Проблемы и перспетивы биологического клонирования

Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический  университет

имени академика  М. Ф. Решетнева

Институт  машиноведения и инноватики

Кафедра управления качеством и сертификации 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

Проблемы  и перспективы биологического клонирования 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст-ка гр. ОС-92

Титова  Ю. С.

Проверил: с.н.с., к.х.н.

Черняк  М. Ю. 
 
 
 
 
 
 

Красноярск 2010

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………..3

Понятие и этапы  клонирования………………………………………………………….4

Проблемы клонирования…………………………………………………………………7

Клонирование  человека: каковы перспективы? ………………………………………..9

Заключение……………………………………………………………………………….12

Библиографический список……………………………………………………………..13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Проблема  клонирования животных приобрела в  последнее время не только научное, но и социальное звучание, поэтому  широко освещается как в специализированных научных изданиях, так и в средствах массовой информации.

     Особый  ажиотаж проблема клонирования живых  организмов приобрела после удачного эксперимента с овечкой Долли. В 1997 году на экранах телевизоров и страницах газет всего мира замелькало это симпатичное животное, а биологи Уилмут и Кемпбелла на страницах журнала «Nature» описали удачный эксперимент, в результате которого был получен вполне жизнеспособный ягненок, выращенный из единственной клетки молочной железы овцы породы ФиннДорсет. Это был первый эксперимент по воссозданию живого организма, в основу которого легла технология переноса ядра соматической клетки взрослой овцы, слитого с лишенной собственного ядра яйцеклеткой другой овцы, с последующим вынашиванием эмбриона в организме третьей овцы - суррогатной матери.

     А в 2002 году мир облетела новая сенсация: американские ученые из Техасского университета впервые в мире клонировали кота. Очаровательного игривого котенка  Сиси показали по телевидению. Внешне котенок ничем от своих собратьев не отличается. Но, оказывается, это единственная кошка, выжившая среди 87 кошачьих эмбрионов, полученных в результате клонирования и выношенных суррогатной матерью. На сцену клонирования все чаще выходят поросята. Американским ученым удалось воссоздать их из ушных клеток взрослых боровов.

Овечка  Долли, похоже, утратила свою исключительность. Но именно ее появление дало реальную предпосылку клонирования человека, то есть получения его генетически  идентичных копий. С того времени  вопрос о нравственных, социальных, биологических и других последствиях таких экспериментов остается открытым. 
 
 

     Понятие и этапы клонирования

     Термин  «клон» происходит от греческого слова  «klon», что означает «веточка, побег, отпрыск». Клонированию можно давать много определений. Одно из самых распространенных утверждает, что клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путем бесполого размножения, причем потомок при этом генетически идентичен своему предку [2].

     Клонирование  растений черенками, почками или  клубнями в сельском хозяйстве, в  частности в садоводстве, известно уже более четырех тысяч лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Однако у животных есть препятствие. По мере роста их клеток, они в ходе клеточной специализации – дифференцировки – теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре [10].

     Получение клонов животных имеет довольно длительную историю и разработанные технологии. Многим ученым, работающим в сфере  биологии, десятки лет назад приходили  мысли об оплодотворении организма  несколько иным путем, чем всем известным  и «разработанным» самой природой, - клонированием. Первый такой пример, близкий, по сути, к клонированию, –  рождение человека «из пробирки», оплодотворенного вне материнского организма, произошел  в 1978 году [9]. На этом наука не остановилась, пошла дальше. И вот уже в конце 80-х годов появляются попытки клонировать животных. Но первым действительно настоящим примером клонирования живого организма является клонирование овцы Долли. Ее создание большинство экспертов считает лишь обновленным вариантом разрабатывавшейся ранее методики. Эпохальность же открытия Вилмута и Кемпбелла - не в технологии получения овцы-близнеца, а в открытии еще одной способности клетки.

     Считалось, что специализация соматических (то есть обычных взрослых) клеток необратима [3]. Теперь, утверждают некоторые ученые, доказана возможность зрелой взрослой клетки развиваться до эмбриональной стадии и продуцировать новое живое существо с генетическим набором, тем же, что и у исходной клетки. Это значит, что Вилмут и Кемпбелл продемонстрировали не технологический трюк, а подошли к открытию нового закона природы. Тут не обошлось без использования клеточной инженерии и трансплантации [1].

