Клонирование органов

Когда клонирование органов станет обыденностью?

Ежегодно жизни тысяч людей по всему миру спасают операции по трансплантации органов. Но десятки тысяч пациентов гибнут из-за того, что донорских органов им не досталось. Трансплантология в последнее десятилетие развивается очень быстро, но главный вопрос все еще не решен: где взять органы для пересадки?

Вариантов несколько:
— взять орган от донора, и почти всю жизнь пациента подавлять иммунитет, чтобы побороть отторжение органа;
— заменить искусственным аналогом (в случаях, когда это возможно);
— вырастить новый «орган в пробирке».
Безусловно, орган из пробирки решит множество проблем: организм примет его как свой, а, значит, не будет отторжения, при этом это будет полностью функциональный орган, а не «протез», лишь частично восполняющий функции. А значит, пациент, получивший такой орган, сможет с большей вероятностью вернуться к полноценной жизни.
Прекрасное решение, но как вырастить такой орган и какие вообще органы возможно вырастить «в пробирке»? И современная наука уже много лет бьётся над решением этих проблем.
Клонирование органов
Наверное многие помнят овечку Долли, которую клонировали в Рослинском институте, в Шотландии, близ Эдинбурга в 1996 году. Тогда в прессе много говорили о возможности клонирования органов. Но научное сообщество поспешило опровергнуть возможность клонирования отдельных органов человека, т. к. соматические (не половые) клетки всего организма имеют одинаковый генетический набор.
Конечно, можно сделать клона – такого же полноценного человека, которого к тому же сначала надо вырастить, и лишь потому него взять органы. Но это было бы, по меньшей мере, неэтично. Единственный перспективный путь – получить органы invitro (вне живого организма).
Клеточные культуры помогут в поисках
Уже давно в рутинной работе в научно-исследовательских целях учёными используются клеточные культуры. Клеточные культуры – это клетки человека либо животных, которые растут на специальных питательных средах. Изначально в качестве сред использовались плазма или аллантоисная жидкость, однако со временем изобрели среды постоянного состава. Основные требования к средам – поддержание определённого уровня кислотности (как правило Ph6 — 7,5), осмотического давления, а также наличие необходимых питательных веществ.Среды для культивирования могут иметь различный состав. На питательной среде клетки культуры начинают активно делиться. В течение некоторого периода времени клетки покрывают всю поверхность культуральной плашки. После этого исследователи собирают клетки, делят их на части и помещают в новые плашки. Процесс перемещения клеток в новые плашки называется пересевом и может многократно повторяться в течение многих месяцев. Цикл пересева клеток называется пассаж. Однако такое ведение клеток в культуре характерно для трансформированных (изменённых) клеток, которые зачастую уже не похожи на те, из которых были получены. Обычные же соматические клетки взрослого человека очень ограничены в возможностях самовоспроизведения, причём, чем более высоко специализирована клетка, тем меньше поколений клеток она может дать. Другими словами, взять обычные клетки и вырастить из них хоть что-нибудь (даже не целый орган) практически невозможно.

