Введение
Создание генетически идентичной копии человека
Клонирование человека – это создание генетически идентичной копии человека. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека, которое представляет собой воспроизведение человеческих клеток и тканей. Он не относится к естественному зачатию и рождению однояйцевых близнецов. Возможности клонирования человека вызвали широкие дискуссии. Эти этические проблемы побудили ряд стран принять законы, регулирующие клонирование человека. Два наиболее часто обсуждаемых типа клонирования человека – это терапевтическое и репродуктивное. Терапевтическое клонирование предполагает клонирование клеток человека для использования в медицине и трансплантации. Это активно развивающаяся область исследований, которая уже применяется в медицинской практике во всем мире. Два распространенных метода терапевтического клонирования, которые изучаются, – это перенос ядра соматической клетки и (более недавно) индуцирование плюрипотентных стволовых клеток. Репродуктивное клонирование подразумевает создание полноценного клонированного человека, а не только отдельных клеток или тканей.
История
Хотя в течение большей части XX века люди размышляли о возможности клонирования, в 1969 году ученые и политики начали серьезно относиться к этой перспективе. Джей. Б. С. Холдейн первым ввел идею клонирования человека, для чего он использовал термины "клон" и "клонирование", которые использовались в сельском хозяйстве с начала 20-го века. В своей речи на тему "Биологические возможности человеческого вида в ближайшие десять тысяч лет" на симпозиуме Фонда Сиба о человеке и его будущем в 1963 году он сказал: "Очень обнадеживающе, что некоторые человеческие клеточные линии могут быть выращены на среде точно известного химического состава. Возможно, первым шагом будет создание клона из одной оплодотворенной яйцеклетки, как в "Дивном новом мире". Предполагая, что клонирование возможно, я ожидаю, что большинство клонов будут созданы из людей в возрасте не менее пятидесяти лет, за исключением спортсменов и танцоров, которых будут клонировать в более молодом возрасте. Они будут созданы из людей, которые, как считается, преуспели в социально приемлемом достижении. Генетик-лауреат Нобелевской премии Джошуа Ледерберг выступал за клонирование и генную инженерию в статье в журнале The American Naturalist в 1966 году и снова, в следующем году, в The Washington Post. Он спровоцировал дебаты с консервативным биоэтиком Леоном Кассом, который в то время написал, что "программированное воспроизводство человека, по сути, дегуманизирует его". Другой лауреат Нобелевской премии, Джеймс Д. Уотсон, в 1971 году в своем эссе "Движение к клонированному человеку" в журнале Atlantic Monthly публично заявил о потенциале и опасностях клонирования. С клонированием овцы Долли в 1996 году методом переноса ядра соматической клетки (SCNT), идея клонирования человека стала предметом горячих споров. Многие страны запретили его, а некоторые ученые обещали создать клон в течение следующих нескольких лет. Первый гибридный клон человека был создан в ноябре 1998 года компанией Advanced Cell Technology. Он был создан с использованием SCNT: ядро было взято из клетки ноги человека и вставлено в яйцеклетку коровы, из которой было удалено ядро, а гибридная клетка была культивирована и развита в эмбрион. Эмбрион был уничтожен через 12 дней. В 2004 и 2005 годах Хван Усук, профессор Сеульского национального университета, опубликовал две отдельные статьи в журнале Science, в которых утверждал, что успешно получил плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки из клонированной человеческой бластоцисты с использованием методов SCNT. Хван утверждал, что создал одиннадцать различных линий стволовых клеток, специфичных для пациента. Это был бы первый крупный прорыв в клонировании человека. Однако в 2006 году Science отозвал обе его статьи из-за явных доказательств того, что большая часть его данных из экспериментов была сфабрикована. В январе 2008 года доктор Эндрю Френч и Сэмюэл Вуд из биотехнологической компании Stemagen объявили, что они успешно создали первые пять зрелых человеческих эмбрионов с использованием SCNT. В этом