Книга: Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей
Назад: Глава 14 Темные аллели. Генетическая совместимость, наследственные заболевания, генная терапия, искусственное оплодотворение, ДНК-диагностика
Дальше: Глава 16 Бог умер: да здравствует сверхчеловек! Борьба со старением, искусственные органы, продление жизни

Глава 15
Непорочное зачатие. Клонирование, химеры, гуманизация животных

Пятого июля 1996 года родилась самая известная в мире овечка – Долли. Она была “зачата” непорочно, то есть не в результате слияния яйцеклетки и сперматозоида, как это происходит у млекопитающих при половом процессе, а в результате переноса ядра из клетки молочной железы в неоплодотворенную яйцеклетку овцы. Собственное ядро из яйцеклетки было предварительно вынуто. Рождение Долли стало поводом для многочисленных научных, этических и религиозных дискуссий о возможности последующего клонирования человека и допустимости внедрения такой технологии в практику.
В природе клоны или генетически идентичные организмы встречаются повсеместно. Они возникают при делении одноклеточных организмов, при почковании гидры или дрожжей, при вегетативном размножении растений. Существуют группы животных, которые умеют в определенных условиях откладывать яйца, не требующие оплодотворения. В ряде случаев из этих яиц вылупляются клоны родительской особи, а называется этот процесс партеногенезом, бесполым размножением. Один из наиболее известных видов животных с партеногенезом – комодские вараны (хотя в их случае при партеногенезе образуются скорее “полуклоны”, организмы, несущие половину наследственной информации матери).
Партеногенез позволяет этим животным осваивать новые экологические ниши, новые острова. Попав на остров и оказавшись без самцов, самка варана может самостоятельно отложить партеногенетические яйца. Эти яйца развиваются без оплодотворения, и из них вылупляются самцы381. Скрещиваясь с собственными потомками, одна-единственная самка сможет воссоздать популяцию варанов, производя на свет уже и самок, и самцов из оплодотворенных яиц. Но все-таки вараны предпочитают размножаться половым путем, ведь так поддерживается более высокое генетическое разнообразие в популяции.
Довольно интересное чередование бесполого и полового размножения встречается у тли. Из перезимовавших яиц этих насекомых весной вылупляются только самки, которые размножаются исключительно партеногенезом. Полученные таким образом потомки тли отличаются от родителей только размерами. На этом этапе жизненного цикла у тли практикуется живорождение, почти как у млекопитающих382. Осенью, когда холодает, тля начинает все тем же бесполым образом производить сексуально активных самок, а также самцов. После скрещивания с самцами самки откладывают яйца, приспособленные к тому, чтобы пережить зиму. В теплых краях, где зимовать не приходится, некоторые виды тли могут непрерывно размножаться клонированием самих себя на протяжении многих лет.
В одной из серий “Доктора Хауса” к главному герою на прием приходит девушка с жалобой на головную боль. Хаус устанавливает, что девушка беременна, и удивляется, как же она не обратила внимания на очевидные симптомы – например, на отсутствие месячных. Девушка уверяет, что она и ее жених девственники. Никакого секса до свадьбы, как требует религия! Хаус понимает, что девушка изменила своему жениху, но решает не сдавать ее, а подшутить над женихом. Он подтасовывает результаты генетического теста на отцовство, чтобы выглядело так, будто вся ДНК плода – материнская, и убеждает жениха, что они имеют дело с непорочным зачатием. Ну как, вы же верите в чудеса? Вот оно – чудо! Правда ли жених поверил в эту историю или сделал вид, чтобы избежать ссоры с девушкой, которую он, несмотря ни на что, любил и хотел взять в жены, – на этот вопрос однозначного ответа фильм не дает.
Хотя у людей, в отличие от варанов, тли и улиток, партеногенеза не бывает, важное культурное упоминание бесполого размножения мы встречаем в Священном Писании. Например, в Евангелии от Матфея. “Рождество Иисуса Христа было так: по обручении Матери Его Марии с Иосифом, прежде нежели сочетались они, оказалось, что Она имеет во чреве от Духа Святаго. Иосиф же муж Ее, будучи праведен и не желая огласить Ее, хотел тайно отпустить Ее. Но когда он помыслил это, – се, Ангел Господень явился ему во сне и сказал: Иосиф, сын Давидов! не бойся принять Марию, жену твою, ибо родившееся в Ней есть от Духа Святаго".
При некотором сходстве с предыдущей историей можно акцентировать внимание на еще одной проблеме описанной истории партеногенеза: речь идет о рождении мальчика. История о партеногенезе, при котором родилась девочка, была бы чуть более правдоподобной. Понять это нам помогут вараны, чей механизм партеногенеза довольно хорошо изучен. У варанов самки имеют две разные половые хромосомы – ZW, а самцы две одинаковые – ZZ. Когда у самки варана образуются половые клетки, в них попадает лишь одна из двух половых хромосом – либо Z, либо W При партеногенезе у варанов происходит удвоение генетического материала, и получаются ZZ клетки, из которых вырастают самцы, а также WW клетки, которые не могут развиться в жизнеспособный организм. Именно поэтому при партеногенезе у варанов получаются только самцы. У людей все наоборот. Мужчины имеют две разные половые хромосомы – XY а женщины – две одинаковые, ХХ. Если у зародыша нет ни одной Х-хромосомы, он просто не сможет развиться. Даже если бы у людей был партеногенез, рождаться могли бы только девочки: Y-хромосоме в женском организме взяться неоткуда. Экзотичную альтернативную версию непорочного зачатия, описанную в “Гавриилиаде” Александра Пушкина, оставим за пределами этой книги.