И всё-таки есть в нашем теле клетки, которые могут давать много поколений потомков: это стволовые клетки (в костном мозге, жировой ткани, мозге и др.). Огромным прорывом было открытие в организме взрослого человека стволовых клеток.
На сегодняшний день известно множество стволовых клеток в человеческом организме. С их помощью надеются также вскоре лечить множество болезней человека, однако, как и везде в физиологии и медицине, в этой перспективе множество подводных камней, например один из них – опасность опухолеобразования. Но если использовать эти клетки для создания биоинженерных органов, «органов из пробирки», то возможно удастся избежать этого риска.
Органы – это целые системы клеток разных типов, которые взаимодействуют друг с другом, имеют определённое пространственное строение и выполняют определённую функцию. Потому мало просто суметь вырастить клетки на питательной среде, необходимо ещё и «заставить» их взаимодействовать, создавать структуру.
И эти вопросы старается решить метод «органной культуры». Когда на питательных средах вместе могут сокультивироваться уже несколько типов клеток, которые взаимодействуют и создают определённые структуры. И всё же органные культуры – это не органы, а лишь системы клеток.Наука в поискеВ настоящее время по всему миру множество учёных ведёт поиски возможностей выращивания если не целых органов, то хотя бы»органоидов», которые смогут выполнять часть функций того или иного органа. Это технологии будущего, т. к. они основаны на использовании технологий культивирования из стволовых клеток необходимых человеку тканей, что в настоящее время является проблемой, также находящейся на стадии научных исследований и разработок.
Одним из методов, близких к применению, пожалуй, можно считать запатентованный в 1999г. способ восстановления целостности гиалинового хряща суставов, путем введения в сустав взвеси аутологичных костномозговых стромальных клеток-предшественников, выращенных in vitro. (Патент на изобретение №: 2142285 Чайлахян Р. К.) В этом случае используется выращивание «в пробирке» не целого органа, в данном случае хряща, а лишь культивирование клеток-предшественников хряща, которые затем вводятся в сустав.
В настоящее время уже проходят клиническое испытание метод лечения остеоартритов при помощи трансплантации клеток. Этот метод состоит в удалении зрелых клеток хряща пациента (хондроцитов) и культивирования их в определенных условиях in vitro. Когда число клеток увеличится, пациенту проводят хирургическую операцию по имплантированию клеток в коленный сустав. Имплантированные хондроциты в последствии помогут образованию здорового хряща. В отличие от предыдущего метода, в данном случае клетки вводятся не в виде суспензии, а на подложке, что требует оперативного вмешательства, однако дает лучшую приживаемость клеток.В 2005-2006 году появилась информация о возможности выращивания костно-дентального эквивалента, то есть зуба. Эксперименты былипроведены на крысах и свиньях (когда костно-дентальный эквивалент свиньи выращивался в тканях крысы). Зачатки коренных зубов получали из свиней 6-месячного возраста. Из них выделяли клетки и высаживали их на специальные матрицы из синтетических полимеров. Полученные конструкции помещали в сальник бестимусных крыс (бестимусные крысы – животные со сниженным иммунитетом для снижения вероятности отторжения помещённой конструкции), то есть крысы использовались как питательная среда.

Одновременно создавали эквивалент костной ткани. Для этого на те же синтетические полимеры наносили остеобласты (клетки из которых развиваются костные клетки ) тех же животных. Эквивалент костной ткани культивировался в роторном биореакторе в течение 10 дней. Через 4 недели эквивалент зуба извлекали из сальника и совмещали с эквивалентом костной ткани. Полученную конструкцию снова помещали в сальник бестимусных крыс на 8 недель.
В результате, эквивалент зуба, помещенного в сальник крыс, при гистологическом исследовании имел строение, характерное для нормального зуба уже через 4 месяца. Композиция костной ткани с эквивалентом зуба при гистологическом исследовании имела структуру губчатой кости, а интегрированный в нее зуб состоял из дентина, эмали и пульпы с сосудами, как полноценный орган. Однако аналогичных исследований с тканями людей пока не проводилось.
Кроме того, сейчас очень много работ появляется в новом направлении: это некий синтез донорского органа и клеток реципиента. Для этого необходимо из донорского органа удалить все клетки при помощи специальных химических агентов. При этом все внеклеточные структуры сохраняются. Оставшийся «каркас» органа затем заселяется клетками реципиента. Так решается вопрос и с сохранением архитектоники органа, и с преодолением иммунного отторжения органа донора.По данному принципу уже получены такие органы как печень и лёгкие, однако все испытания пока проводятся на животных.Так, в октябре 2010г. появилась публикация американских исследователей, в которой они описали создание биоинженерной печени. Это органоподобная структура, которая может выполнять функции печени. Однако о создании полноценной печени в культуре говорить ещё рано, хотя, несомненно, это уже большой шаг в данном направлении.
Совсем недавно вышла новая статья, в которой авторы говорят о создании биоинженерного лёгкого, моделирование проводили на крысах с использованием человеческих клеток. Полученный орган трансплантировали крысе и он выполнял функции лёгкого. Однако исследования на приматах, а уж тем более на людях, пока не проводились.
Таким образом, «органы из пробирки» — это, несомненно, технологии будущего, которые уже сегодня могут становиться реальностью. Однако как и любые новые разработки, пока это единичные модели, они стоят больших и физических, и финансовых затрат (как, скажем, уникальные автомобили, собранные вручную), однако, когда-нибудь они станут конвейерными технологиями.

