Клонирование. Состояние современного метода

 

• Искусственное разделение эмбрионов - является устаревшим методом клонирования. Этот метод как бы повторяет в лабораторных условиях естественный процесс образования идентичных однояйцовых близнецов в материнской матке. Исследователи производят физическое разделение эмбриона на отдельные клетки, в результате чего каждая из них начинает развиваться отдельно. Образующиеся в результате этого эмбрионы внедряются в матку суррогатной матери, которая обеспечивает их вынашивание и рождение. Так как эмбрионы происходят из одной зиготы (оплодотворенной яйцеклетки), они являются генетически абсолютно идентичными.

 

• Перенос соматического ядра клетки - начинается с выделения из организма соматической клетки – любой клетки, не участвующей в процессе репродукции (т.е. любой, кроме половых клеток: сперматозоидов и яйцеклеток). У млекопитающих любая соматическая клетка содержит полный, двойной набор хромосом (в каждой паре одна хромосома получена от материнской яйцеклетки, вторая – от отцовского сперматозоида). Геном любой половой клетки состоит только из одного хромосомного набора. Для создания овцы Долли исследователи переместили ядро соматической клетки, полученной от взрослой овцы, в яйцеклетку, ядро которой было предварительно удалено. После проведения определенных химических манипуляций яйцеклетка с подмененным ядром начала вести себя как свежеоплодотворенная яйцеклетка. В результате ее деления сформировался эмбрион, который был имплантирован суррогатной матери и выношен в течение полного срока беременности.

 

 

                                            Трудности клонирования

 

   Несмотря на массовый ажиотаж по поводу достижений в области клонирования и многочисленные спекуляции в прессе и на телевидении в недавнем прошлом, принимая во внимание последние открытия в этой области, возникает больше вопросов, чем ответов на них; в настоящее время сама возможность получения стабильных клонов ставится под сомнение. Эпигенетическая модификация генома обеспечивает активацию определенных генов в разные периоды развития и включает метилирование ДНК, специфическое соединение гистонов в нуклеосомы и ремоделирование других хроматинассоциированных протеинов. Оба родительских генома формируются в течение гаметогенеза таким образом, чтобы соответствовать цитоплазматическому составу яйцеклетки и направлять развитие всего организма.

Чтобы успешно реализовать  генетическую информацию, ядро соматической клетки после трансплантации должно быстро репрограммироваться для экспрессии генов, включаемых на ранних этапах развития. В 80-х годах Д. Солтер и другие исследователи установили, что отцовский и материнский геномы функционально неидентичны и оба необходимы для нормального развития. Такое явление называется геномным импринтингом; оно заключается в том, что из двух аллелей одного гена в гомологичных хромосомах после оплодотворения может быть функционально активным только отцовский или только материнский.

Нормальное развитие требует  правильной экспрессии импринтированных генов. У клонированных животных из-за неполного репрограммирования ядра соматической клетки и нарушения экспрессии импринтированных генов возникает эпигенетическая нестабильность генома. Несоответствующий данному гену уровень метилирования изменяет его активность и может приводить к его полной инактивации или наоборот - к его активированию. Большинство процессов в организме находятся под двойным, тройным и т. д. контролем со стороны генетического аппарата клетки, благодаря этому в результате трансплантации ядер относительно часто рождается и вырастает полноценный молодняк. Исследователям не удалось идентифицировать гены, нарушение регуляции которых приводило бы к часто встречающейся патологии плаценты и аномальному весу у клонированных мышей. Возможно, что это результат кумулятивного воздействия многих неправильно экспрессирующихся генов. Выдвигается гипотеза, что развитие млекопитающих скорее толерантно к эпигенетической нестабильности и летальный эффект проявляется только при потерях нормальной регуляции во множественных локусах. Внешне здоровые клонированные животные могут иметь различные физиологические нарушения, которые трудно обнаружить.

До сих пор неизвестно, почему не удается размножить последовательным клонированием мышей далее 6-го поколения. Это может быть связано с накоплением  в поколениях мутаций в соматических клетках или с укорочением  в каждом раунде репликации концевых участков хромосом – теломер. Процесс репликации ДНК (т. е. удвоения ДНК) при делении клеток происходит таким образом, что теломеры в течение жизни человека или животного укорачиваются. Существует фермент теломераза, который достраивает концевые участки хромосом, однако высокой теломеразной активностью обладают только тотипотентные клетки на ранних стадиях эмбрионального развития в период повышенного количества митозов и герминальные, которые дают начало гаметам.

Теломераза усиленно синтезируется также в опухолевых клетках, характеризующихся способностью к неограниченному делению. С укорочением концевых участков хромосом связывают в настоящее время процессы старения организма человека: когда теломеры достигают определенной длины, дальнейшее деление клеток становится невозможным, и ткани утрачивают свою регенерационную и функциональную активность. Так как при трансплантации ядер донором служат соматические клетки, не экспрессирующие теломеразу, для установления генетического возраста клонального животного определяется статус теломер в его клетках. Именно таким образом было показано, что первая клонированная из соматических клеток овца Долли генетически старше своих ровесников. Укорочение теломер у клонов в дальнейшем не подтвердилось в опытах на крупном рогатом скоте. Как оказалось, теломеразная активность заново возникает в клонированных эмбрионах и происходит восстановление концов хромосом до нормальной длины.

