Клонирование органов из стволовых клеток. Биоэтика: стволовые клетки и клонирование

Image caption Во время исследования клонированные эмбрионы были использованы для получения стволовых клеток

Использование знаний о клонировании человека при создании эмбрионов стало "важной вехой" для медицины, сообщили американские ученые.

Клонированные эмбрионы были использованы для получения стволовых клеток, которые затем могут быть применены для создания мышц сердца, кости, мозговой ткани и любого другого вида клеток человеческого организма.

Однако исследователи полагают, что стволовые клетки могут быть получены и из других источников - более дешевых, простых и не столь этически спорных.

Противники метода считают, что неэтично ставить эксперименты над человеческими эмбрионами, и призывают ввести на это запрет.

Стволовые клетки являются одной из главных надежд медицины. Способность создавать новые ткани может помочь, к примеру, при лечении последствий сердечного приступа или повреждения спинного мозга.

Выход - в клонировании?

Уже сейчас проводятся исследования с использованием стволовых клеток, взятых из эмбрионов, для восстановления зрения.

Но такие клетки чужеродны для пациента, поэтому организм их просто отторгает. Клонирование решает эту проблему.

В основе процесса лежит технология переноса ядра соматической клетки, хорошо известная с тех пор, как овечка Долли стала первым клонированным млекопитающим в 1996 году.

У взрослой особи взяли клетки кожи, и полученная из них генетическая информация была помещена в донорскую яйцеклетку, из которой предварительно была удалена собственная ДНК. Затем при помощи электрических разрядов стимулировалось развитие яйцеклетки до эмбриона.

Однако исследователям не удавалось повторить подобное с человеческой яйцеклеткой, которая начинала делиться, но не развивалась дальше стадии в 6-12 клеток.

Южнокорейский ученый Хван Ву Сок утверждал, что ему удалось создать стволовые клетки из клонированных человеческих эмбрионов, но оказалось, что он подтасовал факты.

Зародышевый пузырек

В ходе нынешнего исследования команда ученых университета здоровья и науки штата Орегон сумела довести развитие эмбриона до этапа зародышевого пузырька (примерно 150 клеток). Этого достаточно, чтобы получить стволовые клетки.

Руководитель исследовательской группы доктор Шухрат Миталипов заявил: "Тщательный анализ стволовых клеток, полученных с помощью этой технологии, показал их способность превращаться в разные виды клеток, в том числе нервные клетки, клетки печени и клетки сердца."

"И хотя предстоит еще немало работы для создания безопасного и эффективного процесса лечения стволовыми клетками, мы уверены, что нами сделан значительный шаг в создании клеток, которые могут использоваться в регенеративной медицине", - добавил он.

"Выглядит правдоподобно"

Профессор регенеративной медицины в Университетском колледже Лондона Крис Мейсон сказал, что проведенное исследование выглядит правдоподобно. "Они сделали примерно то же, что и братья Райт (для самолетостроения). Они взяли на вооружение все лучшее, что было сделано ранее другими группами исследователей, и свели все воедино", - сказал Мейсен.

Исследования в области стволовых клеток, получаемых из эмбрионов, поднимают вопрос об этичности подобных научных работ. Также существует проблема недостатка донорских яйцеклеток.

Новая технология также предусматривает использование клеток кожи, но преобразует их с помощью белков в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

Критики нового метода считают, что все эмбрионы, будь они искусственные или натуральные, могут развиться в полноценного человека, поэтому проводить с ними эксперименты аморально. Они считают, что необходимо получать стволовые клетки из тканей взрослых людей.

Но сторонники нового метода уверяют, что эмбрионы, полученные с его помощью, никогда не смогут развиться в полноценного человека.

– пятидневных зародышей, представляющих собой шарик из клеток, образующийся при делении оплодотворенной яйцеклетки и впоследствии развивающийся в эмбрион. Такие могут давать начало практически любым клеткам, входящим в состав человеческого организма, а также обладают способностью к воспроизведению. Возможность выращивать линии стволовых клеток в лабораторных условиях и направлять их дифференцировку в нужном направлении является ключом к спасению огромного количества жизней посредством контроля над развитием злокачественных опухолей, восстановления подвижности перенесших инсульт пациентов, излечения диабета, регенерации тканей поврежденного спинного и головного мозга, а также излечение многочисленных заболеваний, ассоциированных со старением.

