Клонирование с помощью переноса ядра

Плюрипотентность можно выявить, если пере­нести ядро тестируемой клетки в яйцеклетку с удаленным ядром и затем исследовать способ­ность последней к развитию и образованию жизнеспособного потомства. В нескольких ла­бораториях с переменным успехом исследовали плюрипотентность линий эмбриональных кле­ток, клеток плода и взрослой особи. Было пока­зано, что ядра эмбриональных клеток способны - хотя и с низкой эффективностью — обеспечивать развитие. Например, с помощью переноса ядер эмбриональных клеток крупного рогатого скота, культивированных непродолжительное время, были получены жизнеспособные особи. Всем известная овца по имени Долли была кло­нирована с помощью переноса ядра клетки молочной железы (вымени) взрослого животного (рис. 8). Так впервые была доказана плюрипотентность ядра дифференцированной взрос­лой клетки. Впрочем, нельзя исключить, что на самом деле донорское ядро было взято из не­дифференцированной клетки, присутствовав­шей в эпителии молочной железы организма-донора.

Клонирование Долли из ядра дифференци­рованной клетки и трех других овец из ядер эмб­риональных клеток удалось осуществить благо­даря переносу ядер из клеток, находящихся в стадии покоя (G₀), и, возможно, особенностям эмбриогенеза этого животного. Дело в том, что в течение первых трех делений зиготы овцы, за­нимающих несколько суток, происходит только репликация ДНК, ни один из генов не экспрессируется. Предполагается, что за это время вве­денная ДНК освобождается от специфичных для клетки регуляторных белков, а соответству­ющие гены эмбрионального развития связыва­ются с инициаторными эмбриональными бел­ковыми факторами из цитоплазмы яйцеклетки.

Основная проблема, которую нужно решить для того, чтобы создание трансгенных живот­ных с помощью метода переноса ядер стало ре­альным, — это сохранение плюрипотентности клеток в непрерывной культуре. Если это удаст­ся, то генетическое изменение таких клеток и создание трансгенных организмов станет почти рутинной процедурой. Однако вследствие видо­вых различий во времени процесса деления клетки на ранних стадиях эмбриогенеза и ини­циации транскрипции в этот период пока не яс­но, удастся ли осуществить перенос ядра в слу­чае каких-либо других домашних животных, кроме овец, если донорское ядро будет находит­ся на той же стадии, что и яйцеклетка.

Рис. 8. Клонирование овцы методом переноса ядра. Ядро яйцеклетки удаляют с помощью микропипетки. Культивируют эпителиальные клетки молочной железы взрослой особи и индуцируют их переход в фазу G_о. Осуществляют слияние клетки в G_o-фазе и яйцеклеток, лишенных ядра, и выращивают восстановленные яйцеклетки в культуре или в яйцеводе с наложенной лигатурой до ранних стадий эмбриогенеза, а затем импланти­руют их в матку «суррогатной» матери, где и происходит дальнейшее развитие. В эксперименте, описанном Уилмутом и др., было проведено слияние 277 яйцеклеток с удаленными ядрами с клетками молочной железы в фазе G_о; из 29 эмбрионов только один развился до жизнеспособного плода.