Кіріспе
Адамның генетикалық толықтай бірдей көшірмесін жасау
Адамды клондау – адамның генетикалық толықтай бірдей көшірмесін жасау процесі. Бұл термин көбінесе жасанды адам клондауын білдіреді, яғни адам жасушалары мен тіндерін өндіру. Бұл біржұқа егіздердің табиғи жолмен тууына қатысты емес. Адамды клондау мүмкіндіктері көптеген дау-дамайға себеп болды. Осы этикалық мәселелерге байланысты бірнеше ел адам клондауға қатысты заңдар қабылдады. Адам клондаудың екі жиі талқыланатын түрі – емдік клондау және көбелек клондау. Емдік клондау медицинада және трансплантацияларда қолдану үшін адам жасушаларын клондауды қамтиды. Бұл зерттеудің белсенді саласы және әлемдік медициналық тәжірибеде қолданылады. Зерттеу жүргізіліп жатқан емдік клондаудың екі кең таралған әдісі – соматикалық жасуша ядросын ауыстыру және (жақында) көпқабілетті шекті жасушаларды индукциялау. Көбелек клондау белгілі бір жасушалар мен тіндердің орнына толыққанды клондалған адамды жасауды қамтиды.
Тарих
Адамды клондау мүмкіншілігі 20 ғасырдың көп бөлігінде ғана болжамдардың нысаны болғанмен, 1969 жылы ғалымдар мен саясаткерлер бұл перспективаны қастерлеуге бастады. Дж. Б. С. Холдейн адамды клондау идеясын алғаш ұсынды, ол үшін ол 20 ғасырдың басынан бері ауыл шаруашылығында қолданылып келген «клон» және «клондау» терминдерін пайдаланды. 1963 жылы Ciba Foundation Symposium on Man and his Future-те «Келесі он мың жылдағы адам түрінің биологиялық мүмкіндіктері» тақырыбында сөйлеген сөзінде ол былай деді:
«Дәл белгілі химиялық құрамы бар ортада адам жасушаларының желілерін өсіруге үміт бар. Алғашқы қадам бір тоқтатылған жұмыртқадан клон жасау болуы мүмкін, сияқты «Бейбіт жаңа әлемде» көрсетілгендей». Мен клондардың көпшілігі кем дегенде елу жастағы адамдардан жасалатынын күтемін, бірақ спортшылар мен бишілер жас клоннан жасалатын болады. Олар әлеуметтік жағынан қадірленетін жетістіктерге жеткен адамдардан жасалатын болады.
It is extremely hopeful that some human cell lines can be grown on a medium of precisely known chemical composition. Perhaps the first step will be the production of a clone from a single fertilized egg, as in Brave New World
Assuming that cloning is possible, I expect that most clones would be made from people aged at least fifty, except for athletes and dancers, who would be cloned younger. They would be made from people who were held to have excelled in a socially acceptable accomplishment
Nobel Prize winning geneticist Joshua Lederberg advocated cloning and genetic engineering in an article in The American Naturalist in 1966 and again, the following year, in The Washington Post. He sparked a debate with conservative bioethicist Leon Kass, who wrote at the time that "the programmed reproduction of man will, in fact, dehumanize him." Another Nobel Laureate, James D. Watson, publicized the potential and the perils of cloning in his Atlantic Monthly essay, "Moving Toward the Clonal Man", in 1971. With the cloning of a sheep known as Dolly in 1996 by somatic cell nuclear transfer (SCNT), the idea of human cloning became a hot debate topic. Many nations outlawed it, while a few scientists promised to make a clone within the next few years. The first hybrid human clone was created in November 1998, by Advanced Cell Technology. It was created using SCNT; a nucleus was taken from a man's leg cell and inserted into a cow's egg from which the nucleus had been removed, and the hybrid cell was cultured and developed into an embryo. The embryo was destroyed after 12 days. In 2004 and 2005, Hwang Woo suk, a professor at Seoul National University, published two separate articles in the journal Science claiming to have successfully harvested pluripotent, embryonic stem cells from a cloned human blastocyst using SCNT techniques. Hwang claimed to have created eleven different patient specific stem cell lines. This would have been the first major breakthrough in human cloning. However, in 2006 Science retracted both of his articles on account of clear evidence that much of his data from the experiments was fabricated. In January 2008, Dr. Andrew French and Samuel Wood of the biotechnology company Stemagen announced that they successfully created the first five mature human embryos using SCNT. In this case, each embryo was created by taking a nucleus from a skin cell (donated by Wood and a colleague) and inserting it into a human egg from which the nucleus