Такие недифференцированные клетки необходимы для проведения различных исследовательских работ. Изучение этих клеток должно помочь нам в изучении механизмов, лежащих в основе дифференцировки и де-дифференцировки клеток.

Ученые также признают ценность недифференцированных клеток из других тканей, в том числе так называемых «взрослых» стволовых клеток. BIO поддерживает работу по изучению этих клеток. Однако, согласно утверждению Национальных институтов здравоохранения (NIH) и Национальной академии наук (NAS) США, только эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки любого типа.

В 2000 году NIH объявили постановление, разрешающее выделение федеральных средств на изучение эмбриональных стволовых клеток, которое должно проводиться согласно своду строгих ограничений и под федеральным надзором. Стратегия NIH направлена на поддержание равновесия в медицинских, научных, официальных и этических аспектах, касающихся этой области исследований. В отличие от целой бластоцисты, полученные из нее стволовые клетки не могут развиться в эмбрион. NIH поддерживает выделение федеральных средств на использование в исследовательских целях, но не целенаправленное производство, эмбриональных стволовых клеток, получаемых из замороженных оплодотворенных яйцеклеток, предназначенных для экстракорпорального оплодотворения, но по каким-либо причинам не имплантированным и подлежащим уничтожению.

– это обобщающий термин для процесса создания в лабораторных условиях генетически точных копий гена, клетки или целого организма.

BIO выступает против репродуктивного клонирования человека – использования методов клонирования с целью создания человеческого существа. BIO была одной из первых организаций национального масштаба, выступивших в поддержку моратория, наложенного президентом Биллом Клинтоном на исследования по клонированию целого человеческого организма. Репродуктивное клонирование слишком опасно и поднимает слишком много этических и социальных вопросов.

Репродуктивное клонирование человека подразумевает выделение ядра соматической клетки (клетки организма, не являющейся сперматозоидом или яйцеклеткой) человека и внедрения его в неоплодотворенную яйцеклетку с предварительно удаленным ядром. После этого яйцеклетка со встроенным ядром соматической клетки имплантируется в матку суррогатной матери. Теоретически эта процедура должна привести к появлению на свет точной копии человека-донора ядра соматической клетки.

Другой тип клонирования также подразумевает перенос ядра соматической клетки, однако яйцеклетка не имплантируется в матку, а начинает делиться в лабораторных условиях. Образующиеся при этом недифференцированные клетки некоторое время культивируются, после чего из всей массы клеток выделяются стволовые, способные к неограниченному делению, на основании которых формируются линии эмбриональных стволовых клеток, генетически идентичных соматической клетке, послужившей донором ядра. Однако такие клетки уже не способны дать начало эмбриону даже при имплантации в матку.

Генетически идентичные клеткам пациента, обладают огромным терапевтическим потенциалом. В определенных условиях они могут дать начало новым тканям, которые могут использоваться для , поврежденных в результате различных заболеваний, таких как диабет, болезни Альцгеймера и Паркинсона, различные типы рака и заболевания сердца. Развитие этого направления может привести к созданию кожи, хрящей и костной ткани для лечения ожоговых пациентов, а также нервной ткани для людей с повреждениями спинного и головного мозга. Исследование также ведется в направлении выявления внешних стимулов, генов и структур, направляющих дифференцировку клеток с формированием целых органов, в состав которых входят ткани различных типов. Благодаря использованию метода переноса ядер соматических клеток, выращенные в лабораторных условиях органы и ткани будут по генетическим признакам идентичны тканям пациента и, соответственно, не будут приводить к развитию реакций отторжения. Эта область применения клонирования часто называется терапевтическим клонированием или методом ПЯСК – переноса ядра соматической клетки (somatic cell nuclear transfer, SCNT).