Почему запрещено клонирование человека? Три причины запрета создания точных генетических копий людей

Олег Мальцев

Многие полагают, что клонирование человека – это что-то из области научной фантастки. Такое может происходить разве что в футуристических фильмах. Сложно представить, но создание идентичных людей действительно может иметь место в нашей жизни, ученым уже удалось доказать, что это возможно на примере млекопитающих. Расскажем подробнее в нашей статье.

Как происходит клонирование?

Клонирование – это копирование, создание абсолютной копии человека из одной его клетки, клоны сохраняют все свойства первоначального организма. Это принципиально отличающийся от привычного способ создания людей и животных.

Свойственным для человека является метод размножения, при котором происходит комбинация отцовской и материнской клетки. Таким образом, происходит зарождение нового, уникального человека с индивидуальным набором ДНК.

Клонирование же предполагает зарождение ребенка из единственной донорской клетки одного человека, клон является абсолютным генетическим двойником оригинала. Такой метод воспроизведения жизни не создает ничего нового, а только копирует существующего индивидуума.

В подготовленную яйцеклетку, с удаленным собственным ядром, помещается донорская клетка человека. Далее, эта оплодотворённая яйцеклетка помещается в естественную среду – матку женщины, и развивается там, как и обычный ребенок.

В этом ролике в серии «Научпок» рассказывается, насколько реально в настоящее время создание полной генетической копии человека, с каким проблемами сталкиваются генетики:

История создания генетических копий

Первые в истории успешные попытки создания генетических копий, путем пересадки соматической клетки, были произведены немецким ученым эмбриологом Хансом Шпеманом. В 1928 году ему удалось клонировать саламандру. За что, в последующем, он был удостоен Нобелевской премии за неоценимый вклад в развитие физиологии и медицины. Это стало основой всех дальнейших экспериментов по клонированию.

  • Позже, на основе трудов Шпемана было осуществлено клонирование африканских лягушек в 1962 году профессором Джоном Гердоном.
  • Термин «клон» впервые был употреблен в 1963 году Джоном Холдейном при описании исследований Гердона.
  • В 1963 году китайским ученым Дичжоу впервые была успешно клонирована рыба, это был азиатский карп, копированная особь в процессе жизни даже принесла потомство.
  • В 1987 году было проведено первое в мире успешное клонирование крысы.

Первое клонирование млекопитающего

С момента первого успешного клонирования лягушки учеными со всего мира начали производиться попытки создания генетических копий теплокровных животных, большинство из них были неудачными, но были и более успешные.

В 1996 году был совершен прорыв в эмбриологии, на свет появилось первое в официальной науке клонированное млекопитающее, это была, ныне всем известная, овца по имени Долли. Она и по сей день является самой знаменитой овцой в истории науки. Эта новость тогда долго не сходила с первых полос газет, начались разговоры о совершении попыток клонирования человека.

Из трёхсот экспериментальных яйцеклеток было образовано 29 эмбрионов, Долли была одной из них и единственной выжившей особью.

Конечно, на свет и ранее появлялись клоны теплокровных, так, например, овцы Меган и Мораг, но все они прожили не долгую жизнь. Долли же прожила 6 лет и произвела на свет шестерых ягнят. Этот случай стал рекордом и был толчком для последующих проектов по клонированию животных.

Впоследствии было проведено большое количество успешных экспериментов по созданию генетических двойников следующих животных:

  • Первая генетическая копия коровы – 1998 год;
  • В 1999 году был создан двойник козла;
  • В 2001 году первому благополучному клонированию была подвергнута кошка;
  • 2002 год – кролик;
  • Первый олень, бык и мул – 2003 год;
  • В 2005 году был произведен первый в истории генетический прототип собаки, это была борзая по имени Снуппи;
  • В 2006 году – хорек.