had been removed. The embryos were developed only to the blastocyst stage, at which point they were studied in processes that destroyed them. Members of the lab said that their next set of experiments would aim to generate embryonic stem cell lines; these are the "holy grail" that would be useful for therapeutic or reproductive cloning. In 2011, scientists at the New York Stem Cell Foundation announced that they had succeeded in generating embryonic stem cell lines, but their process involved leaving the oocyte's nucleus in place, resulting in triploid cells, which would not be useful for cloning. In 2013, a group of scientists led by Shoukhrat Mitalipov published the first report of embryonic stem cells created using SCNT. In this experiment, the researchers developed a protocol for using SCNT in human cells, which differs slightly from the one used in other organisms. Four embryonic stem cell lines from human fetal somatic cells were derived from those blastocysts. All four lines were derived using oocytes from the same donor, ensuring that all mitochondrial DNA inherited was identical. A year later, a team led by Robert Lanza at Advanced Cell Technology reported that they had replicated Mitalipov's results and further demonstrated the effectiveness by cloning adult cells using SCNT. In 2018, the first successful cloning of primates using SCNT was reported with the birth of two live female clones, crab eating macaques named Zhong Zhong and Hua Hua.
Нобель сыйлығының иегері, генетик Джошуа Ледерберг 1966 жылы «The American Naturalist» журналында және келесі жылы «The Washington Post» газетінде клондау және гендік инженерияны қолдады. Ол консервативті биоэтик Леон Касспен пікір таласты, ол сол кезде «адамның бағдарламаланған көбеюі, шын мәнінде, оны адамгершіліктен айырады» деп жазды. 1971 жылы «Atlantic Monthly» журналында жарияланған «Клондалған адамға қарай бет бұру» атты эссесінде Джеймс Д. Уотсон, тағы бір Нобель сыйлығының иегері, клондаудың әлеуеті мен қауіптерін жариялады. 1996 жылы соматикалық жасуша ядролық трансфері (SCNT) арқылы Долли атты қойдың клондалуымен адамды клондау идеясы қызу талқылау тақырыбына айналды. Көптеген елдер оны заңсыз деп жариялады, ал кейбір ғалымдар келесі бірнеше жыл ішінде клон жасауға уәде берді. Адамның алғашқы гибридті клоны 1998 жылдың қараша айында Advanced Cell Technology компаниясымен жасалды. Ол SCNT арқылы жасалды: ядро адамның аяқ жасушасынан алынып, ядросы алынып тасталған сиыр жұмыртқасына енгізілді, ал гибридті жасуша өсіріліп, эмбрионға айналды. 12 күннен кейін эмбрион жойылды. 2004 және 2005 жылдары Сеул ұлттық университетінің профессоры Хван Уо Сук «Science» журналында екі мақала жариялап, SCNT әдістерін қолдана отырып, клондалған адам бластоцистінен плюрипотентті эмбрионалдық шешек жасушаларын сәтті жинап алғанын мәлімдеді. Хван 11 түрлі пациентке тән шешек жасушаларын жасады деп мәлімдеді. Бұл адамды клондаудағы маңызды қадам болар еді. Алайда, 2006 жылы «Science» журналы оның екі мақаласын да оның тәжірибелерінен алынған деректердің көп бөлігі жалған екенін көрсететін нақты дәлелдер болғандықтан қайтарып алды. 2008 жылдың қаңтарында Stemagen биотехнологиялық компаниясының докторлары Эндрю Френч және Сэмюэл Вуд SCNT арқылы алғашқы бес жетілген адам эмбрионын сәтті жасағанын жариялады. Бұл жағдайда әрбір эмбрион тері жасушасының ядросын (Вуд пен әріптесі берген) алып, ядросы алынып тасталған адам жұмыртқасына енгізген. Эмбриондар тек бластоцист сатысына дейін ғана дамыды, содан кейін оларды жою процестері зерттелді. Зертхана қызметкерлері олардың келесі тәжірибелері эмбрионалдық шешек жасушаларын жасауға бағытталғанын айтты; бұл емдік немесе репродуктивті клондау үшін пайдалы болатын «қасиетті қазына». 2011 жылы Нью-Йорк шешек жасушалар қорының ғалымдары эмбрионалдық шешек жасушаларын жасауға қол жеткізгендерін мәлімдеді, бірақ олардың процесі жұмыртқа жасушасының ядросын өз орнында қалдырды, нәтижесінде триплоидты жасушалар пайда болды, олар клондау үшін пайдалы емес. 2013 жылы Шоухрат Миталипов басқаратын ғалымдар тобы SCNT арқылы жасалған эмбрионалдық шешек жасушалары туралы алғашқы есепті жариялады. Бұл тәжірибеде зерттеушілер адам жасушаларында SCNT қолданудың басқа организмдерде қолданылғаннан сәл өзгеше протоколын жасады. Адамның жаралғы жасушаларынан төрт эмбрионалдық шешек жасушалар желісі осы бластоцистерден алынған. Төрт сызықтың барлығы бір донордың жұмыртқаларынан алынған, бұл барлық митохондриялық ДНК-ның бірдей болуын қамтамасыз етті. Бір жылдан кейін Advanced Cell Technology-дегі Роберт Ланза басқаратын команда Миталиповтың нәтижелерін қайталап, SCNT арқылы ересек жасушаларды клондау арқылы тиімділігін көрсетті. 2018 жылы SCNT арқылы приматтарды сәтті клондау туралы хабарланды, екі тірі әйел клондар, Zhong Zhong және Hua Hua атты краб жейтін макактар дүниеге келді.