Клонирование млекопитающих  – это одна из захватывающих проблем  современной биологии, однако попытки  создания клонов нельзя назвать успешными - большая часть реконструированных зародышей не развивается далее  ранних эмбриональных стадий, из родившихся около половины не достигают взрослого  состояния, и нет уверенности  в том, что взрослые клоны - абсолютно  здоровые животные. Изучение фундаментальных основ генной экспрессии и генетического контроля развития поможет объяснить причины затруднений, с которыми сталкивается новое направление. Технология клонирования уже внесла огромный вклад в наше понимание ранних процессов развития, взаимодействия родительских геномов, репрограммирования ядер и геномного импринтинга. Было бы близорукостью отвергнуть метод трансплантации ядер, пока мы в точности не узнаем все возможные перспективы его использования.

 

 

 

 

Применение  клонируемых животных

 

   Клоны не всегда выглядят одинаково. Хотя у клонов один и тот же генетический материал, окружающая среда так же играет огромную роль в том, как приспособится к ней организм клонированного существа. К примеру, первая кошка, которая была клонирована, ее звали Сиси, была каленкорской породы и была совсем не похожа на свою мать (донора) .

   Репродуктивное клонирование может позволять исследователям клонировать животных с потенциальной выгодой для областей медицины и сельского хозяйства. Например, те же самые Шотландские исследователи, которые клонировали Долли, клонировали другую овцу, которая была генетически модифицирована, чтобы давать молоко, которое содержит человеческую основу белка для крови . Мы надеемся, что в дальнейшем этот белок может отбираться из молока и подаваться человеку в чистом виде, это очень поможет людям, у которых низкая свертываемость крови. Так же можно использовать животных для того чтобы тестировать на них новые виды лекарств и обычную продукцию, предназначенную для человека. Большое преимущество использования клонированных животных для проверки на таблетки состоит в том, что все они являются генетически идентичными, что означает, что их реакция на таблетки должна быть боле менее сходной, чем у животных с различным генетическим набором.

Другой причиной для клонирования может служить то, что существуют популяции животных, которые стоят  на грани вымирания. В 2001 году именно по этой причине ученые произвели  первого клона, подвергнутого опасности  вымирания - азиатского вола.Детеныш, который развивался в матке у своей мамы-заместителя погиб всего лишь через три дня после своего рождения. Этот опыт был перенят и уже через два года, в 2003 году, ученые создают клон особи вола, так же стоящего на грани исчезновения. Вскоре 3 африканских диких кошки были клонированы из замороженных эмбрионов, которые были использованы в качестве ДНК. Несмотря на то, что некоторые эксперты считают, что клонирование спасает особи, стоящие на гране вымирания; некоторые ученые считают, что клонирование несет негативный характер, так как все особи имею генетически идентичный набор хромосом, что в целом играет отрицательную роль, так как для выживания разновидности необходимы разные варианты ДНК.

 

 

Выводы

   Клонирование – процесс создания генетически сходного организма несексуальным (неполовым) путем. Клонирование использовали много лет для выращивания растений. Животное клонирование было предметом изучения для ученых многие годы, но получало мало внимания до 1997, пока не было клонировано первое млекопитающее - овечка Долли. Ученный Долли и несколько других ученых клонировали различных животных, включая коров и мышей. Недавний успех клонирования привел к жестким дебатам среди ученых, политиков и широкой публики об использование и этике клонирования животных и возможно человека.

   За последние 50 лет, ученые провели эксперименты по клонированию в обширном круге животных, использовав много различных методов. В 1979, исследователи произвели первых генетически идентичных мышей, расколов эмбрион мыши в экспериментальной трубе, а затем внедрив получившийся эмбрион в матку взрослой самки мыши. Вскоре после того, как исследователи произвело первых генетически идентичных коров, овцу и цыплят, перемещая ядро клетки, взятой у раннего эмбриона в яйцо, у которого было освобождено ядро.

   Главная причина клонирования животных в том, чтобы произвести организмы с определенными качествами, которые необходимы человеку, например овца была выведена чтобы предоставить человеческий инсулин. Если бы ученые полагались только на половое (сексуальное) размножение чтобы вывести этих животных, они бы рисковали тем, что необходимые им качества исчезли, так как половое размножение (сексуальное) переставляет генетический код в блоках. Другими причинами для клонирования могут быть потерянные или умершие домашние животные или животные, которые находятся на грани вымирания. Какими бы не были причины, новые технологии клонирования разожгли много этических спорах среди ученых. Некоторые государства рассмотрели или предписали законодательство, чтобы замедлить, ограничить или запретить эксперименты клонирования. Ясно, что клонирование будет частью нашей жизни в будущем, но будущее этой технологии должно всё же быть определено.

 

 

 

 

 

 

Список  используемой литературы

 

1) В.А.Струнников "Клонирование животных: теория и практика", "Природа", №7, 1998 г.

2) Бутенко Р. Г. Биология клетки и биотехнология. Наука и человечество, 1987.

Интернет  ресурсы:

1) http://www.kazedu.kz

2) http://www.bestreferat.ru

3) http://www.coolreferat.com