Намного более правдоподобное описание клонирования присутствует в книге Бытия: “И создал Господь Бог из ребра, взятого у человека, жену, и привел ее к человеку”. Очевидно, что это клонирование с использованием ядра остеобласта – клетки костной ткани. Создание женщины – клона мужчины теоретически возможно. У мужчины есть одна X-хромосома, которую достаточно удвоить, а Y-хромосому убрать, чтобы получить стандартный женский набор хромосом. Не исключено, что в будущем, когда мы в полной мере освоим технологию клонирования, мужчины, интересующиеся вопросом “каким бы я был, родись я девочкой?”, смогут получить исчерпывающий ответ. А вот создать мужчину из ребра женщины так легко не получится.
Увы, единственная книга, в которой описан упомянутый процесс клонирования человека с использованием клеток из ребра, не содержит ссылок на источники, а коллектив авторов не указан. В ней нет подробного описания экспериментов или воспроизводимой методологии по созданию клона. Есть только упоминание, что ряд особей, полученных в результате неудачных экспериментов над людьми, позднее были утоплены вместе с кучей подопытных животных. Едва ли такое обращение с людьми и животными получило бы одобрение этического комитета в приличном университете.
Наличие описания клонирования в Священном Писании плохо согласуется с распространенной негативной оценкой этой процедуры со стороны представителей ряда крупных религиозных организаций. “Клонирование человека – аморальный, безумный акт, ведущий к разрушению человеческой личности, бросающий вызов своему Создателю", – говорил ныне покойный патриарх Алексий II. “Каково человеку будет жить, зная, что он всего лишь чья-то копия?” – задает вопрос протоиерей Всеволод Чаплин, другой представитель Русской православной церкви.
Ответ на этот вопрос можно получить, спросив любого однояйцового близнеца. Однояйцовые близнецы, как следует из названия, возникают в результате разделения одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки на два независимых и генетически идентичных зародыша, то есть являются клонами. Этот факт представляет серьезный теологический вопрос для религиозных противников абортов. Если душа возникает в момент зачатия, как настаивают эти люди, то означает ли это, что у однояйцовых близнецов одна душа на двоих или по половине души? Или душа все-таки возникает на более поздних этапах эмбрионального развития? Если так, то сколько раз должна поделиться клетка, чтобы у плода появилась душа? Два раза или четыре? Мы знаем, что даже если клетка поделилась несколько раз, если клеток стало восемь, каждая из них может дать полноценного человека. Благодаря клонированию мы понимаем, что можно сделать полноценного человека даже не из эмбриональной клетки, а практически из любой из миллиардов клеток взрослого человека. Означает ли это, что жизнь каждой клетки священна?
Тем не менее неплохо представлять, насколько клоны будут похожи друг на друга. Нередко клонирование людей воображают как некий мистический процесс, в ходе которого человек заходит в некую комнату, а потом оттуда выходят два человека, идентичные оригиналу. Причем с одинаковой памятью, а может, даже в одинаковых костюмах. Сюжеты голливудских фильмов, наподобие картины “Шестой день", имеют крайне мало отношения к реальности. Во-первых, клон человека будет развиваться положенные ему девять месяцев. Это должно происходить либо в утробе суррогатной матери, либо в искусственной утробе, над созданием которой активно работают ученые383.
Родится клон самым обычным маленьким ребенком. Он не будет обладать памятью или какими-либо навыками своего генетического родителя – эта информация передается прежде всего через нашу культуру, а не через гены. Клон Гитлера вовсе не обязательно станет новым диктатором. Он может вырасти добрым и мирным юношей, дарить прохожим цветы, заниматься спортом и играть на гитаре. Впрочем, некоторые черты личности от генов зависят, и в этом смысле клоны по поведению будут похожи друг на друга больше, чем в среднем похожи два обычных, неоднояйцовых близнеца или два неродных человека. Но идентичными все же не будут.
Исследования на близнецах показывают, что такие черты личности, как интеллект, в сопоставимой степени зависят как от генетических факторов, так и от воспитания384, 385. Это значит, что клоны могут и в плане умственных способностей заметно отличаться друг от друга, но опять-таки будут похожи больше, чем случайно взятые люди. Даже отпечатки пальцев клона не будут совпадать с оригиналом. Эти узоры очень сильно зависят от факторов эмбрионального развития386, которые, в свою очередь, могут отличаться даже у однояйцовых близнецов.
По сходным причинам не совпадать может и сексуальная ориентация клонов. В формировании нервной системы и становлении ориентации важную роль играет уровень половых гормонов в крови у развивающегося плода, а он может зависеть от условий протекания беременности387. Хотя, конечно, генетические факторы тоже имеют определенное значение. Например, ученые научились менять сексуальную ориентацию мышей с помощью генной инженерии. Оказалось, что есть гены, участвующие в работе нервной системы, без которых самцы мышей утрачивают избирательность в выборе сексуальных партнеров, и гены, без которых самки предпочитают других самок388.
Глядя на однояйцовых близнецов, мы можем сказать, что никаких серьезных проблем у людей, имеющих идентичные внешность, возраст и даже одинаковые условия воспитания, не возникает. Если бы речь шла о создании клона взрослого человека, то с личностной идентичностью у него было бы еще меньше проблем: клон будет расти в совершенно другое время, в совершенно других условиях. Как минимум в условиях победы научно-технического прогресса над общественными предрассудками о недопустимости клонирования человека. Личность клона, несомненно, будет отличаться от личности исходного человека, чей генетический материал был позаимствован.