It is extremely hopeful that some human cell lines can be grown on a medium of precisely known chemical composition. Perhaps the first step will be the production of a clone from a single fertilized egg, as in Brave New World
Assuming that cloning is possible, I expect that most clones would be made from people aged at least fifty, except for athletes and dancers, who would be cloned younger. They would be made from people who were held to have excelled in a socially acceptable accomplishment
Nobel Prize winning geneticist Joshua Lederberg advocated cloning and genetic engineering in an article in The American Naturalist in 1966 and again, the following year, in The Washington Post. He sparked a debate with conservative bioethicist Leon Kass, who wrote at the time that "the programmed reproduction of man will, in fact, dehumanize him." Another Nobel Laureate, James D. Watson, publicized the potential and the perils of cloning in his Atlantic Monthly essay, "Moving Toward the Clonal Man", in 1971. With the cloning of a sheep known as Dolly in 1996 by somatic cell nuclear transfer (SCNT), the idea of human cloning became a hot debate topic. Many nations outlawed it, while a few scientists promised to make a clone within the next few years. The first hybrid human clone was created in November 1998, by Advanced Cell Technology. It was created using SCNT; a nucleus was taken from a man's leg cell and inserted into a cow's egg from which the nucleus had been removed, and the hybrid cell was cultured and developed into an embryo. The embryo was destroyed after 12 days. In 2004 and 2005, Hwang Woo suk, a professor at Seoul National University, published two separate articles in the journal Science claiming to have successfully harvested pluripotent, embryonic stem cells from a cloned human blastocyst using SCNT techniques. Hwang claimed to have created eleven different patient specific stem cell lines. This would have been the first major breakthrough in human cloning. However, in 2006 Science retracted both of his articles on account of clear evidence that much of his data from the experiments was fabricated. In January 2008, Dr. Andrew French and Samuel Wood of the biotechnology company Stemagen announced that they successfully created the first five mature human embryos using SCNT. In this case, each embryo was created by taking a nucleus from a skin cell (donated by Wood and a colleague) and inserting it into a human egg from which the nucleus had been removed. The embryos were developed only to the blastocyst stage, at which point they were studied in processes that destroyed them. Members of the lab said that their next set of experiments would aim to generate embryonic stem cell lines; these are the "holy grail" that would be useful for therapeutic or reproductive cloning. In 2011, scientists at the New York Stem Cell Foundation announced that they had succeeded in generating embryonic stem cell lines, but their process involved leaving the oocyte's nucleus in place, resulting in triploid cells, which would not be useful for cloning. In 2013, a group of scientists led by Shoukhrat Mitalipov published the first report of embryonic stem cells created using SCNT. In this experiment, the researchers developed a protocol for using SCNT in human cells, which differs slightly from the one used in other organisms. Four embryonic stem cell lines from human fetal somatic cells were derived from those blastocysts. All four lines were derived using oocytes from the same donor, ensuring that all mitochondrial DNA inherited was identical. A year later, a team led by Robert Lanza at Advanced Cell Technology reported that they had replicated Mitalipov's results and further demonstrated the effectiveness by cloning adult cells using SCNT. In 2018, the first successful cloning of primates using SCNT was reported with the birth of two live female clones, crab eating macaques named Zhong Zhong and Hua Hua.