Клонирование человека

Существуют слухи о попытках клонирования человека, но официальной медициной это не подтверждено. Большинство ученых полагают, что начало клонирования людей будет настоящей катастрофой для всего человечества.

Но существуют и эмбриологи, утверждающие, что способны без последствий совершить данную процедуру.

Чисто теоретически процесс клонирования не должен стать проблемой для современных ученых-генетиков.

Но человечество оказалось не готовым пойти на такой риск, ведь имеется ряд опасений, что плод может получиться неполноценным или вообще не доживет до рождения. Ведь эксперименты над животными показали, что успешным, является лишь 2% из всех опытов по созданию генетических копий, остальные зародыши либо не доживали до рождения, либо в процессе развития появлялись различные дефекты, которые приводили к нарушению жизнедеятельности организма и как следствие к летальному исходу.

В 1996 году был составлен протокол, который предусматривает запрет на клонирование человека, он стал дополнением к Конвенции о правах человека. Закон вступил в силу в 2001 году. Его подписали 24 страны. В законодательстве этих стран были введены статьи, которые предусматривают уголовную ответственность за попытки создания генетических копий человека.

Некоторые же страны, например, Китай и Корея не одобрили законопроект о запрете клонирования. По некоторым источникам в этих странах произведено несколько удачных попыток. Так, есть информация, что в Китае путем клонирования родилась девочка по имени Ева.

Что же заставило людей отказаться от такой уникальной возможности, ведь создание генетической копии, возможно, решило бы много проблем человечества, это стало бы научным прорывом.

Аргументы против клонирования

Решение о запрете клонирования принималось исходя из многих факторов, были, как и сторонники этого процесса, так и противники.

Решающими в этом вопросе стали следующие аргументы:

  1. Этическая сторона. Первое что вызывает негодование противников клонирования, это то, что процент удачных попыток оставляет желать лучшего. Только 2% опытов по клонированию являются успешными. Это значит, что в процессе экспериментов на свет будет появляться большое количество неполноценных младенцев, либо они даже не доживут до рождения.
  2. Социальный статус клона. Кем будет являться генетическая копия? Полноценным человеком со всеми, присущими ему правами или кем-то другим? Кто будет его матерью и отцом?
  3. Религиозный аспект. Человеческое вмешательство в процессы зарождения жизни недопустимо с точки зрения большинства вероисповеданий. Рождение нового человека должно происходить исключительно естественным путем. Кроме того, значимым моментом является, то что при клонировании происходит создание человека для его убийства, ведь создается на всякий случай несколько копий эмбрионов, лишние впоследствии умерщвляются.

Клонирование людей возможно, но мы не готовы пойти на такие жертвы. Современная наука пока не может гарантировать человечеству безопасное клонирование без жертв.

Если им удастся найти такой способ, то запрет клонирования возможно отменят или внесут поправки в закон. Нам остаётся ждать, когда ученые найдут такой метод. Возможно это произойдет в ближайшем будущем. И тогда начнется новая эра в генетике.

Убить ради жизни: клонирование эмбриональных клеток началось

Ученые Гарвардского университета совместно с Бостонским детским госпиталем объявили о начале эксперимента по созданию первых в мире клонированных стволовых клеток человеческого эмбриона. В случае если эксперимент удастся, лечение многих опасных заболеваний, в том числе детского диабета, различных генетических нарушений в крови, болезни Паркинсона и практически неизлечимой болезни Лу Герига, известной также как боковой амиотрофический склероз, может стать реальным.

Справка. Боковой амиотрофический склероз (БАС), известный также как болезнь Лу Герига, — это прогрессирующее заболевание, которое выражается в постепенном развитии и распространении слабости и атрофии пораженных мышц больного. Подобное состояние приводит к мышечной дисфункции, недееспособности и в конечном итоге к смерти или постоянной зависимости от вспомогательных средств дыхания, что наступает в среднем через 3 года после того, как впервые диагностирована слабость мышц.

Ни один способ лечения не может задержать или обратить развитие БАС. Стволовые клетки могли бы спасти умирающие моторные нейроны пациентов с БАС, восстановив связи этих нейронов с частично денервированной мышцей до того, как она окончательно атрофируется. Еще лучше, если бы удалось вызвать их дифференцировку в верхние моторные нейроны в коре головного мозга и установить их связь с нижними моторными нейронами.