     Клонирование  включает следующие этапы:

1. манипуляции с донорской клеткой (взрослые соматические клетки, взятые из эпителия вымени овцы ФиннДорсет, помещали в культурную среду с низким содержанием питательных веществ; заторможенные таким образом клетки перестают делиться, их гены утрачивают активность)
2. манипуляция с яйцеклеткой (в то же время у другой овцы - Блэкфейс - забирали неоплодотворенную яйцеклетку, из которой удаляли ее ядро (и соответственно ДНК), оставляя нетронутой цитоплазму яйцеклетки со всеми действующими механизмами, необходимыми для обычного развития эмбриона)
3. слияние донорской клетки и безъядерной яйцеклетки (обе клетки помещали рядом друг с другом в сосуде с культурной средой и с помощью электрического разряда вызывали их слияние; таким образом, теперь ядром клеточного гибрида становится ядро донорской взрослой клетки, а цитоплазма обоих типов клеток сливается воедино; действие второго электрического разряда заставляет "работать" механизм естественного оплодотворения, использовать весь потенциал яйцеклетки)
4. спустя 6 дней сформировавшийся эмбрион, прошедший через ряд клеточных делений, переносят в матку овцы Блэкфейс.
5. в результате у овцы Блэкфейс родилась овечка Долли - генетическая копия исходной овцы ФиннДорсет.

   В 277 опытах удалось получить только 29 эмбрионов, выживших в течение более 6 дней. А до дня рождения удалось  дойти только Долли. По мнению ученых, залогом успеха стало то, что Вилмут и Кемпбелл приостановили деление  донорской соматической клетки перед  ее слиянием с яйцеклеткой. Описанный  эксперимент по клонированию Долли может быть применен в принципе к любому другому виду млекопитающих, включая человека. У первого успешного эксперимента с овцой Долли есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%). Однако он доказывает возможность полноценного клонирования, то есть получения копии взрослого человека.

   Между тем лишь несколько десятилетий  назад ботаники научились выращивать из одной взрослой клетки табака и  моркови целое растение. Использование  генной инженерии привело к появлению  трансгенных растений и животных, содержащих в своем геноме чужеродный генетический материал. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проблемы  клонирования 

     На  чем же основываются опасения ученых и общественности, ратующей за ограничение  экспериментов по клонированию живых  организмов?

     Во-первых, существуют опасения вмешательства в ту сферу, о которой известно еще слишком мало. Выиграв в чем-то одном, человечество может проиграть в большем. Негативный опыт уже был, когда в 40-х годах физики затеяли опыты с атомами. По собственному признанию авторов американской атомной бомбы, они не знали, будет ли спровоцированная ими реакция атомного распада носить ограниченно-локальный характер, или же, раз начавшись, атомный распад будет вовлекать в себя все новую и новую материю и, в конце концов, уничтожит все окружающее вещество. Аналогия помогает выявить и обосновать опасения ученых. Где гарантия, что из клонирования нельзя сделать «биологическую бомбу»? [6]

     Во-вторых, многие отстаивают точку зрения, что клонирование человека недопустимо, потому что оно нарушает принцип уникальности каждой человеческой личности, что клонированный человек будет считаться неполноправным по отношению к человеку, появившемуся на свет обычным образом. В отношении исследований плода в матке уже разработаны этические нормы, допускающие вмешательство в тех случаях, когда ожидаемая польза перевешивает риск жизни плода [6]. Следовательно, и эксперименты над эмбрионами или клонирование допустимо производить только в лабораторных условиях, и результатом этих операций может быть лишь производство клеточной массы, а не тканей и органов.

     В-третьих, каковы будут взаимоотношения между людьми и клонами? Все ли согласятся признать клонов людьми? Кем будут они в своем собственном восприятии? Как будем выглядеть мы в их глазах?

     В-четвертых, будет ли включаться материнский инстинкт у женщины, если она не пройдет через вынашивание ребенка и роды? Будет ли любим такой ребенок?

