Обезьян клонировали, как овец
Спустя почти два десятилетия бесплодных попыток биологи сумели получить обезьяний аналог овечки Долли.
Овечка Долли, появившаяся на свет в 1996 году, была первым клонированным млекопитающим – то есть она представляла собой полную копию другой овцы, у которой брали генетический материал для клонирования.
Суть клонирования состоит в том, чтобы взять ДНК из клетки взрослого организма, например, из клетки кожи, и пересадить ее в яйцеклетку, из которой предварительно удалили ее собственную ДНК. ДНК содержится в ядре, и на практике все сводится к удалению яйцеклеточного ядра и пересадке в него ядра из другой клетки (митохондриальной ДНК, которая есть у яйцеклетки, в данном случае пренебрегают). Поэтому метод и называется – пересадка ядра соматической (то есть не-половой) клетки.
Как известно, в яйцеклетке исходно находится одинарный, или гаплоидный, набор хромосом. При оплодотворении в нее приходит второй набор хромосом от сперматозоида, и это значит, что яйцеклетка может начать развиваться. Пересаживая в нее чужое ядро, мы даем ей тот самый двойной набор хромосом, необходимый для полноценного развития, и остается только слегка подтолкнуть яйцеклетку с помощью специальных молекулярных сигналов. Затем ее пересаживают в суррогатную мать и ждут, что получится.
После Долли было много попыток клонировать других животных, и к настоящему моменту получилось сделать клоны более чем у двадцати видов млекопитающих, среди которых есть кошки, собаки, крысы и даже верблюд. Пытались клонировать и обезьян, но с ними раз за разом случались неудачи – оказалось, что обезьяньи клетки хуже переносят пересадки ядер, чем, скажем, клетки коров или мышей: клонированные эмбрионы гибли на ранних стадиях развития.
Дело в том, что яйцеклетка, получив в свое распоряжение чужую ДНК, должна перепрограммировать ее. Мы знаем, что в каждой клетке активны те гены, которые ей нужны в данный момент. Зрелой клетке, будь то клетка кожи, мышц или печени, совершенно не нужны гены, отвечающие за эмбриональное развитие – и эти гены хранятся в упакованном виде в комплексе со специальными белками. Яйцеклетке, чтобы начать развиваться, нужно эмбриональные гены распаковать, но, как оказалось, у приматов тут все непросто: какие-то из нужных генов распаковать просто не получается.
Как пишет портал Science, исследователи из Китайской академии наук сумели это препятствие преодолеть. В яйцеклетки макак-крабоедов они добавляли молекулы, которые помогали активировать «трудные» эмбриональные гены – те, которые яйцеклетка не могла включить сама.
Ядра для пересадки брали из яичника взрослой обезьяны и из клеток соединительной ткани развивающегося плода. Клонирование из яичников закончилось неудачно: хотя из сорока двух потенциальных суррогатных матерей успешно забеременели двадцать две, детеныши родились только у двоих, да и эти две клонированных макаки прожили очень недолго после рождения.
А вот с ядрами, вытащенными из клеток плода, все закончилось более-менее удачно: яйцеклетки пересадили двадцать одной самке, из которых шесть успешно забеременели, и две в итоге родили здоровых детенышей, которые остались живы. Клонов назвали Чжун Чжун и Хуа Хуа; подробно результаты экспериментов описаны в статье в Cell.
Может показаться, что два детеныша на двадцать одну попытку (или на шестьдесят три попытки, если учесть первую серию с клонированием из яичников) – это не очень эффективно. Однако тут стоит вспомнить, что овечка Долли в свое время была единственным удачным клоном из 277 попыток. С тех пор техника клонирования пересадкой ядер значительно усовершенствовалась, и, например, клонирование свиней происходит успешно в 80% случаев. Так что, скорее всего, для обезьян метод тоже усовершенствуют, а заодно и преодолеют трудность, связанную с тем, что генетический материал для клонирования нужно брать у плода, а не у взрослых животных.
Клонирование приматов – это не просто демонстрация возможностей современной биологии. На клонах чрезвычайно удобно изучать влияние внешних и внутренних факторов, от которых зависят те или иные заболевания. Когда эксперименты ставят на грызунах, то используют мышей или крыс одной линии, которые генетически не отличаются друг от друга, и поэтому, анализируя ту или иную мутацию или эффект от какого-нибудь лекарства, у исследователей не болит голова насчет генетического разнообразия среди лабораторных особей. Иными словами, если какой-то крысе лекарство помогло, а другой – нет, то дело в не в том, что у них разные варианты генов – они у них одинаковые; а лекарство не сработало либо из-за собственной неэффективности, либо, например из-за того, что крысы по-разному питались.
Другой большой вопрос, которые требует генетически одинаковых подопытных – развитие нервной системы. Какие особенности мозга и психики жестко заложены в генах, а какие формируются под влиянием внешней среды? Имея в своем распоряжении клонов, здесь можно узнать массу нового, варьируя для них эти самые условия среды.
Приматы намного ближе к человеку, чем грызуны, и было бы хорошо, если бы многие эксперименты проводили именно с ними. Но получить чистую линию обезьян с нивелированными генетическими различиями очень непросто, и техника клонирования может прийтись тут как нельзя более кстати.
26 января 2018
Статьи по теме:
