Навигация
Эффективность клонирования животных
51226
знаков
1
таблица
1
изображение
6. Эффективность клонирования животных
Клонирование млекопитающих методом переноса ядер сопровождается патологией в эмбриональный, плодный и неонатальный периоды развития клонов. Возможными причинами аномалий у клонированных животных могут быть ошибки репрограммирования генома, повреждение наследственного материала при культивировании эмбрионов in vitro и сама процедура переноса ядер [9].
Значительная часть выживших клонов обладает рядом нарушений, возникающих из-за несоответствующего эпигенетического репрограммирования генома. Суть проблемы заключается в том, что развитие клонированного животного происходит за счет реализации генетической информации, заключенной в хромосомах донорского ядра из дифференцированной соматической клетки, при этом состояние активности разных генов в соматических и эмбриональных клетках значительно отличается. В соматических клетках в активном состоянии находятся гены, характерные для дифференцированной ткани и ответственные за синтез специфических белков. В то же время для развития эмбриона на ранних стадиях требуется, чтобы синтезировались совершенно другие белки, информация о которых закодирована в генах раннего развития.
В процессе естественного полового размножения зигота образуется в результате слияния мужской и женской половых клеток. В процессе гаметогенеза в половых клетках происходит ремоделирование наследственного материала, т.е. его подготовка к дальнейшим процессам оплодотворения и раннего развития. В момент оплодотворения их гены "молчат", с них не происходит считывания информации. Ядро соматической клетки при его переносе в энуклеированный ооцит не "молчит", в нем активно происходят процессы транскрипции (считывания) [21].
Первые успешные опыты по клонированию доказали, что соматическое ядро в цитоплазме ооцита подвергается репрограммированию - процессу переориентирования донорского генома на синтез белков, соответствующих раннему зародышу. Становятся активными те участки хромосом, которые усиленно работают у раннего зародыша. Во многих случаях процесс репрограммирования генома ядерного трансплантата является неполным, что и приводит к ранней остановке развития эмбрионов.
Существует и другая проблема, связанная с так называемым геномным импринтингом. Явление геномного импринтинга состоит в том, что для нормального развития организма необходимы гены как отцовского, так и материнского происхождения. Известно, что определенные гены так импринтированы в процессе гаметогенеза, что после процесса оплодотворения экспрессируется только отцовский или только материнский аллель. При переносе соматического ядра в энуклеированный ооцит этот механизм может нарушаться, поскольку после их слияния происходит сложная функциональная перестройка всего клеточного генома, в течение которой велика вероятность ошибок.
В данных работах приводится информация о различиях в организации материнского и отцовского хроматина, подчеркивается роль метилирования в подавлении активности генов. Высказывается предположение, что причиной низкой выживаемости животных, полученных в результате переноса ядер, являются генетические нарушения (мутации), аккумулирующиеся в процессе старения клеток организма-донора ядер или во время их культивирования в условиях in vitro.
Высокая частота возникновения аномалий и их межвидовое сходство, а также получение здорового потомства от животных-клонов говорит в пользу эпигенетической природы возникновения таких нарушений, то есть наиболее достоверным объяснением пороков развития является неспособность реконструированных эмбрионов соответствующим образом репрограммировать статус ядра соматической клетки[22].
В работах R. Jaenisсh обсуждается проблема укорачивания концевых участков хромосом (теломер) в клетках клонированных животных. С началом дифференцировки в большинстве клеток происходит необратимое укорачивание концевых участков хромосом, что ставит вопрос о том, наследуют ли клонированные животные укороченные теломеры их генетических родителей и подвержены ли они вследствие этого преждевременному старению. Укорачивание теломер зарегистрировано у первой клонированной овцы Долли, но не отмечено у клонированных в 2000 г. телят. Было установлено, что активность фермента теломеразы, удлиняющего концевые участки хромосом, в ядерных трансплантатах находится на уровне, сходном с контролем. Теломераза полностью восстанавливает длину теломер донорского генома на стадии раннего эмбриона, и, как считает автор статьи, этот фактор не может влиять на выживаемость клонов.
Клонирование методом переноса ядер неодинаково эффективно при использовании в качестве доноров дифференцированных соматических и тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Реконструированные эмбрионы с геномом эмбриональной стволовой клетки, достигшие стадии бластоцисты, развиваются до рождения в 10-20 раз чаще, чем эмбрионы, полученные после переноса ядер соматических клеток. Эти наблюдения дают основания предполагать, что ядру недифференцированной эмбриональной клетки в отличие от дифференцированной требуется лишь незначительное репрограммирование. Это объясняется сходством эпигенетического статуса геномов эмбриональных стволовых клеток и клеток раннего эмбриона. Под эпигенетическим статусом в генетике развития понимается сумма всех взаимодействий генов со средой их функционирования.
Ранее было показано, что родившиеся животные-клоны часто проявляют признаки нарушения дыхания и кровообращения, при рождении имеют повышенный вес тела и плаценты, вследствие чего этой патологии был присвоен термин "синдрома крупного молодняка". Авторами данных статей, однако, не было установлено какой-либо взаимосвязи между изменением активности ряда импринтированных генов у клонов и повышенным весом; аномалии в экспрессии генов носили случайный характер.
Полученные результаты свидетельствовали о значительных вариациях в активности и уровне метилирования импринтированных генов в плацентах и тканях мышат, полученных в результате трансплантации ядер из эмбриональных стволовых клеток. Чтобы выяснить, являются ли эти нарушения результатом изменения импринтинга в донорской популяции ЭС клеток или следствием неправильного репрограммирования донорского генома после пересадки ядер, у нескольких линий ЭС клеток вызывалась направленная дифференцировка добавлением ретиноевой кислоты. В результате выяснилось, что имеются значительные вариации в уровне экспрессии импринтированных генов не только между разными линиями ЭС клеток, но и между различными субклонами одной линии ЭС клеток (т.е. между ЭС клетками, берущими начало от одной-единственной родительской клетки). Эти аномалии возникают в процессе культивирования ЭС клеток в условиях in vitro[27].
Независимо от типа клеток, используемых в качестве доноров ядер, только небольшой процент реконструированных эмбрионов (1-3%) развиваются до рождения, из них менее половины достигают стадии половозрелости. Это поднимает вопрос о том, имеет ли вообще место нормальная регуляция взаимодействия генов у клонированных животных. Рождение здоровых клонов может объясняться толерантностью развития млекопитающих к большей части эпигенетических нарушений, а летальный эффект вызывается кумулятивным действием потерь нормальной регуляции генов во многих локусах.
В заключение авторами статей делается вывод, что, по всей вероятности, клоны всех видов млекопитающих, включая людей, будут обладать эпигенетическими аномалиями и связанным с ними фенотипом. Поскольку эмбриональные стволовые клетки являются потенциальным источником многих типов клеток для использования в целях трансплантационной терапии, очень важно установить, характерно ли состояние эпигенетической нестабильности для ЭС клеток человека, и оценить значение этого явления на перспективы применения ЭС клеток в медицине[13][24].
Выводы
Клонирование – процесс создания генетически сходного организма несексуальным (неполовым) путем. Клонирование использовали много лет для выращивания растений. Животное клонирование было предметом изучения для ученых многие годы, но получало мало внимания до 1997, пока не было клонировано первое млекопитающее - овечка Долли. Ученный Долли и несколько других ученых клонировали различных животных, включая коров и мышей. Недавний успех клонирования привел к жестким дебатам среди ученых, политиков и широкой публики об использование и этике клонирования животных и возможно человека.
За последние 50 лет, ученые провели эксперименты по клонированию в обширном круге животных, использовав много различных методов. В 1979, исследователи произвели первых генетически идентичных мышей, расколов эмбрион мыши в экспериментальной трубе, а затем внедрив получившийся эмбрион в матку взрослой самки мыши. Вскоре после того, как исследователи произвело первых генетически идентичных коров, овцу и цыплят, перемещая ядро клетки, взятой у раннего эмбриона в яйцо, у которого было освобождено ядро.
Главная причина клонирования животных в том, чтобы произвести организмы с определенными качествами, которые необходимы человеку, например овца была выведена чтобы предоставить человеческий инсулин. Если бы ученые полагались только на половое (сексуальное) размножение чтобы вывести этих животных, они бы рисковали тем, что необходимые им качества исчезли, так как половое размножение (сексуальное) переставляет генетический код в блоках. Другими причинами для клонирования могут быть потерянные или умершие домашние животные или животные, которые находятся на грани вымирания. Какими бы не были причины, новые технологии клонирования разожгли много этических спорах среди ученых. Некоторые государства рассмотрели или предписали законодательство, чтобы замедлить, ограничить или запретить эксперименты клонирования. Ясно, что клонирование будет частью нашей жизни в будущем, но будущее этой технологии должно всё же быть определено.
Список использованной литературы
1. С.И.Заир – Бек, И.В.Муштавинский, Развитие критического мышления на уроке, - М.;Просвещение,2004.
2. Газета "Биология" Издательского дома "Первое сентября", № 12/2003.(Л.В. ЯКОВЕНКО Медицина и клонирование)
3. Газета "Биология" Издательского дома "Первое сентября", № 30/2003.(Голем третьего тысячелетия. Религиозные и исторические последствия клонирования)
4.Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 12/2003 ( Василий ЧЕШИРСКИЙ .Самая тонкая цепочка. Что такое клонирование с биологической точки зрения?)
