У жовтні 2001 року ми прийшли в лабораторію компанії Advanced Cell Technology для того, щоб побачити через мікроскоп маленькі кульки клітин, які діляться, невидимі неозброєним поглядом. Не дивлячись на свою зовнішню незначність, ці крупинки були дорогоцінні, тому що представляли собою перший людський ембріон, отриманий технікою ядерної трансплантації, відомої також як клонування.
Ми сподівалися отримати ранній ембріон, який розвинувся до стану порожнистої сфери, що складається з приблизно ста клітин, так званого бластоціта. Ми мали намір виділити з бластоціта стовбурові клітини, які могли б служити в якості вихідного матеріалу для вирощування нервових, м'язових та інших тканин, які можуть бути використані для лікування багатьох хвороб. На жаль, тільки один з ембріонів розвинувся до шести клітин, після чого поділ зупинилося. В аналогічному експерименті, однак, нам вдалося змусити людську яйцеклітину, саму по собі, незапліднену сперматозоїдом, партногенетіческі розвинутися до бластомери (партогенезом - розвиток незаплідненої яйцеклітини). Ми віримо, що ці досягнення представляють початок нової ери в медицині, демонструю принципову можливість терапевтичного клонування.
Терапевтичне клонування, одним із завдань якого є використання генетичного матеріалу з власних клітин пацієнта для, наприклад, вироблення тканин підшлункової залози у діабетиків чи нервових клітин для лікування пошкоджень спинного мозку, відрізняється від репродуктивного клонування, метою якого є імплантація клонованого ембріона в матку з наступним народженням клонованої дитини. Ми вважаємо, що репродуктивне клонування несе потенційну небезпеку, як для дитини, так і для матері, тому підтримуємо обмеження на репродуктивне клонування до тих пір, поки не будуть вирішені питання безпеки, а також етичні питання.
Прихильники репродуктивного клонування намагаються кооптувати термін «терапевтичне клонування», заявляючи, що застосування клонування допоможе мати дітей тим парам, які не можуть зробити це природним шляхом. Ми проти такого використання, так як називаючи цю процедуру «терапевтичної», вони лише вносять плутанину.
Що ми зробили?
Ми зробили спробу створити людський клон на початку 2001 року. Ми почали з консультацій з нашим дорадчою радою з етики, з юристами, з фахівцями з репродукції. Під керівництвом Рональда Гріна, директора Інституту Етики в Дартмусе, рада вивів п'ять ключових положень (див. The Ethical Considerations).
Потім ми найняли жінок, які погодилися на використання в процедурі клонування своїх яйцеклітин і також зібрали клітини інших людей (донорів), які і повинні бути клоновані. Процес клонування виглядає нескладним, але успіх залежить від безлічі факторів, вплив яких часто ще не зрозуміле. У базовій техніці перенесення ядра вчені використовують дуже тонку голку, за допомогою якої вони «висмоктують» генетичний матеріал з зрілої клітини. Потім вони вводять ядро клітини-донора (або іноді цілу клітину) у клітку з видаленим ядром і вирощують це в спеціальних умовах, що сприяють поділу і росту (TherapeuticCloning: HowIt'sDone).
Ми знайшли жінок, бажаючих на умові анонімності дозволити використовувати свої яйцеклітини в нашому дослідженні, помістивши оголошення в Бостонських газетах. Ми приймали жінок у віці від 24 до 32 років, які вже мали принаймні одну дитину. Всі ці жінки були піддані психологічному і фізіологічному тестування, включаючи перевірку на інфекційні хвороби. Це було необхідно для того, щоб переконатися в тому, що вони здорові і що участь в експерименті не позначиться на них неблаготворно. Врешті-решт з усіх кандидатів ми відібрали дванадцять. Тим часом, ми взяли біопсію шкіри у декількох інших анонімних учасників експерименту для виділення клітин, які називаються фібробластами.
Наша група донорів фібробластів включала людей в цілому здорових або з такими захворюваннями як діабет або пошкодження спинного мозку - саме цим людям терапевтичне клонування повинно допомогти в першу чергу.
Перша спроба клонування була проведена в липні. Визначення часу кожної спроби залежало від менструальних циклів жінок - джерел яйцеклітин; донорам кілька днів робили уколи гормонів, так що при овуляції виділялося близько 10 яйцеклітин замість звичайних однієї або двох.
Слабкий проблиск успіху з'явився в третьому циклі спроб, коли ядра введеного фібропаста ніби почали ділитися, але до двох окремих яйцеклітин процес не доходив. Тому в наступному циклі ми вибрали тактику, використовувану Терухіко Уакайама і його колегам, вченими, які створили в 1998 році першу клоновану миша. (Уакайама тоді працював в Гавайському університеті, а тепер - у AdvancedCellTechnology). Хоча до деяких яйцеклітини ми вводили ядра з шкірних фібропластов як звичайно, в інші яйцеклітини було введено клітини яєчників, названі «cumulus», функція яких полягає в харчуванні розвиваються яйцеклітин. Клітини «cumulus» настільки малі, що їх можна ввести цілком. Зрештою, для отримання одного клонованого ембріона були використані 71 яйцеклітина, взяті від семи чоловік. Із семи яйцеклітин в які ми ввели клітини «cumulus», дві розвинулися до ембріона з чотирьох клітин, одна - до шести клітин, після чого їх зростання припинилося.
Партеногенез.
У ході нашого дослідження ми також хотіли з'ясувати, чи можливо викликати розподіл яйцеклітини, без запліднення сперматозоїдом або введення клітини-донора. Хоча зрілі яйцеклітини і сперматозоїди мають лише половину генетичного набору звичайної клітини, яйцеклітини ділять навпіл свій генетичний матеріал на пізній стадії дозрівання. При активації до цього моменту у них зберігається повний набір генів.