Одна из причин важности проведения работ по переносу ядер соматических клеток является важность понимания процессов репрограммирования – механизмов, с помощью которых яйцеклетка воспринимает генетический материал взрослой клетки и возвращает его в состояние, характерное для недифференцировавшейся клетки. Знание деталей происходящих при этом процессов позволит осуществлять весь процесс в лабораторных условиях без использования донорских яйцеклеток.

Учитывая огромный потенциал клеточного клонирования в лечении различных заболеваний и восстановлении функций поврежденных органов и тканей, в 2002 году Национальная академия наук США издала документ, выступающий в поддержку использования клонирования в терапевтических целях, но возражающий против репродуктивного клонирования. BIO полностью поддержала выводы и точку зрения сотрудников академии.

Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www..org.
Продолжение следует.

и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, путём метилирования ДНК. В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга - это нейробласты, кости - остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины. Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов

Клонирование стволовых клеток человека впервые. Почти два десятилетия назад, ученые смогли клонировать милую овечку Долли. Теперь тот же самый процесс, чтобы позволить им клонировать эмбриональные стволовые клетки человеческих зародышей в первый раз. Это революционное достижение было совершено Шукратом Малиповым в университете штата Орегон и использует метод, называемый перенос ядра. Проще говоря, это включает в себя прием клетки – в этом случае стволовые клетки вводятся в специальную яйцеклетку, чья ДНК была удалена.

Затем эта клетка стимулируется, чтобы начать делится. В результате растущей массы из стволовых клеток, которые если начали расти, могут стать клоном. Это метод, с помощью которого клонировали овцу Долли в 1996 году. Интересно, что этот метод до сих пор не сработал с человеческой клеткой.

Согласно сообщению в журнале Cell, его команда смогли повторить процедуру, используя человеческие стволовые клетки из кожи зародыша, чтобы “подкормить“ клетки-яйца. Успех эксперимента может привести к клонированию целого человека, хотя этические и моральные нормы принципиально вступают в конфликт с аналогичной идеей.

Именно по этой причине, Малипов и его команда не планируют производить клонов, а клонированные стволовые клетки будут предназначены исключительно для медицинских целей. Стволовые клетки являются панацеей в современной медицине и используется практически для лечения раковых заболеваний, пораженных нервных тканей и сердечно-сосудистых заболеваний.

Малипов придает успеху большое значение и определяет два фактора. Во-первых, для клетки-яйца используются здоровые клетки от донора, а в предыдущих попытках, это было сделано с остатками гинекологической клиники. Во-вторых, имеет немного другой подход к передаче ядра, с небольшими улучшениями здесь и там, в том числе использование кофеина в данный момент.

Ожидания Малипова продолжались долгие годы экспериментов и попыток, чтобы оптимизировать процесс клонирования так, что он работает с человеческими клетками, но при первой попытке его команда получила линии клонированных клеток всего за несколько месяцев. Это действительно огромный шаг в медицине, который может значительно уменьшить стоимость лечения стволовыми клетками и помочь ряду пациентов с дегенеративными и потенциально неизлечимыми заболеваниями. Кроме того, это дает надежду, чтобы обрести бессмертие путем постоянного клонирования тканей и жизненно важных органов. Но это уже научная фантастика. По крайней мере пока.

Слайд 2

Биотехнология

Клони́рование (англ. cloning от др.- греч. κλών - «веточка, побег, отпрыск») - в самом общем значении - точное воспроизведение какого-либо объекта N раз. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клоном. Причём как каждый по отдельности, так и весь ряд.

Слайд 3

Технология клонирования

Технология клонирования состоит в том, что из яйцеклетки при помощи микрохирургической операции удаляется ядро и вместо него вводится ядро соматической клетки другой особи (донора), в которой содержатся гены только донорского организма. Различия в геномах родительского организма и его клона составляют от 0,05% до 0,1%. Второй вариант технологии – это энуклуация соматической клетки и введение в нее ядра яйцеклетки. В связи с тем, что различия, хоть и минимальные существуют, в строгом смысле слова клон не является абсолютно идентичным родительскому организму.

Слайд 4

Естественное клонирование (в природе) у сложных организмов

У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного размножения. Клонирование широко распространено в природе у различных организмов.

