, запрещающую его клонирование и предписывающую строгий контроль государства над всеми опытами в этом направлении. В России, как и в других странах, также введен запрет на клонирование человека. Тем не менее, закон не запрещает клонирование клеток и организмов в научно-исследовательских целях, клонирование органов для трансплантации и клонирование животных.
Например, в 2013 году в США учёные провели опыт по перемещению ядра клетки кожи человека в яйцеклетку, взятую у донора. После этого яйцеклетка начала делиться, и эмбрион успешно развивался несколько дней, после чего у него изъяли стволовые клетки и уничтожили. Поскольку эмбрион не был выношен суррогатной матерью, этот опыт нельзя назвать полноценным клонированием человека.