Следует различать репродуктивное и терапевтическое клонирование. Терапевтическое клонирование осуществляется с целью получения стволовых клеток, из которых можно было бы выращивать органы или ткани для лечения различных заболеваний, но о нем мы поговорим чуть позже, в главе 16. Пока что мы рассмотрим репродуктивное клонирование, которое дает возможность продления рода бесплодным людям, а также людям, не желающим участвовать в гетеросексуальном половом размножении. Можно придумать массу других применений этой технологии, в том числе и фантастичных. Например, клонировать выдающихся людей, великих ученых, музыкантов, писателей, которые внесли большой вклад в развитие нашей культуры. Может быть, клоны не только позволят сохранить память об этих людях, но и воссоздать ту уникальную комбинацию генетических вариантов, которая помогла оригиналам стать такими особенными и талантливыми.
Люди, которых мы хотим клонировать, не обязаны быть живыми. В фильме “Пятый элемент" совершенную девушку Лилу клонируют из единственной клетки, которая пережила взрыв космического корабля. Теоретически это возможно. Единственное, что такая процедура не поможет восстановить память или личность клонированного человека, как показано в фильме (впрочем, Лилу и не была простым человеком). Любопытно, что не обязательно иметь живую клетку. Мы можем прочитать ДНК из мертвой клетки, синтезировать хромосомы, упаковать их и поместить в ядро клетки, а затем вырастить клон. Конечно, я сильно упрощаю описание процедуры, и технически это будет несоизмеримо сложнее, чем обычное клонирование. Едва ли кому-то удастся это сделать в ближайшее время, но сама такая возможность имеется.
Используя этот подход, можно было бы попробовать восстановить какую-нибудь исчезнувшую монархическую династию. В 2009 году профессор Лаборатории эволюционной геномики ИОГен РАН Евгений Рогаев с соавторами опубликовали в журнале Science результаты анализа ДНК одного из генов царевича Алексея, последнего из дома Романовых. На основании этого анализа была установлена мутация, которая привела мальчика к гемофилии389. Аналогично можно проанализировать и остальные гены царевича. Впрочем, я не уверен, что клонирование монархов – это та идея, которую стоит активно популяризовать, ввиду возможных социальных последствий таких проектов. Кроме того, не факт, что в результате расшифровки последовательностей ДНК мы не обнаружим, что тот или иной представитель какой-нибудь великой династии в действительности был зачат не от законного супруга.
Считается, что вредная мутация, от которой страдал царевич Алексей, досталась ему от прабабушки – королевы Виктории. Вальдемар Прусский, последний достоверно известный гемофилик из потомков королевы Виктории, умер в 1945 году, так и не оставив потомства. Среди живущих ныне потомков королевы не найдено ни одного носителя этого заболевания. Из-за болезни Алексея при дворе оказался шарлатан Распутин, пользовавшийся дурной репутацией в народе, что негативно сказалось на престиже царской власти. История не терпит сослагательного наклонения, но почему бы не посмотреть на падение российской монархии как на процесс не только исторический, но и эволюционный? Естественный отбор уничтожил царскую династию! Разумеется, это некоторая натяжка, но вредная мутация действительно была выведена из оборота, и даже принадлежность к могущественному роду не спасла ее носителей от этого процесса. Но и естественный отбор можно “победить" современными технологиями.
Клонирование может нам помочь сохранить биоразнообразие, спасти от вымирания редкие виды и даже, возможно, воссоздать некоторых животных, успевших исчезнуть с лица земли. Вспомним фильм Стивена Спилберга “Парк юрского периода". В работе над ним участвовали очень хорошие научные консультанты, которые выбрали, пожалуй, наиболее правдоподобный из возможных фантастических сценариев клонирования динозавров. Как это предлагалось сделать? Для начала нам нужно установить последовательность ДНК динозавра. ДНК довольно быстро съедается различными микробами, но есть место, где она должна была сохраниться лучше всего, – кусочек янтаря с застывшим комаром, который пил кровь динозавра, а потом угодил в смолу. Конечно, в прочитанных последовательностях ДНК будут ошибки, но пробелы можно заполнить, используя ДНК какого-нибудь родственника динозавров. Например, лягушки, как это и сделали в фильме. Исправленную ДНК помещаем в яйцеклетку и таким образом получаем клон динозавра.
Увы, даже наиболее правдоподобный сценарий по воссозданию динозавров далек от наших реальных возможностей. Последние из динозавров вымерли более 65 миллионов лет назад, и от их ДНК, скорее всего, ничего не осталось. Но ученым удалось установить последовательности ДНК мамонтов390, птицы моа391 и неандертальцев392, вымерших не так давно. Клонирование могло бы позволить нам воссоздать эти организмы по вышеупомянутой схеме, предложенной сценаристами “Парка юрского периода". В таком ключе особый интерес представляет клонирование неандертальцев, учитывая, что объем их мозга был больше, чем у современного человека. Было бы ужасно интересно познакомиться с ними и выяснить, способны ли они к освоению нашей культуры, понравятся ли им наши фильмы и книги. Для заполнения пробелов в ДНК неандертальцев можно было бы использовать гены современных людей.