Стовбурові клітини, витягнуті з таких партеногенетически активованих клітин імовірно не будуть відторгатися при трансплантації, бо вони дуже схожі з власними клітинами пацієнта і не будуть викликати реакції відторгнення у імунної системи (вони не будуть повністю ідентичні клітинам пацієнта через «перетасовування» генів, яка завжди супроводжує утворення статевих клітин). Застосування таких клітин викличе менше питань морального спрямування, ніж використання стовбурових клітин витягнутих з ранніх ембріонів.
За одним із сценаріїв, жінки із захворюваннями серця можуть «здавати» свої яйцеклітини в лабораторію, де з цих клітин будуть виділені бластоціта. Вчені, використовуючи комбінацію деяких факторів росту, можуть направити розвиток ізольованих з бластоціта стовбурових клітин таким чином, що з них виросте тканину серцевого м'яза, яка імплантується назад жінці як «заплатки» для ураженої ділянки серця. Для чоловіків аналогічна процедура, яка називається андрогенезом, є більш складною. Але вона повинна включати перенесення двох ядер із сперматозоїдів в позбавлену ядра яйцеклітину.
Раніше дослідникам вдавалося, використовуючи вплив різними хімікатами або електрострумом, стимулювати поділ яйцеклітин мишей і кроликів. У 1983 році ElizabethJ. Robertson, що працює зараз в Гарвардському Університеті, демонстрував що стовбурові клітини з партеногенетических ембріонів миші можуть утворювати різні тканини, в тому числі нервові і м'язові.
У нашому експерименті з партеногенезу ми піддали двадцять дві яйцеклітини впливу хімікатів, які змінюють концентрацію іонів всередині клітини. Після п'яти вирощування шість клітин утворили щось, схоже на бластоціта, але в них не було так званих внутрішніх клітин, які утворюють стовбурові клітини.
Чому ми зробили це.
Наша мета - використовувати терапевтичне клонування або клітинну терапію на основі партеногенезу для допомоги хворим людям. В даний час наші зусилля спрямовані на хвороби нервової і серцево-судинної системи, аутоімунні розлади, діабет і захворювання крові та кісткового мозку.
Ми сподіваємося, що коли нам вдасться виростити з клонованих ембріонів нервові клітини, можливо буде лікувати не тільки ушкодження спинного мозку, але і розлади головного мозку, такі як хвороби Паркінсона, Альцгеймера, інсульт і епілепсія.
Крім цього, стовбурові клітини можна перетворити на клітини підшлункової залози для лікування діабету, клітини серцевого м'яза для терапії інфарктів.
Ще більш цікаво було б спрямувати розвиток їдалень таким чином, щоб вони диференціювалися в клітини крові і кісткового мозку. Аутоімунні розлади, такі як розсіяний склероз та ревматичний артрит, виникають коли білі кров'яні клітини, що утворюються в кістковому мозку, атакують власні клітини тіла. Попередні дослідження показали, що стан людей, хворих одночасно на рак і аутоімунними розладами, помітно поліпшується після заміни їх вбитого хіміотерапією кісткового мозку на трансплантати. Вливання кровотворних клонованих стовбурових клітин може «перезавантажити» імунну систему людей з аутоімунними розладами.
Але чи можна вважати клітини отримані клонуванням або партеногенезом нормальними? Безпека їх використання можуть показати лише клінічні випробування, але наші досліди з клонованими тваринами показали, що клони здорові. У випуску журналу Scienceот 30 листопада 2001 роки ми розповіли про наші успішні експерименти з клонування великої рогатої худоби. З 30 клонованих тварин шість померло незабаром після народження, але частина були цілком нормальні за фізичними показниками, і тести їхньої імунної системи не показали відмінностей від звичайних тварин. Від двох корів навіть народилися здорові телята.
Крім того, схоже, що процес клонування «скидає свідчення» «годин віку» в клонованих клітинах, - тобто клоновані клітини з'являються більш молодими, ніж ті, з яких вони були клоновані. У 2000 році ми повідомляли, що теломери, - кінцеві ділянки хромосом, від клонованих телят, такої ж довжини, що і у телят з контрольної групи. Теломери зазвичай коротшають або руйнуються в міру старіння організму при кожному новому розподілі клітини. Терапевтичне клонування може постачати старіючу популяцію молодими клітинами.
Доповідь, зроблений в липні цього року Рудольфом Джанічем з WhiteheadInstituteforBiomedicalResearch в Кембриджі, штат Массачусетс, привернув велику увагу, тому що вони виявили так звані імпринтинг-дефекти у клонованих мишей. Імпрінтінг це щось на зразок печатки, яка стоїть на багатьох генах у ссавців і визначає, чи потрібно цим генам включатися або вимикатися в залежності від того, успадковані чи вони від матері чи батька. Програма імпринтингу зазвичай «обнуляється» при розвитку ембріона.
Хоча імпринтинг напевно грає важливу роль у мишей, ніхто поки не може визначити значення цього явища у людини. Крім того, Джаніч і колеги не проводили дослідження мишей, клонованих з клітин дорослих тварин, зокрема з фібропластов або клітин «cumulus». Замість цього вони вивчали мишей, клонованих з більш мінливих ембріональних клітин. Результати досліджень, які показують, що імпринтинг протікає нормально у мишей, клонованих з клітин дорослих особин, повинні бути опубліковані в науковій літературі впродовж декількох місяців.
Тим часом ми продовжуємо наші експерименти з терапевтичного клонування. Вчені тільки почали розробляти цю багатообіцяючу тему.
Список літератури
Кальмановича Дмитро. Клонування людського ембріона.