случае каждый эмбрион был создан путем взятия ядра из клетки кожи (пожертвованной Вудом и коллегой) и введения его в человеческую яйцеклетку, из которой было удалено ядро. Эмбрионы развивались только до стадии бластоцисты, после чего их изучали в процессах, которые приводили к их уничтожению. Члены лаборатории сказали, что их следующий набор экспериментов будет направлен на создание линий эмбриональных стволовых клеток; это "святой Грааль", который будет полезен для терапевтического или репродуктивного клонирования. В 2011 году ученые из Нью-Йоркского фонда стволовых клеток объявили, что им удалось создать линии эмбриональных стволовых клеток, но их процесс включал оставление ядра яйцеклетки на месте, в результате чего появились триплоидные клетки, которые не были бы полезны для клонирования. В 2013 году группа ученых во главе с Шухратом Миталиповым опубликовала первый отчет об эмбриональных стволовых клетках, созданных с использованием SCNT. В этом эксперименте исследователи разработали протокол использования SCNT в клетках человека, который немного отличается от протокола, используемого в других организмах. Четыре линии эмбриональных стволовых клеток из соматических клеток человеческого плода были получены из этих бластоцист. Все четыре линии были получены с использованием ооцитов от одного и того же донора, что гарантировало, что вся унаследованная митохондриальная ДНК была идентичной. Год спустя команда под руководством Роберта Ланца из Advanced Cell Technology сообщила, что они воспроизвели результаты Миталипова и дополнительно продемонстрировали эффективность, клонируя взрослые клетки с использованием SCNT. В 2018 году был опубликован первый успешный случай клонирования приматов с использованием SCNT, с рождением двух живых самок-клонов, макак-крабоедов по имени Чжунчжун и Хуахуа.
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.
Передача ядра соматических клеток (SCNT)
При переносе ядра соматической клетки ("SCNT") ядро соматической клетки извлекается у донора и пересаживается в яйцеклетку-реципиент, из которой предварительно был удален собственный генетический материал, в результате чего она становится энуклеированной. После переноса генетического материала донорской соматической клетки в яйцеклетку-реципиент с помощью микропипетки, генетический материал соматической клетки сливается с яйцеклеткой посредством электрического импульса. После слияния клеток, новой клетке дают возможность развиться в суррогатной матери или искусственно. Именно этот процесс был использован для успешного клонирования овцы Долли (см.).
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC)
Создание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) – длительный и неэффективный процесс. Плурипотентность означает способность стволовой клетки дифференцироваться в любой из трех зародышевых листков: эндодерму (внутреннюю оболочку желудка, желудочно-кишечный тракт и легкие), мезодерму (мышцы, кости, кровь и мочеполовую систему) или эктодерму (эпидермальные ткани и нервную ткань). В определенный тип взрослых клеток вводят специфический набор генов, часто называемых "факторами перепрограммирования". Эти факторы посылают сигналы зрелой клетке, заставляя ее стать плюрипотентной стволовой клеткой. Этот процесс интенсивно изучается, и регулярно открываются новые методы улучшения индукции. В зависимости от используемого метода, перепрограммирование взрослых клеток в iPSC для последующей имплантации может иметь серьезные ограничения у человека. Если в качестве фактора перепрограммирования используется вирус, могут быть активированы онкогены – гены, вызывающие рак. Эти клетки будут проявлять признаки быстрого деления и не будут реагировать на естественные сигналы организма. Однако в 2008 году ученые разработали метод, позволяющий устранить присутствие этих онкогенов после индукции плюрипотентности, что расширяет возможности использования iPSC в клинической практике.
Сравнение SCNT с перепрограммированием
Как процессы SCNT, так и iPSC имеют свои преимущества и недостатки. Исторически методы перепрограммирования были изучены лучше, чем эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), полученные методом SCNT.