Попытки клонировать мамонтов пока рассматриваются лишь в теории, но ученым уже удалось “воскресить” некоторые их гены, связанные с жизнью в холодных условиях393. Американский генетик Винсент Линч с группой коллег прочитали последовательности геномов двух ископаемых мамонтов и трех азиатских слонов (в дополнение к уже известному опубликованному геному африканского слона). Исследователи обнаружили существенные отличия между мамонтами и слонами в генах, связанных с суточными ритмами, развитием волос, сальных желез, формированием жировой ткани и другими важными признаками. В частности, они нашли мутацию в гене рецептора температуры TRPV3.
Ранее эксперименты на мышах показали, что без гена TRPV3 они не чувствуют высокую температуру, но холод воспринимают. Линч с коллегами внедрили такой ген в культуру клеток человека и продемонстрировали, что мутантный TRPV3 мамонта при высокой температуре работает менее активно, чем обычный вариант белка. Возможно, у мамонтов не было необходимости реагировать на жару, поскольку они редко с ней сталкивались. Любопытно, что этот же белок связан с развитием волос у мышей – некоторые изменения белка приводят к выпадению волос, а значит, мутациями в гене TRPV3 может объясняться и отсутствие волосяного покрова у современных слонов.
В “Парке юрского периода” есть еще несколько интересных, хоть и спорных биологических моментов. Чтобы динозавры не размножались, в парке клонировали только самок, но вскоре оказалось, что гигантские рептилии обошли эту проблему. Логично было бы предположить, что ученые не учли способность некоторых рептилий к партеногенезу, как у варанов. Мы не знаем, были ли динозавры способны к партеногенезу на самом деле, но представить это можно легко. В фильме был выбран иной сюжет, изложенный главным героем, палеонтологом Аланом Грантом. Для исправления генетических последовательностей динозавров использовали ДНК из роющей лягушки, способной к смене пола в условиях нехватки партнеров. Возможно, полученные динозавры унаследовали такую способность и некоторые самки стали самцами. По-видимому, именно для того, чтобы ввести эту версию, сценаристы решили, что нужно использовать ДНК лягушки, а не птиц, более близких родственников ископаемых динозавров.
Чтобы динозавры не “убежали” в природу, в фильме используется еще один биотехнологический подход – динозавров сделали неспособными производить аминокислоту лизин. Поэтому, согласно легенде фильма, динозавры зависели от пищевых добавок с лизином, которыми их подкармливали в парке. На самом деле большинство позвоночных и так не умеют производить лизин, и вряд ли динозавры были особенными. Лизин – незаменимая аминокислота, которую мы получаем из пищи. Ее много в сое, рыбе, мясе курицы, индюшки и ряде других продуктов, причем некоторые из них не так уж трудно найти в природе. В любом случае в последующих сериях фильма показано, что этот метод контроля не работает. Динозавры прекрасно размножались и жили без всяких пищевых добавок. В общем, несмотря на высокообразованность научных консультантов фильма, создавать реальный парк с динозаврами я бы им не доверил.
История искусственного клонирования началась в 1885 году, когда немецкий эмбриолог Ганс Дриш показал, что, если взять ранний эмбрион морского ежа, состоящий из двух клеток, и потрясти, он распадется на две отдельные клетки, каждая из которых впоследствии может развиться в целый организм. Таким образом, каждая клетка эмбриона содержит весь набор инструкций, необходимый для его дальнейшего развития.
В 1902 году другой немецкий эмбриолог Ганс Шпеман создал клоны саламандры. В эмбрионе саламандр клетки прилипают друг к другу лучше, чем у морских ежей, поэтому для их разделения пришлось использовать тонкий человеческий волос. Шпеман обнаружил, что, начиная с определенного этапа развития эмбриона, из отдельных его клеток становится гораздо сложнее вырастить саламандру. Кроме того, Шпеман показал, что именно клеточное ядро управляет развитием эмбриона. Если клетку перетянуть пополам, то часть клетки, которая содержит ядро, будет размножаться, а та часть, которая ядра не содержит, – не будет. Из опытов Шпемана следовало верное предположение, что наследственная информация находится в ядре.

 

 

В 1952 году Роберт Бриггс и Томас Кинг осуществили первый перенос ядра из одной клетки в другую, а именно из клетки эмбриона лягушки в ооцит (яйцеклетку). Ядро ооцита было предварительно удалено. Оказалось, что после пересадки ядра ооцит начинает развиваться как эмбрион. Это было первое клонирование позвоночного животного в лаборатории. Вероятность успеха клонирования была тем выше, чем более ранним был этап развития эмбриона, из которого брали перенесенное ядро.
В 1958 году Джон Гордон показал, что возможно клонирование головастиков, даже если использовать клетку взрослого организма, а не эмбриональную. Было совсем не очевидно, что эксперимент даст именно такой результат, ведь существовал и противоположный сценарий: ядро клетки взрослого организма могло превратить ооцит во взрослую клетку, а не в эмбриональную. В этом случае клонирование оказалось бы сильно затруднено.
В 1975 году Дерек Бромхолл использовал стеклянную пипетку, чтобы впервые перенести ядро в безъядерную яйцеклетку млекопитающего. Ядро было взято из эмбриона кролика. Яйцеклетки у млекопитающих меньше, чем у лягушек и саламандр, поэтому работать с ними значительно сложнее. Однако Бромхолл не переносил делящийся эмбрион в матку кролика, где он получил бы возможность продолжить развитие и стать взрослой особью. Клонирование млекопитающего тогда не было завершено – клонировать кролика удалось лишь в 2002 году394.