     Таким образом, эти аргументы вращаются вокруг проблемы прав человека: какие права есть у человека, и кто именно обладает этими правами. Биология скорее подтверждает давнее убеждение: человек создан для бессмертия. Наши клетки действительно бессмертны. Сами по себе они способны бесконечно делиться и не умирать - если только во внешней среде нет к тому препятствий. Значит, наша жизнь ограничивается не нашей собственной природой, а теми условиями, в которых мы живем [5].

     Реальный  шаг к бессмертию - искусственное  изменение ДНК. В июне 2000 года и случилось то, чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы PPL Therapeutics удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был «подправлен». Однако именно этого генетического вмешательства и боятся многие противники клонирования, проблема которого обсуждается как в научной среде, так и в обществе [8]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Клонирование  человека: каковы перспективы? 

     Первая  в мире лицензия на клонирование человеческих эмбрионов была выдана австралийской  фирме «Sydney IVF», специализирующейся на экстракорпоральном оплодотворении. Это событие стало одной из многочисленных вех в истории  клонирования клеток. Среди достижений ХХ века клонирование животных снискало неутихающий интерес со стороны  ученых, прессы, юристов, религиозных  деятелей и широкой публики. Внимание к данному методу обусловлено  теми широкими терапевтическими возможностями, которые он открывает и, одновременно, теми этическими проблемами, которые  он в себе таит [4].

     В 2001 году американской компании Advanced Cell Technologies удалось вырастить эмбрион  человека методом клонирования. Его  развитие достигло стадии шести клеток. С той поры не утихают споры  о возможности и целесообразности клонирования человека [7]. С этической точки зрения проблема представляется далеко не простой. В настоящее время репродуктивное клонирование человека, т.е. клонирование с целью размножения, вызывает однозначно негативную оценку. Законодательно оно запрещено в пятидесяти странах, в том числе в России (закон «О временном запрете на клонирование человека»), а в Декларации ООН о клонировании человека от 2005 года говорится о недопустимости таких методов. Что касается клонирования в исследовательских, а в будущем, возможно, и в терапевтических целях, то с ним ситуации пока остается неопределенной. ООН напрямую не запрещает такие эксперименты, но и не разрешает [4].

     При терапевтическом клонировании развитие эмбриона останавливают на ранней стадии, а полученные клетки используют для  научных исследований или для  лечения заболеваний. Чем так  ценны эти клетки для науки  и для клинической практики? В  исследованиях линии клеток с  заданным генотипом можно использовать при изучении механизмов развития ряда заболеваний с наследственным механизмом. Естественно, такие работы будут  носить не чисто теоретический, но и прикладной характер, что позволит быстрее разрабатывать новые методы терапии.

     В практической медицине для клеток, полученных методом клонирования, также  уготовано множество ниш. Живой  интерес к данному типу клеток обусловлен во-первых тем, что они  являются стволовыми и, будучи недифференцированными, потенциально могут превратиться в  любую ткань. Во-вторых, в результате клонирования можно получить  клетки, идентичные по генотипу клеткам пациента. Их трансплантация не приведет к несовместимости и не потребует применения иммуносупрессоров — средств, имеющих массу побочных эффектов [4].

     В настоящее время стволовые клетки пытаются использовать для лечения  ряда заболеваний, при которых собственные  клетки пациента погибают. Среди них — дегенеративные поражения головного и спинного мозга, постинфарктный кардиосклероз, поражения мышц. К примеру, современная медицина практически бессильна при потере функций спинного мозга вследствие травмы. Есть меры, позволяющие минимизировать количество погибших клеток, есть меры, позволяющие ускорить реабилитацию, но нет способов восстановить разрушенные участки спинного мозга. Возможно, что с помощью стволовых клеток эту задачу со временем удастся решить: подсаженные клетки дифференцируются в нейроны и заместят погибшие участки спинного мозга [4].