Использование и реальный потенциал
Работа над методами клонирования углубила понимание биологии развития человека. Наблюдение за человеческими плюрипотентными стволовыми клетками, выращенными в культуре, дает ценные сведения о развитии человеческого эмбриона, которое иначе невозможно наблюдать. Ученые теперь способны более точно определять этапы раннего развития человека. Изучение передачи сигналов в сочетании с генетическими манипуляциями в раннем человеческом эмбрионе может дать ответы на вопросы о многих заболеваниях и дефектах развития. Многие сигнальные пути, специфичные для человека, были обнаружены при изучении человеческих эмбриональных стволовых клеток. Исследование путей развития у человека предоставило биологам развития больше доказательств в поддержку гипотезы о консервативности этих путей у различных видов. iPSC и клетки, полученные методом SCNT, полезны для изучения причин заболеваний, а также в качестве модельных систем при разработке лекарственных препаратов. Клетки, полученные с помощью SCNT или iPSC, в перспективе могут быть использованы в клеточной терапии или для создания органов для трансплантации, что является областью регенеративной медицины. Клеточная терапия – это использование стволовых клеток для лечения или профилактики заболеваний. Трансплантация костного мозга – широко распространенная форма клеточной терапии. В настоящее время другие формы клеточной терапии не применяются в клинической практике. Ведутся исследования по потенциальному применению клеточной терапии для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и травм спинного мозга. Регенеративная медицина пока не используется в клинической практике, но активно изучается в связи с ее потенциальными возможностями. Этот вид медицины позволит проводить аутологичную трансплантацию, тем самым исключая риск отторжения органа реципиентом. Например, пациенту с заболеванием печени потенциально можно вырастить новую печень, используя его собственный генетический материал, и заменить поврежденную печень. В текущих исследованиях человеческие плюрипотентные стволовые клетки рассматриваются как надежный источник для получения человеческих нейронов, что демонстрирует потенциал регенеративной медицины при травмах головного и спинного мозга.
Этические последствия
В биоэтике этика клонирования охватывает широкий спектр этических позиций, касающихся практики и возможностей клонирования, особенно клонирования человека. Хотя многие из этих взглядов имеют религиозные корни, например, связанные с христианскими представлениями о воспроизводстве и человеческой личности, вопросы, поднятые клонированием, затрагивают и светские перспективы, в частности, концепцию идентичности. Сторонники поддерживают развитие терапевтического клонирования для получения тканей и целых органов для лечения пациентов, которым в противном случае невозможна трансплантация, чтобы избежать необходимости применения иммуносупрессивных препаратов и замедлить процессы старения. Сторонники репродуктивного клонирования полагают, что родители, не имеющие возможности зачать естественным путем, должны иметь доступ к этой технологии. Оппозиция терапевтическому клонированию в основном сосредоточена вокруг статуса эмбриональных стволовых клеток, что связано с дебатами об абортах. Моральный аргумент основывается на убеждении, что эмбрионы заслуживают защиты с момента зачатия, поскольку именно в этот момент возникает новая человеческая сущность, уже уникальная личность. Поскольку считается неприемлемым жертвовать человеческими жизнями ни для каких целей, утверждается, что уничтожение эмбрионов в исследовательских целях больше не является оправданным. Некоторые противники репродуктивного клонирования выражают опасения, что технология еще недостаточно развита для обеспечения безопасности – например, позиция Американской ассоциации содействия развитию науки на 2014 год, – в то время как другие подчеркивают, что репродуктивное клонирование может быть подвержено злоупотреблениям (что приведет к созданию людей, органы и ткани которых будут использоваться для изъятия), и беспокоятся о том, как клонированные индивиды смогут интегрироваться в семьи и общество в целом. Представители религиозных групп придерживаются разных точек зрения. Некоторые христианские теологи рассматривают эту технологию как узурпацию роли Бога в творении и, в той мере, в которой используются эмбрионы, как уничтожение человеческой жизни.