В 1996 году Иэн Уилмут и Кэйт Кемпбелл клонировали овечку Долли. В качестве источника ядра они использовали клетки взрослого организма395. Клонировать овечку было достаточно сложно: из 277 попыток создать здоровый эмбрион успехом увенчалась только одна. Долли часто называют первым клонированным млекопитающим, но на самом деле это не совсем так. Первым клоном млекопитающего была домовая мышка Машка, полученная советскими учеными еще в 1987 году396. Клонирование осуществили биологи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института проблем передачи информации РАН Левон Чайлахян, Борис Вепринцев, Татьяна Свиридова и Владимир Никитин. Они опубликовали свою статью на русском языке, интернета в те времена не было, а общение с западными коллегами было затруднено по экономическим, техническим и политическим причинам. Кроме того, статья имела довольно скромное название “Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии”. В результате это научное достижение не получило широкой известности.
Как упомянуто в названии статьи, исследователи применили метод электрослияния клеток, при котором для облегчения доставки ядра в яйцеклетку используется электрический разряд, создающий пробой в клеточной мембране. Тридцать яйцеклеток с новым ядром были имплантированы по нескольку штук восьми домовым мышам, и три мыши родили здоровых клонов. Впрочем, стоит отметить, что если у Чайлахяна и его соавторов ядра для пересадки брались из эмбриональных клеток, то Долли была клонирована из клеток взрослого организма, что несколько сложнее.
На Долли создание клонированных животных не закончилось. В 1997 году удалось перенести ядро из эмбриональных клеток в яйцеклетки макак и получить первых клонированных приматов397. На сегодняшний день также удалось успешно клонировать крыс398, повторно мышей399, коров и быков400, мулов401, лошадей402, кошек403, собак404 и ряд других животных. В случае с клонированными быками, коровами и лошадьми было отдельно изучено и показано, что они обладают нормальной фертильностью400, 402.
Исследование на муле интересно тем, что этот гибрид осла и лошади не способен самостоятельно размножаться и клонирование – единственный способ сохранить удачный организм, если вас интересует разведение этих животных. Уже упоминалось, что клонирование позволяет сохранять редкие виды. С этой целью в 2001 году клонировали муфлона Ovis orientalis, исчезающего дикого барана405. Из-за дефицита особей данного вида и нежелания их травмировать для клонирования ученые использовали яйцеклетки не дикого муфлона, а его одомашненного родственника. И это сработало! Клонирование лошадей тоже имеет особое значение406. Во-первых, это способ размножить мерина (коней кастрируют, чтобы они были спокойными), а во-вторых, есть дикие виды лошадей, такие как лошадь Пржевальского, которые можно спасти от вымирания.
Почти до совершенства довели технологию клонирования японские ученые из центра биологии развития RIKEN. Они создавали клонов мышей, потом клонов клонов и так далее, на протяжении двадцати пяти поколений, получив в сумме более пятисот жизнеспособных клонов одной-единственной мыши407. Эта технология представляет интерес в области фундаментальных научных исследований, ведь клонированные мыши генетически идентичны, а значит, их использование поможет улучшить воспроизводимость научных экспериментов.
В 2004 году было проведено первое коммерческое клонирование. Создание клона умершей в возрасте семнадцати лет кошки Ники обошлось хозяйке из Техаса в 50 тысяч долларов. Никаких отклонений развития у клона не обнаружили, более того, у нее родились котята. Были предприняты и первые попытки клонировать человека, в ходе которых удалось получить жизнеспособные эмбрионы408, однако эти эмбрионы пришлось уничтожить из-за юридических ограничений. Таким образом, клонирование человека – это не фантастика, а реальность. Технология готова и может быть отполирована в течение считанных лет, но разрешат ли такие эксперименты на людях и нужны ли они?
Мы уже обсуждали, что существенная часть критики в адрес экспериментов по клонированию идет со стороны представителей консервативных религиозных организаций. Негативное отношение к репродуктивному клонированию выражает не только православная церковь, но и католическая. Ислам отрицательно относится к репродуктивному клонированию, хотя не всегда выступает против клонирования терапевтического. Так, например, в Малайзии Национальный совет по фетвам постановил, что терапевтическое клонирование человеческих эмбрионов этически допустимо, если эмбриону не дадут достигнуть возраста ста двадцати дней. Некоторые противники клонирования запугивают общественность ужасами вроде тех, что показаны в фильме Майкла Бея “Остров". В этой антиутопии клонов выращивают, чтобы использовать их органы. Мне кажется, что так никогда не произойдет: юридически клон ничем не отличается от обычного человека, он имеет все права, в том числе право на жизнь, и по умолчанию никто не может взять и забрать у него орган, не нарушив закон.
Иногда приводят другой аргумент против клонирования: что его можно использовать в корыстных целях. Например, чтобы создавать себе клонов-помощников. Однако чем в этом плане клонирование хуже обычного полового размножения? Многие люди заводят детей, чтобы оставить наследника, помощника, кормильца – особенно в тех странах, где государство не гарантирует нормальной пенсии и социальной защиты для стариков. Клонов от эксплуатации должны защищать те же самые законы, которые защищают от нее всех остальных людей. Конечно, клоны могут пострадать в тех странах, где законы не защищают граждан, но в таких странах страдают и обычные люди. Клонирование не виновато в социальной несправедливости и несовершенстве мира.