Слайд 5

Клонирование животных

У животных клонирование происходит при амейотическом партеногенезе и различных формах полиэмбрионии. Так, среди позвоночных известны клонально размножающиеся виды ящериц, состоящие из одних партеногенетических самок. Уникальный вариант естественного клонирования открыт недавно у муравьёв - малого огненно муравья (Wasmanniaauropunctata) самцы и самки которого клонируются независимо, так что генофонды двух полов не смешиваются. В некоторых яйцах, оплодотворенных самцами, все хромосомы матери разрушаются, и из таких гаплоидных яиц развиваются самцы.

Слайд 6

У человека естественные клоны - монозиготные близнецы.

Слайд 7

Молекулярное клонирование

Молекулярное клонирование - клонирование молекул, другими словами - наработка большого количества идентичных ДНК-молекул с использованием живых организмов. Это технология клонирования наименьших биологических объектов - молекул ДНК, их частей и даже отдельных генов. Для молекулярного клонирования ДНК вводят в вектор (например, бактериальную плазмиду или геном бактериофага). Размножаясь, бактерии и фаги многократно увеличивают и количество введенной ДНК, в точности сохраняя её структуру. Такое клонирование необходимо для изучения биологических молекул, их идентификации, решения вопросов клонирования тканей и др.

Слайд 8

Клонирование многоклеточных организмов

Наибольшее внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии. Различают полное (репродуктивное) и частичное клонирование организмов. При полном воссоздаётся весь организм целиком, при частичном - организм воссоздаётся не полностью (например, лишь те или иные его ткани).

Слайд 9

В 1997 году клонирование реконструировалось, когда Ян Вилмут и его коллеги в Рослинском Институте в Эдинбурге, Шотландии, успешно клонировали овцу по имени Долли. Долли была первое клонированное млекопитающее. Вилмут и его коллеги пересаживали ядро из клетки грудной железы овцы Финна Дорсетта в определенную яйцеклетку Шотландской черномордой овцы. Комбинация яйцеклетки-ядра стимулировалась электричеством, чтобы соединить и то и другое и стимулировать деление клетки. Новая клетка разделилась и была помещена в матку черномордой овцы, чтобы развиться. Долли была рождена на несколько месяцев позже. Долли с тех пор выросла и произвела на свет несколько особей обычным половым методом. Это говорит о том, что клон Долли абсолютно здоров.

Слайд 10

Клонирование человека

Клони́рованиечелове́ка - действие, заключающееся в формировании и выращивании принципиально новыхчеловеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иногоиндивида, ныне существующего или ранее существовавшего. ЗА ПРОТИВ

Слайд 11

Репродуктивное клонирование человека

Репродуктивное клони́рование человека - предполагает, что индивид, родившийся в результате клонирования, получает имя, гражданские права, образование,воспитание, словом - ведёт такую же жизнь, как и все «обычные» люди. Репродуктивное клонирование встречается со множеством этических, религиозных, юридическихпроблем, которые сегодня ещё не имеют очевидного решения. В некоторых государствах работы по репродуктивному клонированию запрещены на законодательном уровне.

Слайд 12

Терапевтическое клонирование человека

Терапевти́ческоеклони́рованиечелове́ка - предполагает, что развитие эмбриона останавливается в течение 14 дней, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток. Законодатели многих странопасаются, что легализация терапевтического клонирования приведёт к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах (США, Великобритания) терапевтическое клонирование разрешено.

Слайд 13

Препятствия клонированию

Технологические трудности и ограничения Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания, а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей, как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов. Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую неидентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.

Слайд 14

Социально-этический аспект

Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления неполноценных людей. А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.

Слайд 15

Этико-религиозный аспект

С точки зрения основных мировых религий клонирование человека является или проблематичным актом или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим у богословов чёткого обоснования той или иной позиции религиозных иерархов.

Слайд 16

Главная причина клонирования растений и животных в том, чтобы произвести организмы с определенными качествами, которые необходимы человеку, такие как награжденная орхидея или генетическая инженерия, 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.

Посмотреть все слайды