Соматикалық жасуша ядросының көшірілуі (SCNT)
Соматикалық жасуша ядролық трансферінде ("СКНТ") донордан соматикалық жасушаның ядросы алынып, бұрыннан өз генетикалық материалы алынып тасталған, ядросы жоқ жұмыртқа жасушасына трансплантацияланады. Донордың соматикалық жасушасының генетикалық материалы микропипетка арқылы қабылдаушы ооцитке енгізілгеннен кейін, электр тогының көмегімен генетикалық материал жұмыртқамен біріктіріледі. Екі жасуша біріккен соң, жаңа жасушаны аналық организмде немесе жасанды түрде өсіруге болады. Осы әдіс арқылы Долли қойының сәтті клоны жасалды (қараңыз).
Индуцированды плюрипотентті дің жасушалары (iPSC)
Индуцияланған плюрипотентті дің жасушаларын ("iPSC") жасау ұзақ және тиімсіз процесс болып табылады. Плурипотенттілік – бұл дің жасушаның үш бастама қабатының кез келгеніне: эндодермаға (ішек қабығының ішкі қабаты, асқазан-ішек жолы, өкпе), мезодермаға (бұлшық ет, сүйек, қан, зәршығару-жыныс жүйесі), немесе эктодермаға (эпидермалық тіндер және жүйке тіндері) дифференциациялану мүмкіндігі. "Қайта бағдарламалау факторлары" деп аталатын белгілі бір гендер жиынтығы нақты ересек жасуша түріне енгізіледі. Бұл факторлар жетілген жасушаға сигналдар жіберіп, оның көп қуатты дің жасушаға айналуына себеп болады. Бұл процесс кеңінен зерттелген және осы индукция процесін жақсартудың жаңа әдістері үнемі ашылып жатыр. Қолданылатын әдіске байланысты, ересек жасушаларды имплантация үшін iPSC-ге қайта бағдарламалау адамдарда айқын шектеулерге ие болуы мүмкін. Егер вирус жасушаның қайта бағдарламалау факторы ретінде қолданылса, онкогендер деп аталатын қатерлі ісік тудыратын гендер белсендірілуі мүмкін. Бұл жасушалар дененің табиғи жасуша сигналдау процесіне жауап бермейтін, қарқынды бөлінетін қатерлі ісік жасушалары болып көрінеді. Алайда, 2008 жылы ғалымдар плюрипотенттілік индукциясынан кейін осы онкогендердің болуын жоя алатын әдіс тапты, соның арқасында адамдарда iPSC-нің қолданылу мүмкіндігі артты.
SCNT-ті қайта бағдарламалаумен салыстыру
SCNT және iPSC процестерінің екеуінің де артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Тарихи тұрғыдан алғанда, қайта бағдарламалау әдістері SCNT арқылы алынған эмбрионалды дің жасушаларына қарағанда жақсы зерттелген.