В некоторых этических аспектах у клонирования имеются преимущества перед половым размножением. Обычная беременность нередко бывает нежеланной. Создание клона потребует хорошо обдуманного решения взрослого человека, а значит, клон будет долгожданным ребенком. Кроме того, мы будем уверены в отсутствии серьезных наследственных заболеваний у клона, зная, насколько хорошо получился и прожил жизнь донор генетического материала. Клонирование – достаточно дорогостоящий и сложный процесс. Половое размножение, напротив, – естественный и приятный, требующий меньших финансовых затрат, и клонирование едва ли составит ему конкуренцию. А вот болезненная часть размножения – роды – пока неизбежна в обоих случаях. Впрочем, и эту проблему пытаются решить.
Роды не только неприятны, но далеко не всегда безопасны для здоровья матери и плода. Облегчить участь женщин в будущем помогут искусственные матки. Искусственная матка должна содержать запас материнской крови или ее заменителей, а также иметь систему циркуляции, которая подает внутрь развивающегося плода жидкость, обогащенную кислородом и всеми необходимыми питательными веществами, а выводит кровь, бедную кислородом и богатую продуктами жизнедеятельности. Подобная система очистки крови от ненужных метаболитов – своеобразная искусственная почка.
Технология позволит всем желающим завести ребенка, избежав ненужных страданий и рисков. В искусственной матке ребенок не заболеет, не получит травмы, не станет жертвой вредных привычек матери или несчастного случая, получит оптимальное питание. Кроме того, она поможет стать матерями тем женщинам, которые не могут вынашивать или рожать детей из-за инфекций и иных заболеваний матки, и решит проблему суррогатного материнства. Наконец, искусственные матки пригодились бы недоношенным детям в случае преждевременных родов. Современные инкубаторы позволяют донашивать детей возрастом от шести месяцев, но если ребенок не достиг определенного возраста, спасти его стандартными средствами, без искусственной матки, невозможно.
Сегодня мы неплохо представляем себе набор веществ, нужных для нормального эмбрионального развития, и это значительно приблизило нас к вынашиванию плода вне утробы матери. В 1993 году исследователи из Токийского университета взяли недоношенных зародышей коз в возрасте 120 и 128 дней и поместили их в специальный инкубатор409. Внутри инкубатора зародыши прожили по 3 недели на искусственном жизнеобеспечении (примерно столько им оставалось до созревания). Потом их вынули из инкубатора и перевели на дыхание при помощи искусственных легких (имитируя роды). В таком состоянии они прожили более недели. Это и другие исследования в данной области вызвали весьма бурную реакцию общественности, многие разработки были закрыты, но, несмотря на это, современные специалисты оптимистичны в своих прогнозах. В ближайшем будущем мы сможем вынашивать детей в безопасных стационарных инкубаторах, по крайней мере на поздних этапах беременности383. Впрочем, будет довольно сложно убедить консервативную часть общества в том, что от этой технологии больше пользы, чем вреда.
Последняя проблема клонирования, которую стоит обсудить, заключается в том, что для клонирования нужны суррогатные матери и доноры яйцеклеток. Тут возникает множество юридических и этических вопросов, требующих урегулирования. Кого будут считать родителями, можно ли покупать и продавать яйцеклетки, сколько яйцеклеток можно взять у одного донора? Все это важные, но решаемые вопросы.
У женщин с клонированием дела обстоят легче, чем у мужчин. Они могут сами дать яйцеклетку, ядро и выносить плод. Проблему нехватки донорских яйцеклеток, возможно, удастся решить, используя яйцеклетки животных – например, шимпанзе (хотя не факт, что это будет дешевле). Это спорный момент, хотя использование животных яйцеклеток для терапевтического клонирования уже возможно410.
Скорее всего, проблема нехватки яйцеклеток будет решена, когда мы научимся создавать в пробирках любые нужные нам линии клеток человека, в том числе половые. Когда мы в мельчайших деталях поймем, что именно превращает стволовую клетку в нервную или половую. Не так давно, в 2006 году, было показано, что в пробирке из эмбриональных клеток мышей можно получить линию клеток, способных превращаться в сперматозоиды. Было установлено, что эти половые клетки могут оплодотворять яйцеклетки, а из оплодотворенных яйцеклеток получаются здоровые мышата, если их имплантировать в матку взрослой самке411. К 2014 году научились создавать сперматозоиды и яйцеклетки из стволовых клеток взрослых мышей, а также сперматозоиды из стволовых клеток людей. Увы, полноценна ли функциональность последних, трудно проверить из-за юридических ограничений, наложенных на эксперименты с людьми и их эмбрионами412. Человеческие яйцеклетки пока что создавать не научились, но это лишь вопрос времени.
Такие клеточные биотехнологии имеют огромный потенциал для лечения мужского и женского бесплодия. Но они также открывают и совсем новые, фантастичные перспективы неклассического воспроизводства людей. Например, что, если мы сделаем яйцеклетку, используя стволовые клетки мужчины, или сперматозоиды, используя стволовые клетки женщины? В таком случае мы сможем добиться того, что полноценный половой процесс, обмен генами, станет возможен не только между мужчиной и женщиной, но и между любыми двумя людьми независимо от сочетания их полов.
Уже сегодня существуют дети от трех генетических родителей. От двух родителей такие дети унаследовали обычные хромосомы, а от третьего – митохондрии с их митохондриальной ДНК. Дело в том, что некоторые люди страдают от наследственных заболеваний, связанных с нарушением работы генов митохондрий. Митохондрии активно участвуют в метаболизме и кислородном дыхании и наследуются по женской линии, поэтому, если женщина страдает генетически обусловленным нарушением митохондрий, заболевание передастся и ее ребенку. Вот почему для зачатия здорового ребенка матерям с такими болезнями предлагают перенести ядро оплодотворенной или неоплодотворенной яйцеклетки в безъядерную яйцеклетку донора, обладающего хорошими митохондриями.
