С момента рождения овечки Долли прошло 30 лет: что сейчас происходит с технологиями клонирования?

Ральность клонирования оказалась гораздо сложнее. Сегодня это не просто технология, позволяющая «копипастить» живые организмы, а один из многих инструментов биотехнологии. Оно помогает ученым понимать болезни, поддерживать усилия по сохранению природы и разрабатывать новые подходы к манипулированию живыми организмами.

Немного теории. Большинство случаев клонирования животных осуществляется с использованием метода, называемого переносом ядра соматической клетки. В этом случае из тела животного берется нерепродуктивная клетка (то есть не сперматозоид и не яйцеклетка), и из нее извлекается ядро, содержащее ДНК. Например, в случае с Долли донорской клеткой была клетка молочной железы.

Затем из яичников другого животного берут яйцеклетку, из которой удаляют ядро. Ядро первой клетки вводят в яйцеклетку с помощью электрического импульса. Как только слившаяся яйцеклетка начинает развиваться в эмбрион, ее имплантируют в матку суррогатного животного. Так получается клон, практически идентичный по ДНК донору.

Несмотря на достижения в технологиях, клонирование млекопитающих и спустя десятилетия остается неэффективным. На каждый успешный клон приходится множество реконструированных эмбрионов, которые могут не развиться. Например, для создания Долли потребовалось 277 попыток. Клонирование по-прежнему требует специализированного оборудования, донорских клеток, яйцеклеток и суррогатного материнства, что делает его дорогостоящим и сложным для масштабирования.

Главная сложность заключается не в копировании ДНК. Гены — лишь часть того, что делает организм уникальным. Окружающая среда, развитие и опыт также влияют на рост и поведение животного. Поэтому самая сложная задача — убедить высокоспециализированную взрослую клетку (например, клетку молочной железы) «забыть» свою функцию и вести себя как только что оплодотворенный эмбрион. Этот процесс называется эпигенетическим перепрограммированием. Яйцеклетка должна перенастроить химические инструкции, контролирующие включение или выключение генов. Эта перенастройка часто бывает неполной, поэтому многие клонированные эмбрионы не развиваются нормально.

Однако исследования в области клонирования привели к еще одному крупному прорыву. Ученые обнаружили, что могут перепрограммировать взрослые клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые. Это взрослые клетки, которые ведут себя во многом как эмбриональные стволовые, но не используются для создания целого организма. Вместо этого их можно выращивать до множества различных типов клеток, которые позволяют ученым изучать болезни, тестировать новые лекарства и исследовать регенеративную медицину.

В некоторых отраслях животноводства клонирование используется для выведения животных с ценными характеристиками, такими как сильная генетика, высокая продуктивность или устойчивость к болезням. Однако клонирование не заменяет традиционное разведение, оно позволяет заводчикам воспроизводить желаемых животных.

Сегодня в Австралии можно клонировать лошадь, и несколько известных клонов даже участвовали в конных видах спорта по всему миру. В Китае и США предлагается коммерческое клонирование кошек и собак. Например, известна история о звезде Бродвея Барбаре Стрейзанд, которая клонировала свою любимую собаку Саманту, превратив ее донорский материал в двух новых щенков. Однако характеры клонов отличались от оригинала, поскольку они разделяли только ДНК, а не воспоминания и опыт.

В 2024 году китайские исследователи впервые в мире клонировали макаку-резуса. Ее физиологическое сходство с человеком обещало, что это ускорит тестирование лекарств. Однако защитники прав животных выразили этические опасения по поводу подобных экспериментов. Остро встал вопрос о том, стоят ли страдания животных этого ускорения с учетом низкой вероятности успеха.

Одно из наиболее перспективных применений клонирования — помощь в восстановлении популяций исчезающих видов. В 2020 году ученые клонировали черноногого хорька, используя генетический материал, сохранившийся от животного, умершего десятилетиями ранее. Цель проекта заключалась в увеличении генетического разнообразия вида, численность популяции которого резко сокращается.

Идея возрождения вымерших видов захватила воображение общественности, но научная реальность сложнее новостных заголовков. Для создания настоящего клона необходимы неповрежденный геном, подходящая яйцеклетка и близкородственный вид-заменитель. Для животных, исчезнувших тысячи лет назад, таких как шерстистый мамонт, это невозможно, поскольку древняя ДНК обычно повреждена.

Вместо этого ученые исследуют подходы к обращению вспять вымирания утраченных видов, сочетая изучение древней ДНК с технологиями редактирования генов, такими как CRISPR. Вместо того чтобы точно воссоздавать вымершее животное, они пытаются модифицировать ныне живущих родственников, чтобы внедрить в них некоторые вымершие признаки. Например, будущее животное, «похожее на мамонта», скорее всего, будет модифицированным слоном, а не настоящим мамонтом.

Ученые предупреждают, что возвращение вымерших признаков не автоматически воссоздает экологическую роль вида. Животные существуют в сложных экосистемах, которые могут больше не существовать в прежнем виде. Хотя клонирование может помочь восстановить утраченные гены в популяциях, находящихся под угрозой исчезновения, производство слишком большого количества генетически похожих животных может повысить их уязвимость к болезням.

Несмотря на десятилетия спекуляций, клонирование человека так и не стало реальностью. Главным препятствием является безопасность. Клонирование животных по-прежнему сопряжено с высоким процентом неудач, а применение технологии к людям создаст неприемлемые риски для эмбрионов, суррогатных матерей и детей, рожденных в результате.

Существуют также серьезные этические проблемы, включая вопросы идентичности, согласия и потенциальной эксплуатации человеческих тканей и репродуктивных технологий. По этим причинам клонирование человека обычно запрещено или строго ограничено.

За 30 лет, прошедших с момента рождения Долли, знания, полученные в результате ее клонирования, способствовали улучшению исследований в области болезней, сельского хозяйства и охраны природы. Однако клонирование по-прежнему сопряжено с трудностями и продолжает вызывать вопросы о безопасности, регулировании и целесообразности некоторых его применений.