     Скептицизм  по отношению к эмбриональным  стволовым клеткам усиливает  тот факт, что они имеют достойных  конкурентов — стволовые клетки, полученные от взрослых людей (чаще всего из костного мозга). Они успешно используются при лечении онкологических заболеваний крови и имеют преимущества по сравнению с эмбриональными клетками: более безопасны и не вызывают этических разногласий. Недостатком стволовых клеток, полученных от взрослого человека, является их большая дифференцированность — возможно получить не все ткани.

     Ещё одна проблема заключена в процессе получения яйцеклеток: их можно получить только от женщин. Перед донорством приходится стимулировать репродуктивную систему женщины большими дозами гормонов, что отрицательно сказывается на её здоровье. По этой причине этичность такого донорства, даже если оно хорошо оплачивается, вызывает сомнения. Многие женщины, особенно из развивающихся стран, пойдут на донорство яйцеклеток во вред своему здоровью — но правильно ли просить их об этом? Пока для клонирования используются яйцеклетки, оставшиеся ненужными при экстракорпоральном оплодотворении.

     Таким образом, проблема клонирования человека вызывает неоднозначную оценку. С  одной стороны, клонирование потенциально очень привлекательно как с научной, так и с практической точки  зрения. С другой стороны, пока рассуждения  о его пользе человечеству носят  больше теоретический характер. В то же время единственный способ узнать, оправдает ли клонирование человека возлагаемые на него надежды — продолжать исследования в данной области.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Работы  по клонированию, начатые в начале 1950-х годов и интенсивно продолжающиеся уже более пяти десятилетий, в  последние годы широко обсуждаются  не только с точки зрения масштаба научных достижений, но и с этических, социальных, биологических и ряда иных позиций. Ведь чем ближе вероятность  создания клонированного человека, тем  выше настороженность в обществе, вызванная такими «далеко идущими» перспективами.

     Сообщение о существовании Долли имело немедленный и в основном негативный отклик со стороны общественного мнения и вызвало шквал законодательных ограничений. Опасения были связаны с открывающейся перспективой клонирования людей. Заговорили как о непосредственной опасности таких экспериментов, так и об этической стороне вопроса.

     В тоже время техника клонирования, возможно, займет соответствующее место в медицине. Речь идет о методе, основанном на использовании клонирования в сочетании с другими биологическими методами для решения проблем, связанных с пересадкой тканей и органов. В целом клонирование в терапевтических целях вызывает меньше этических возражений, поскольку в этом случае новый человек не создается. Тем не менее, во многих странах терапевтическое клонирование запрещено. Закон не допускает использование человеческих яйцеклеток, даже если эмбрион с трансплантированным ядром предназначается для создания стволовых клеток.

     К сожалению, этические запреты не предусматривают новых закономерностей и возможностей, какие вносит в нашу жизнь наука. Именно поэтому сегодня видится крайне важным общественное обсуждение новых научных разработок, учитывающих современную реальность и достижения научно-технического прогресса. 
 
 

     Библиографический список

1. Афонькин, С. Ягнята Франкенштейна/ С. Афонькин// Химия и жизнь. – 1999. - №3
2. Гловер, Д. Клонирование ДНК/ Д. Гловер, под ред. П. Л. Иванова. – М.: Мир, 1988
3. Грин, Н. Биология/ Н. Грин, Д. Стаут, Д. Тейлор. – М.: Мир, 1993
4. Добрушина, О. перспективы клонирования человека/ О. Добрушина. – (http//medportal.ru/mednovosti)
5. Киберштейн, Ф. Гены и генетика/ Ф. Киберштейн. – М.: Переграф, 1995
6. Кирпанев, В. П. Этика клонирования: жизнь или смерть?/ В. П. Кирпанев. – Ставрополь, 2004
7. Корочкин, Л. И. Геном, клонирование, происхождение человека/ Л. И. Корочкин. – Фрязино: Век 2, 2004
8. Краснопольская, И. Медицина, которой мы не знали/ И. Краснопольская// Российская газета. – 2002. - №40
9. Методы генетики человека: метод. пособие/ С. И. Белянина и др. – Саратов: Издательство Саратовского государственного медицинского университета, 2001
10. Струнников, В. А. Клонирование животных: теория и практика/ В. А. Струнников// Природа. – 1998. - №7