Американская девочка Алана Сааринен, успевшая появиться на свет благодаря этой технологии в 2000 году, – здоровый подросток. Увы, существует множество людей, которых новые технологии пугают больше, чем возможные страдания от генетических заболеваний – как собственных, так и чужих детей. Хотя, казалось бы, почему кого-то должен волновать тот факт, что соседи или знакомые решили обратиться за помощью к современной науке? Никого силой не заставляют использовать эти методы. К сожалению, во многих странах законность процедуры зачатия детей от трех родителей оспаривается. С другой стороны, желающие могут поехать и осуществить эту процедуру в Великобритании, где данная технология недавно была официально одобрена.
Если вам показалось, что с детьми от трех родителей мы достигли предела возможных нестандартных комбинаций партнеров по репродукции, то посмотрите на таблицу ниже и подумайте еще раз.

 

Возможные комбинации генетических родителей будущего

 

 

Несколько комментариев к таблице. Многие из вариантов пока что технически недостижимы, но станут доступны в будущем. В ячейках предложен лишь один из нескольких вариантов взаимодействия между генетическими родителями. Например, в варианте мужчина плюс женщина возможно усложнение: создание искусственных яйцеклеток мужчины, искусственных сперматозоидов женщины и последующее искусственное оплодотворение. Это может быть целесообразно, например, если и мужчина, и женщина бесплодны. Кроме того, во всех случаях суррогатное и обычное материнство в будущем можно будет заменить искусственной маткой. Все случаи искусственного оплодотворения и клонирования являются непорочным зачатием!
Во время создания таблицы, в которой я хотел удивить читателя необычными схемами размножения, я по случайному совпадению посмотрел серию анимационного сериала “Гриффины". Там одаренный ребенок мужского пола, который все еще носит подгузники, решил создать машину для искусственного оплодотворения, чтобы забеременеть от говорящей собаки, используя ДНК из ее шерсти! Мне кажется, что фантазию сценаристов этого мультфильма мне превзойти не удалось.
В таблице упомянуты химеры – так называются организмы, которые имеют клетки с разными геномами. Химеры можно получить, если взять две оплодотворенные яйцеклетки и соединить их вместе, позволив им развиться в один-единственный организм. Химеры встречаются в природе, в том числе и среди людей. В 2002 году американка Лидия Фэйрчайлд обратилась за социальной поддержкой по воспитанию детей. Генетический анализ показал, что хотя муж Лидии является отцом детей, она не является их матерью. На этом основании удивленную бедную женщину обвинили в попытке обмануть государство. В ходе судебного разбирательства Лидия родила третьего ребенка, и на этот раз во время родов присутствовали независимые свидетели. Оказалось, что и этот ребенок Лидии не принадлежит! Адвокат, узнавший о явлении химеризма, предложил провести дополнительные тесты. Выяснилось, что хотя ДНК из волос и кожи Лидии не является материнской ДНК ее детей, ДНК ее шейки матки таковой является. В утробе матери этой женщины было два эмбриона, которые слились. В результате некоторые ткани Лидии имели один набор генов, а остальные – другой.
Искусственно можно создавать межвидовые химеры, причем в ряде случаев это оказывается важным инструментом в разработке новых лекарств и изучении физиологии человека. Например, созданы генетически модифицированные мыши, у которых нет собственной иммунной системы. Зато таким мышам можно перенести иммунные клетки человека413, а после этого заразить их ВИЧ. В норме мыши не заболевают от этого вируса, но предложенная технология позволяет обойти это ограничение. В результате удается ставить на мышах эксперименты по заражению ВИЧ, а потом проверять действие противовирусных препаратов. Другой пример – создание мышей с нервными клетками человека. Оказалось, что если взять эмбриональные стволовые клетки человека, способные превратиться в другие клетки организма, и поместить их в мозг мыши, то из них начинают формироваться нейроны. Полученные нейроны с человеческими генами образуют связи с окружающими их нервными клетками мышиного происхождения и интегрируются в работу нервной системы. Это позволяет использовать мышей как модель для изучения процессов развития человеческих нервных тканей или нейродегенеративных заболеваний414. Аналогично можно подсаживать мышам клетки человеческой печени, чтобы исследовать на них токсичность лекарств415.
Пересадка в мышиный мозг еще одного типа человеческих клеток – астроцитов, позволила вывести более умных химерных мышей, с улучшенной памятью и способностью к обучению416. Возможно, мышонок Брейн из мультфильма “Пинки и Брейн” был получен именно таким способом? Или мышка Гайка из анимационного сериала “Чип и Дейл спешат на помощь”? Человеческие астроциты (или “звездчатые клетки”) крупнее и сложнее, чем астроциты мышей. У них множество функций, среди которых – обеспечение нейронов питанием и защитой, регуляция работы нервной системы, регенерация поврежденных участков мозга. Поэтому и возникла гипотеза, что повышенный уровень интеллекта людей по сравнению с другими животными может быть отчасти связан с улучшением астроцитов в процессе эволюции.