5.Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 15/2003. (А.ВОЛКОВ. Клонирование: мертвый сезон)
6. Газета "Первое сентября" Издательского дома "Первое сентября", № 15/2003.(А.ГРУДИНКИН, Рождены по ошибке. Клонированные организмы чаще всего нежизнеспособны. Почему?) 7. Афонькин С. Ю. Долли бросает вызов, или размышления о клонировании людей. Биология. N 6, 1999.
8. Бутенко Р. Г. Биология клетки и биотехнология. Наука и человечество, 1987.
9. Дейвор Сольтер. Разведение овец путем пересадки клеточных ядер. Биология. N 38, 1997.
10. Кот М. М. Селекция животных. Перспективы развития. Биология в школе. N 2, 1991.
11. Преждевременное старение Долли (обзор журнала "Nature"). Знание-сила. N 9-10, с. 10, 1999.
12. Рувинова Э. И. Еще раз о клонировании. Биология. N7, 1998.
13. Чижиков Максим. Клонирование, сэр! Комсомольская правда. 5 апреля 2000.
14. Чикин Максим. Овечка Долли стареет не по дням, а по часам! Комсомольская правда. 1999.
15. Чойрыш А. И. Правовые и этические проблемы клонирования человека. Государство и право. N 11, 1998, с. 87-93.
16. В.А.Струнников "Клонирование животных: теория и практика", "Природа", №7, 1998 г.
17. Е.В.Мохов. "В ЧЕМ СЕКРЕТЫ ДОЛГОЛЕТИЯ. ПОЧЕМУ МЫ ЖИВЕМ ТАК МАЛО?.."
18. Соровский образовательный журнал, 1999 №4, клонирование животных, Л.И.Корочкин.
19. Журнал "Человек", 1998 №3, Долли – случайность или закономерность? Конюхов Б.В.
20. Журнал "Свет: природа и человек", 1999 №1.
21. Журнал "Студенческий меридиан", 2001 январь.
22. Журнал "Природа", 1998 №7, клонирование животных: теория и практика Струнников В.А.
23. Афонькин С. Ягнята Франкенштейна //Химия и жизнь. - 1999. - № 3.
24. Краснопольская И. Медицина, которой мы не знали // Российская газета. - 2002. - №40 (2908).
25. Кирпанев В.П. Этика клонирования: жизнь или смерть? - Ставрополь, 2004.
26. Дягтерев Н.Д. Клонирование: Правда и вымысел - 128 с. Наука и жизнь: За гранью очевидного
27. Корочкин Л.И. Клонирование Наука сегодня
28. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, "Мир", 1993 г.
29. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, "Параграф", 1995 г.
30. Стивен Вир "Клонирование человека аргументы в защиту" //Русская газета
31.Кузина С., Черкасов И: "Клонирование человека: Происки дьявола или победа науки" // Комсомольская правда, 2007 г.
32. Кутковец Т.И., Юдин Б.Г. Уроки незаконченной дискуссии // Человек. 1998
33. Баев А.А. "Геном человека": некоторые этико-правовые проблемы настоящего и будущего//Человек, 1995, №2
34. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня, завтра. М., "Советская Россия", 1981
Похожие работы
... воздействий начинают развиваться без оплодотворения. Однако это развитие, названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибали еще до вылупления личинок из яиц. Но начало клонированию животных было положено. В последствии (в 30ых годах) удалось подобрать термическое воздействие, которое одновременно стимулировало неоплодотворенное яйцо к развитию и блокировало ...
... от его соматической клетки, не будет обладать душой. Продолжается бурное обсуждение проблемы клонирования («выращивания живых копий») человека. Мнения ученых во многом схожи: клонирование животных запрещать нельзя, но пока в этом много неясного. Проблема еще и в том, что сейчас не только отсутствует какая-либо рациональная этика, но, наоборот, решаются частные вопросы о том, что есть этично, ...
... ум человека преодолеет препятствия, если они ему встретятся в процессе исследований, как это было с тутовым шелкопрядом. Быть может, предложенную выше схему использования не самих клонированных животных, а их потомства в будущем было бы целесообразно применить с некоторыми модификациями к крупным сельскохозяйственным животным. Как известно, сперма многих племенных быков уже заморожена на долгие ...
... чтобы принести пользу больным или раненным людям, потому что нельзя забирать жизнь у одного, чтобы подарить её другому. 4. Клонирование: причины и проблемы 4.1 Клонирование растений Клонирование растений, в отличие от клонирования животных, является обычным процессом, с которым сталкивается любой цветовод или садовод. Ведь часто растение размножают отростками, черенками, усиками и ...
0 комментариев