< назад

Прогресс в овечьей шкуре: кому нужна технология создания генетических копий животных

Четверть века спустя после того, как мир взбудоражила весть о клонировании овечки Долли, ни исследователи, ни ветеринары не дают исчерпывающего ответа на вопрос, кому эта технология создания генетических копий нужна сегодня. Эксперименты, впрочем, продолжаются – в том числе и в России.

Прогресс в овечьей шкуре: кому нужна технология создания генетических копий животных
Фото: shutterstock.com

В 1990-х годах специалисты Рос­линского института (Велико­британия) под руководством биологов Яна Вилмута и Кита Кэмп­белла активно искали метод, который бы позволил максимально эффектив­но производить генетически модифи­цированный скот. Одной из областей, в которых требовалось разобраться, были изменения клеток в процес­се развития. Ученых интересовало, можно ли использовать клетки кожи, мозга и тканей для создания новых животных.

Опыты, затянувшиеся почти на два года, не приносили успеха. Под­саженные эмбрионы погибали, слу­чались выкидыши, новорожденные ягнята не выживали. Сотни исследо­ваний закончились провалом. Ученые теряли доверие руководства, а с ним и финансирование.

Вероятно, одной из причин, по ко­торой не поставили крест на экспе­риментах, было то, что речь шла об этапе очень большого пути: первые шаги к клонированию были сделаны еще в XIX веке. Немецкий гистолог Теодор Шванн доказал, что все ткани животных и растительных организ­мов состоят из клеток. А зоолог Ав­густ Вейсман описал разницу между зародышевыми и соматическими клетками.

В Российской империи и СССР объ­ектом исследований стали тутовые шелкопряды. В 1886-м зоолог Алек­сандр Тихомиров выяснил, что от них, размножающихся половым путем, можно добиться искусственного одно­полого размножения. В 1930-х биолог Борис Астауров получил генетические копии шелкопряда. А в 1940-е эмбриолог Георгий Лопашов заложил основы современного метода клонирования – удалил ядро яйцеклетки лягушки и поместил вместо него ядро клетки соматической.

Долли не была первым клонирован­ным животным – еще в 1960–1970 го­дах британский эмбриолог Джон Гердон провел серию успешных эксперимен­тов по клонированию шпорцевых ля­гушек по методике Лопашова. Первое млекопитающее, лабораторную мышь, клонировали в 1987 году в СССР. А за год до появления Долли те же Вилмут и Кэмпбелл клонировали двух других овец – Мэган и Мораг.

Так в чем был прорыв? В том, что для создания всех этих животных ис­пользовали эмбриональные клетки. Долли же стала первым животным, появившимся из соматических клеток взрослой особи. Ученые использова­ли культуру эпителиальных клеток вымени взрослой лактирующей овцы, умершей до начала эксперимента. Яйцеклетки взяли у другой овцы. Из 277 клеток до состояния эмбриона развились лишь 29. И только из одно­го из них сформировался жизнеспо­собный ягненок, который появился на свет от суррогатной матери 5 июля 1996 года. Новорожденную овечку на­звали в честь певицы Долли Партон, известной любовью подчеркнуть свой выдающийся бюст.

ОТ КРИТИКИ К ИНДУСТРИИ

Мир узнал о Долли, когда ей было во­семь месяцев: в журнале Nature вышла небольшая статья «Жизнеспособное потомство, полученное из эмбрио­нальных и взрослых клеток млекопитающего» (Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells). История попала в СМИ, и об овечке заговорили повсюду. Но уже вско­ре Вилмут и Кэмпбелл столкнулись с критикой.

Нортон Зиндер, лауреат премии На­циональной академии наук США, ука­зал на количество безуспешных экс­периментов и счел появление Долли скорее случайностью, чем значимым результатом. Кроме того, раз овца, чьи клетки вымени использовались для соз­дания Долли, была мертва, нельзя было сравнить их геномы и подтвердить, что Долли – ее генетическая копия. Также он указывал, что, если исходная овца была беременна, в материал могли по­пасть эмбриональные клетки. И в та­ком случае этот эксперимент ничем не отличался бы от более ранних.


  Чучело овечки Долли в Королевском музее в Эдинбурге (Великобритания) / shutterstock.com

В 1999-м британская газета Indepen­dent и вовсе назвала Долли подделкой. Анализ показал: в ее геноме присут­ствует генетический материал овцы – донора яйцеклетки. Это объясняется тем, что 0,02% генов млекопитающих находятся не в ядре клетки, а в мито­хондриях – так донорские гены и стали частью Долли. По мнению критиков, это делало Долли не полноценным клоном, а скорее дочерью двух матерей.

Но, несмотря на претензии, рожде­ние Долли стало прорывом, позволив­шим использовать для клонирова­ния клетки взрослых особей. Вскоре появились клоны мышей, коз, коров, свиней, созданные на основе клеток как живых, так и пробывших пару лет в заморозке животных. Эксперименты по всему миру позволили улучшить технологию и сократить число по­пыток, необходимых для получения жизнеспособного клона, в десятки раз. Ученые убедились: клоны рождаются здоровыми и способны давать здоро­вое потомство.

Сегодня Китай производит около 500 клонированных свиней в год для тестирования новых лекарств. Там же идут эксперименты по клонированию генетически измененных макак для изучения некоторых заболеваний. Еще одна возможная сфера применения кло­нирования – возрождение вымерших видов и сохранение вымирающих. Пока, однако, ученые не слишком в этом пре­успели. Клонированный в 2001 году бык гаур умер через два дня после рождения. В 2003-м клон вымершего пиренейского козерога скончался вскоре после появ­ления на свет из-за дефекта легких. Уже второе десятилетие в разных странах, в том числе и в России, обсуждают идею клонирования мамонта, но для этого надо сначала получить или искусствен­но воссоздать его ДНК.