Конечно, найдутся те, кто начнет задавать каверзные этические вопросы: а не является ли мышь с человеческими нервными клетками человеком? Гуманно ли ставить на ней опыты? Что будет, если мы получим слишком умную мышь – не захочет ли она захватить или уничтожить мир? Но есть один важный практический вопрос, ответ на который мы не получим без опытов на подобных животных: а что, если пересадка дополнительных нервных клеток поможет улучшить мозг человека, сделать нас умнее? Вспоминается научно-фантастический рассказ (впоследствии дописанный до полноценного романа) Дэниела Киза “Цветы для Элджернона”. В этом произведении описывается судьба персонажа, который благодаря частично удавшемуся эксперименту становится сначала очень умным, а потом, из-за того, что технология была слишком сыра, начинает снова глупеть. Этот переход до определенного момента сопровождается глубокими личными переживаниями. Но реальность оказалась оптимистичнее вымысла, по крайней мере в опытах на мышах: поумневшие мыши не глупеют со временем.
Когда я сталкиваюсь с активным обсуждением этических проблем клонирования и других биотехнологий, у меня возникает желание упомянуть одну замечательную статью417. Философ Эрик Швитцгейбл проанализировал, как часто книги по разным направлениям философии пропадают из библиотек при академических научных институтах (типа Гарварда). Оказалось, что достаточно сложно написанные книги по этике, которые были бы интересны разве что профессорам или продвинутым студентам, изучающим философию, примерно в 1,5 раза чаще пропадали из библиотек, чем аналогичные по сложности и популярности книги по другим направлениям философии. Для книг, возвращение которых ненадолго просрочили, такого эффекта не наблюдалось. Я бы предложил пристально посмотреть на тех, кто много рассуждает о нравственности!
Кроме этических опасений, связанных с клонированием, есть опасения биологического характера. Каковы потенциальные риски для здоровья клона? Не будет ли он преждевременно стареть? Отечественный ученый Алексей Оловников в 1971 году обратил внимание на проблему укорачивания хромосом в клетках в результате делений418. Напомню: это связано с тем, что ДНК-полимераза не умеет синтезировать ДНК без праймеров. В полимеразной цепной реакции, которую мы обсуждали ранее, используется химически синтезированный праймер из ДНК, но в клетках используется праймер, состоящий из РНК. В итоге на концах удвоенных хромосом остается эта затравка, и ее нельзя заменить на ДНК, ведь ДНК-полимераза всегда движется в одном направлении, а сесть перед концевыми участками хромосом этот фермент не может.
Оловников предположил, что укорачивание хромосом не может идти вечно – в какой-то момент клетка состарится и потеряет способность делиться. Но почему тогда наши хромосомы не короче хромосом наших предков? Наверняка природа придумала, как обойти эту проблему! Как уже упоминалось в одной из предыдущих глав, на концах хромосом есть специальные участки, которые называются теломерами. При удвоении хромосом эти участки действительно укорачиваются, однако специальный фермент теломераза, активный в стволовых и некоторых других клетках, может достраивать теломеры до исходного размера. Получается, что при наличии этого фермента клетки способны делиться без особых ограничений. Отсутствие теломеразы в обычных клетках – не дефект. Это один из защитных механизмов от неконтролируемого деления клеток, рака. Прежде чем клетка сможет стать раковой, ей придется научиться включать в себе теломеразу.
Тем не менее ядра клеток, взятые из взрослого организма, могут содержать хромосомы с укороченными теломерами. Вдруг это отразится на развитии клона? Однако было показано, что внутри яйцеклетки теломераза активна, что приводит к достраиванию теломер на хромосомах привнесенного ядра. Кроме того, было отдельно установлено, что у клонированных коров длина теломер не отличается от длины теломер таких же по возрасту животных из контрольной группы419.
Наконец, ген теломеразы можно активировать искусственно, с помощью генной инженерии, если в этом возникнет необходимость. В любом случае проблема укорачивания хромосом при клонировании, как оказалось, не является непреодолимым препятствием. Овечка Долли прожила шесть лет – вдвое меньше, чем в среднем живут овцы ее породы. Это послужило причиной для опасений, что клоны не очень здоровы и быстро стареют. Однако Долли умерла не от старости, а от рака легких, вызванного широко распространенным среди овец ретровирусом легочной аденокарциномы. Никаких физиологических признаков старения у Долли обнаружено не было. Она оставила потомство из шести здоровых ягнят. Не исключено, что мы узнаем о каких-то проблемах этой технологии в будущем, когда клонированных животных станет больше, но на данный момент нет оснований полагать, что клоны быстрее стареют или чаще болеют.
В нашем обществе много людей с генетическими заболеваниями, которые с очень высокой вероятностью передадутся их потомкам, и таким людям никто не запрещает иметь детей. В лучшем случае им предлагают добровольно пойти на искусственное оплодотворение и диагностику оплодотворенных яйцеклеток, чтобы выбрать здорового зародыша. Если людям, чьи дети заведомо будут больными, разрешено заводить потомство, непонятно, какие существуют нравственные основания запретить создание клона, который, скорее всего, будет здоров. Отсутствие генетических заболеваний у донора ядра и митохондриальных заболеваний у донора яйцеклетки можно проверить как генетическими тестами, так и медицинским обследованием уже готового взрослого организма. Мне кажется, что на этом аргументы против клонирования исчерпываются и вопрос уже не в том, станет ли полноценное клонирование человека реальностью, а в том, когда это произойдет.
Назад: Глава 14 Темные аллели. Генетическая совместимость, наследственные заболевания, генная терапия, искусственное оплодотворение, ДНК-диагностика
Дальше: Глава 16 Бог умер: да здравствует сверхчеловек! Борьба со старением, искусственные органы, продление жизни

Эмиль
Это научно-популярная литература, а не "гуманитарные науки и искусство", Книга замечательная.
Ксенія
Дуже цікава книга.
AndrewSab
экологические изыскания цена