Пайдалану және нақты әлеует
Клондау техникасы бойынша жұмыс адамның даму биологиясын түсінуді жетілдірді. Адамның көпүрлі жасушаларын мәдени ортада өсіруді бақылау адам эмбрионының дамуы туралы маңызды мәліметтер береді, оны көру мүмкін болмаған еді. Ғалымдар қазір адамның ерте даму кезеңдерін жақсырақ анықтай алады. Адам эмбрионының ерте дамуында сигналдарды беруді және генетикалық манипуляцияларды зерттеу көптеген даму аурулары мен кемістіктерге жауап табуға мүмкіндік береді. Адам эмбрионалды дің жасушаларын зерттеу арқылы адамға тән көптеген сигналдық жолдар анықталды. Адамның даму жолдарын зерттеу даму биологтарына даму жолдары түрлер арасында сақталады деген гипотезаны қолдайтын қосымша дәлелдер берді. iPSC және SCNT арқылы жасалған жасушалар аурудың себептерін зерттеуде және жаңа дәрілерді іздеуде үлгі ретінде пайдалы. SCNT немесе iPSC арқылы өндірілген жасушалар болашақта дің жасушалар терапиясында немесе регенеративті медицина деп аталатын трансплантацияға арналған органдар жасау үшін қолданылуы мүмкін. Дің жасушалар терапиясы – бұл ауруды емдеу немесе алдын алу үшін дің жасушаларды пайдалану. Сүйек миын трансплантациялау – дің жасушалар терапиясының кең таралған түрі. Қазіргі уақытта басқа дің жасушалар терапиясы клиникалық қолданыста жоқ. Жүрек ауруларын, қант диабетін және жұлын зақымдануларын емдеу үшін дің жасушалар терапиясын қолдану мүмкіндігін зерттеу жұмыстары жүргізілуде. Регенеративті медицина клиникалық тәжірибеде қолданылмайды, бірақ оның мүмкін қолданылуына қатысты көптеген зерттеулер жүргізілуде. Бұл медицинаның түрі өздік трансплантацияны жүзеге асыруға мүмкіндік береді, осылайша ағзаны қабылдаған адамның оны қабылдамау қаупін жояды. Мысалы, бауыр ауруы бар адамға оның өзінің генетикалық материалынан жаңа бауыр өсіріліп, зақымдалған бауыры алынып тасталуы мүмкін. Қазіргі зерттеулерде адамның көпүрлі дің жасушалары адам нейрондарын жасаудың сенімді көзі ретінде қарастырылуда, бұл ми мен жүйке зақымдануларында регенеративті медицинаның мүмкіндіктерін көрсетеді.
Этикалық әсері
Биоэтикада клондау этикасы клондау практикасы мен мүмкіндіктеріне қатысты әртүрлі этикалық ұстанымдарды білдіреді, әсіресе адам клондау. Бұл көзқарастардың көпшілігі діни сипатта болғанымен, мысалы, ұрпақ алу және жеке тұлғаға қатысты христиандық көзқарастармен байланысты, клондау тудырған сұрақтар секулярлық перспективаларды да қамтиды, әсіресе жекелік ұғымын. Жақтаушылар емдік клондауды қолдап, трансплантация мүмкіндігі жоқ пациенттерді емдеу үшін тіндер мен толық мүшелер жасауға, иммуносупрессивтік препараттарды қолдану қажеттілігінен құтылуға және қартаюдың әсерін тежеуге ұмтылады. Репродуктивтік клондау жақтастары бала тудыру мүмкіндігі жоқ ата-аналардың осы технологияға қол жеткізуі керек деп санайды. Терапиялық клондауға қарсылықтың негізгі себебі – эмбриондық сақтану жасушаларының мәртебесі, ол түсік тақырыбымен байланысты. Алға қойылған моральдық аргумент эмбриондардың тұжырымдалған сәттен бастап қорғалуға лайық деген пікірге негізделген, себебі осы нақты сәтте жаңа адамдық организм пайда болады, ол-ақ бірегей тұлға. Ешқандай мақсат үшін адам өмірін құрбан ету қабылданбайтындықтан, эмбриондарды зерттеу мақсатында жою енді ақталуы мүмкін емес деп тұжырымдайды. Репродуктивтік клондауға қарсы шығушылардың кейбіреуі технологияның қауіпсіз болу үшін жеткілікті дамымағанына алаңдайды, мысалы, 2014 жылғы Америка ғылымды дамыту қауымдастығының ұстанымы, ал басқалары репродуктивтік клондаудың теріс пайдалануға бейім болуы мүмкін екенін (органдары мен тіндері алынатын адамдарды жасауға әкелуі мүмкін) және клондалған адамдардың отбасымен және қоғаммен қалай интеграцияланатыны туралы алаңдаушылық білдіреді. Діни топтардың мүшелері арасында пікір қақтығыстары бар. Кейбір христиан дінбасылары осы технологияны Құдайдың жаратылыстағы рөлін иелену және эмбриондар қолданылған жағдайда адам өмірін жою деп қарастырады.