Были, впрочем, и удачные экспери­менты. В 2003-м удалось клонировать вымирающего быка бантенга, поз­же – степного кота. В 2020 году стало известно о клонировании черноного­го хорька, в результате которого роди­лась самка, названная Элизабет Энн. Ученые надеются, что этот опыт по­может бороться с близкородственным скрещиванием – для создания особи использовали клетки самки, умершей в 1980-е, поэтому Элизабет Энн зна­чительно отличается генетически от современных хорьков.

В США, Китае, Южной Корее прак­тикуется коммерческое клонирование домашних животных. Некоторые ком­пании имеют представительство в Рос­сии. Но копия домашнего любимца по карману немногим – заплатить при­дется больше 100 тыс. долларов.

ВОПРОС ВО МНОГОМ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

В России нет целенаправленной про­граммы исследований в области клони­рования. Но в последние годы стало из­вестно о двух важных экспериментах. Ученые из ФГБНУ «Федеральный иссле­довательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста» первыми в России клонировали корову, изменив ее геном. Это событие должно стать первым шагом на пути к созда­нию генетически отредактированных животных с заданными свойствами. А в компании «Артэмбриоген» (рези­дент «Сколково») разработали новый подход к клонированию, который назвали технологией генетического лифта: яйцеклетка наиболее генети­чески ценной коровы оплодотворяется спермой не менее генетически ценно­го быка, а затем полученный эмбрион становится источником материала для эмбрионов-клонов определенного пола с заданными генетическими харак­теристиками. Генетический материал выросших телят используют для даль­нейшего воспроизведения.

«Технологии клонирования живот­ных в сельском хозяйстве России не применяются, пока что они находят­ся на уровне научных исследований и стартапов, – рассказал нашему изда­нию Вадим Хлесткин, директор Всерос­сийского научно-исследовательского института генетики и разведения сель­скохозяйственных животных, филиала ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста. – За рубежом ситуация аналогичная, просто стартапы побогаче и их больше. Реальный сектор ждет, когда стоимость операции клонирования упадет ниже 1000 долларов за животное. По дости­жении этого порога возможно широкое внедрение новых технологий, которое, скорее всего, за рубежом произойдет – просто фермеры, не внедрившие их, будут проигрывать в конкурентной борьбе. Возможно, России стоит разра­ботать свои технологии клонирования и внедрить их в первую очередь в стра­нах, где проблема с продовольствием стоит наиболее остро».


Что касается продуктов питания на основе мяса клонированных живот­ных, то в США их считают безвред­ными, добавляет Вадим Камильевич, но позиция других стран может отли­чаться. С точки зрения науки, скорее всего, продукты из клонированных животных безвредны – они не должны отличаться от продуктов из клонов, появившихся на свет естественным путем, – однояйцевых близнецов.

«Разрешение или неразрешение той или иной технологии к примене­нию – это вопрос во многом экономи­ческий, – отмечает эксперт «ВиЖ».

– Лучше, конечно, его регулировать так, чтобы заработанные на технологии деньги оставались в бюджете России». Сегодня клонирование актуально как инструмент копирования животных с выдающимися характеристиками – например, особо ценных быков для получения и консервации их семени. Однако на практике это применяется редко – в новых поколениях нет недо­статка в высококачественных особях, поэтому смысла в их клонировании пока нет.

Помимо стоимости и технической сложности у клонирования есть и дру­гие недостатки – чрезмерное увлече­ние им может стать причиной проблем с генетическим разнообразием. «Кло­нирование – технология воспроизве­дения существующего генетического фонда, но не его развития, – обращает внимание Вадим Хлесткин. – Теоре­тически возможна ситуация, когда, упрощенно говоря, все хозяйства за­хотят клонов одного, наиболее эконо­мически выгодного животного. При этом вся забота о сохранении генети­ческого разнообразия ляжет на плечи науки, музеев и природных парков». Снизить риски можно с помощью цен­трализованной, или плановой, эконо­мики – например, предусмотреть кло­нирование разных генотипов в разных хозяйствах.

У клонирования есть и другие ми­нусы: оно не позволяет сократить по времени ни селекционный, ни репро­дуктивный процесс. Нельзя сбрасывать со счетов риск случайно клонировать животное с генетически обусловлен­ной низкой устойчивостью к заболева­ниям или генетическим дефектом. Но, несмотря на минусы, технология кло­нирования продолжает развиваться – ее возможности, особенно в сочетании с редактированием генома, важны для исследовательских задач, сельского хо­зяйства, полицейской службы и многих других сфер.

Свежие отраслевые новости на нашем канале в Telegram

Добавьте «Ветеринарию и жизнь» в избранное в ЯНДЕКС.НОВОСТИ

Еще по теме
События, 16 июля 2021, 18:34
Читайте также:
цитата
Сергей Данкверт, Руководитель Россельхознадзора
«Консервы маркировать необходимо. Россельхознадзор выявляет большой процент фальсификации. Например, вместо указанной на маркировке сайры в состав вводится более дешевая сельдь иваси. Маркировка может стать эффективным инструментом в борьбе с подобного рода деятельностью.»
Сергей Данкверт
Руководитель Россельхознадзора
Календарь мероприятий
Декабрь 2021
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
345
71112
13141516171819
20212223242526
2728293031
Номер 11 (54) ноябрь 2021
Читать газету
«Ветеринария и Жизнь»
Газета ВиЖ. Оформить подписку
Подпишитесь на нашу рассылку и будьте в курсе всех новостей