Основы технологии клонирования

В соответствии с традиционной трактовкой, термин клонирование предполагает комплекс методов, позволяющих получить генетически однородных особей или индивидов, т.е. имеющих идентичный генотип (набор генов) и происходящих от одного предка. Клон - это группа генетически идентичных организмов.

Значение экспериментов Вилмута с клонированием овцы состоит в том, что он впервые доказал возможность создания живого организма (человека) из одной клетки. Лишь несколько десятилетий назад ботаники научились выращивать из одной клетки целое растение. Использование генной инженерии привело к появлению трансгенных растений и животных, содержащих в своем геноме чужеродный генетический материал; серьезный прогресс наметился в области искусственного оплодотворения чело­века и изменения его пола.

В ветеринарии до последнего времени применялись такие приемы клонирования, как:

1) микрохирургическое разделение ранних эмбрионов («сплитинг») с последующей подсадкой их самкам-реципиентам для получения однояйцевых двойняшек;

2) введение ядра соматической клетки в оплодотворенную яйцеклетку (зиготу) с заранее удаленным собственным ядром для обеспечения последующего эмбрионального развития. В последнем случае в эксперименте использовали ядра соматических клеток, изъятых из ранних эмбрионов, а не у взрослых животных.

Описания технологии были отработаны как за рубежом (в США, Германии), так и у нас в стране (в НИИ Российской академии сельскохозяйственных наук).

Таким образом, получение клонов животных имеет достаточно длительную историю и разработанные технологии. Именно поэтому создание овцы Долли является, по мнению многих ученых, в том числе и российских, лишь обновленным вариантом разрабатывавшейся ранее методики.

Необходимо подчеркнуть также, что опыты Вилмута доказали возможность генетической реверсии дифференцированных соматических клеток до стадии мультипотентных клеток, что ранее считалось невероятным и что, в сущности, является открытием нового биологического феномена.

Разработанный Вилмутом вариант технологии клонирования состоит из ряда этапов с использованием клеточной инженерии и трансплантации.

I. Манипуляции с донорской клеткой.

Соматические клетки, взятые из вымени овцы Финн Дорсет, помещали в культурную среду с низким содержанием питательных веществ. Заторможенное таким образом клетки перестают делиться, их гены утрачивают активность

II. Манипуляции с яйцеклеткой.

В то же время у другой овцы - шотландской Блэкфейс забирали неоплодотворенную яйцеклетку, из которой удаляли ее ядро (и соответственно ДНК), оставляя нетронутым цитоплазму яйцеклетки со всеми действующими механизмами, необходимыми для обычного развития эмбриона.

III. Слияние донорской клетки и безъядерной яйцеклетки. Обе клетки (от овец Финн Дорсет и Блэкфейс) помещали рядом друг с другом в сосуде с кулыуральной средой и с помощью электрического разряда вызывали их слияние. Таким образом, теперь ядром клеточного гибрида становится ядро донорской соматической клетки, а цитоплазма обеих клеток сливается воедино.

Действие второго электрического разряда заставляет «работать» механизм естественного оплодотворения, использовать весь метаболический потенциал яйцеклетки, а также оказывается импульсом к последующему делению клеточного гибрида.

IV. Спустя 6 дней сформировавшийся эмбрион, прошедший через ряд клеточных делений, имплантируют в матку второй овцы породы Блэкфейс.

V. В результате у овцы Блэкфейс появилась овечка Долли - генетическая копия исходной овцы Финн Дорсет

Проект Вилмута осуществлялся четырьмя исследователями в полном секрете. В 277 опытах было получено только 29 эмбрионов, выживших в течение более чем 6 дней. До дня рождения удалось дойти только Долли. По мнению ученых, решающим в успехе эксперимента был тот факт, что Вилмут приостановил деление донорской соматической клетки перед ее слиянием с яйцеклеткой.

К настоящему времени получено более 40 особей клонированных и трансгенных животных.