Гарвардский проект в течение двух лет проходил экспертизу в восьми университетских комиссиях, в том числе по этике, поскольку вопрос о моральной составляющей человеческого клонирования в США не решен.
Эксперимент целиком проводится за счет частных средств, поскольку в 2001 году президент Джордж Буш запретил правительственным структурам финансировать из бюджета любые исследования, в результате которых могут быть созданы стволовые клетки человеческого эмбриона. Таким образом, фактически был введен мораторий на научные опыты по клонированию человека.
По предварительным оценкам, исследования обойдутся в несколько миллионов долларов. Однако финансы – не единственная проблема, с которой столкнулись гарвардские ученые. Поиск женщин-доноров яйцеклеток обещает быть не менее сложным: законодательство штата Мичиган запрещает выплату денежного вознаграждения за предоставления такого рода донорского материала.
Моральная сторона вопроса не менее неоднозначна, ведь для того, чтобы получить лечебные клетки, надо «оплодотворить» яйцеклетку ядром обычной клетки больного. Верующие считают подобные манипуляции грехом. Кроме того, для экспериментов используют эмбрионы в «возрасте» 6–7 дней – пока их клетки сохраняют так называемую «тотипотентность», то есть способность превратиться практически в любую другую клетку и соответственно ткань человеческого тела. Этот процесс требуется остановить, размножить тотипотентные клетки методом клонирования и уж потом использовать как «ремкомплект». Но многие религии считают, что в этот срок эмбрион уже наделен душой, поэтому его «умерщвление» считается убийством человека, отмечает газета «Известия».
Единственный легальный способ получения стволовых клеток в России – из костного мозга. В костном мозге человека из стволовых клеток образуются красные кровяные тельца на протяжении всей жизни, поясняет «Газета.ру». Поэтому костный мозг считается одним из наиболее перспективных мест получения стволовых клеток без выращивания и убийства эмбрионов человека. Совсем недавно в России получена первая лицензия на использование полученных таким образом стволовых клеток для терапии сердечных заболеваний.
С получением стволовых клеток из эмбрионов связан самый громкий скандал в «околостволовом» мире. В феврале 2004 года южнокорейский ученый Хван У Сук объявил об успешном завершении клонирования стволовых клеток человеческого эмбриона. Группа под руководством южнокорейского ученого представила на рассмотрение научного сообщества 11 линий эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), которые были якобы получены путем пересадки ядер соматических клеток пациентов в неоплодотворенные донорские яйцеклетки.
После тщательной проверки в январе 2006 года Сеульский университет признал этот результат сфальсифицированным. Оказалось, что стволовые клетки – фотомонтаж, а деньги, выделенные на исследования, Хван положил себе в карман. Из всего вышеперечисленного кореец клонировал только собаку.
Справка. Люди на запчасти
Стволовые клетки, известные также как прогениторные клетки, это клетки, которые не прошли дифференцировку и не приобрели специфических функций; они обладают потенциалом самовосстановления, делятся и дифференцируются в специфические типы клеток.
Стволовые клетки, включая нервные стволовые клетки, по определению присутствуют в эмбрионах. Стволовые клетки можно найти в пуповинной крови. У взрослых эти клетки находятся в костном мозге и других органах, в которых требуется контролируемое самовосстановление.
До сих пор единственным способом получения эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) были человеческие эмбрионы, созданные методом искусственного оплодотворения. У ЭСК подобного рода есть два серьезных недостатка – медицинский и этический. С медицинской точки зрения ЭСК, полученные из генетически чуждого эмбриона, могут вызывать иммунологические осложнения при имплантации пациенту. Это значительно ограничивает возможности терапии при помощи ЭСК, а в случае их использования требует применения средств подавления иммунитета. Этическая же проблема состоит в том, что для получения ЭСК необходимо создавать, а затем разрушать жизнеспособные эмбрионы, а это, согласно ряду религиозных учений, приравнивается к убийству.
Против выращивания «людей на запчасти» категорически выступает и администрация нынешнего президента США Джорджа Буша-младшего.