Розділ 1 історія клонування

1.1. Клонування рослин

Термін "клон" походить від грецького слова "klon", що означає – гілочка, втеча, держак, і має відношення перш за все до вегетативного розмноження. Клонування рослин живцями, нирками чи бульбами в сільському господарстві, зокрема в садівництві, відомо вже більше 4-х тис. років. Починаючи з 70-х років нашого століття для клонування рослин стали широко використовувати невеликі групи і навіть окремі соматичні (нестатеві) клітини.

Справа в тому, що в рослин (на відміну від тварин) у міру їх зростання в ході клітинної спеціалізації – диференціювання – клітини не втрачають так званих тотіпотентних властивостей, тобто не втрачають своєї здатності реалізовувати всю генетичну інформацію, закладену в ядрі. Тому практично будь-яка рослинна клітина, зберегла в процесі диференціювання своє ядро, може дати початок новому організму. Ця особливість рослинних клітин лежить в основі багатьох методів генетики та селекції.

При вегетативному розмноженні і під час клонування гени не розподіляються по нащадкам, як в разі статевого розмноження, а зберігаються в повному складі протягом багатьох поколінь. Всі організми, що входять до складу певного клона, мають однаковий набір генів і фенотипно не розрізняються між собою.

Клітини тварин, диференціюючись, позбавляються тотіпотентності, і в цьому – одне з істотних їх відмінностей від клітин рослин. Як буде показано нижче, саме тут – головна перешкода для клонування дорослих хребетних тварин.

1.2. Перші досліди на амфібіях

В далекі 40-і роки, російський ембріолог Г.В.Лопашов розробив метод пересадки ядер в яйцеклітину жаби. В червні 1948 року він відправив в «Журнал загальної біології» статтю по матеріалам своїх експериментів. Однак на біду в серпні 1948 року відбулася сумнозвісна сесія ВАСГНІЛ. Роботи Лопашова забули, а в 50-і роки американські ембріологи Р.Бріггс та Т.Кінг виконали подібні досліди. Пріоритет дістався їм, як вже не раз траплялося в історії російської науки.

Р.Бріггс та Т.Кінг показали можливість клонування ембріонів хребетних на початку 50-х років в дослідах на амфібіях. Вони розробили мікрохірургічний метод пересадки ядер ембріональних клітин за допомогою тонкої скляної піпетки в позбавлені ядра (енуклейовані) яйцеклітини [1].

Великий внесок у цю область вніс англійський професор зоології Гердон. Він першим клонував жаб Xenopus laevis (1962 р.), в якості донора ядер використав не зародкові клітини, а вже цілком спеціалізовані клітини епітелію кишечника плаваючого пуголовка. Ядра яйцеклітин реципієнтів він не видаляв хірургічним шляхом, а руйнував ультрафіолетовими променями. У більшості випадків реконструйовані яйцеклітини не розвивалися, але приблизно десята частина з них утворювала ембріони.

Пізніше Гердон модифікував експеримент. Оскільки більшість реконструйованих яйцеклітин (з ядром клітини кишкового епітелію) гинуть до завершення стадії гаструли, він спробував витягнути з них ядра на стадії бластули і знову пересадити їх у нові енуклейовані яйцеклітини. Число зародків з нормальним розвитком після цього збільшувався, і вони розвивалися до більш пізніх стадій в порівнянні з зародками, отриманими в результаті первинної пересадки ядер.

Потім Гердон разом з Ласки (1970) стали культивувати in vitro (поза організмом в живильному середовищі) клітини нирки, легень і шкіри дорослих тварин і використовувати вже ці клітини як донорів ядер. Приблизно 25% первинно реконструйованих яйцеклітин розвивалися до стадії бластули. При серійних пересадках вони розвивалися до стадії плаваючого пуголовка. Таким чином було показано, що клітини трьох різних тканин дорослого хребетного (X. laevis) містять ядра, які можуть забезпечити розвиток принаймні до стадії пуголовка.

Таким чином, у багатьох роботах показано, що у разі амфібій донорами ядер можуть бути лише зародки на ранніх стадіях розвитку.