Чи можна зробити з миші мамонта

16/01/2009

Колись у недалекому майбутньому, коли генетичні технології досконалішими, ніж зараз, ученим вдасться виростити в лабораторії динозаврів, мамонтів і інших стародавніх мешканців Землі. Принаймні, так вважають автори фантастичних романів і сценаристи фільмів. Невже ми дійсно скоро зможемо побачити в зоопарках мамонтів?

У чому різниця між вівцею і мамонтом

Перш ніж відповісти на це питання, необхідно розібратися, чому дотепер тираннозаври і шаблезубі тигри не є такими ж звичними мешканцями зоопарків, як слони або тюлені. Перший клонований ссавець – знаменита овечка Доллі – з'явилася на світ 12 років тому. Чому учені можуть клонувати вівцю, але не можуть мамонта?

Принципова різниця між овечкою Доллі і мамонтом полягає в тому, що потрібні для клонування звіра клітини (звір – це другий варіант терміну "ссавець", а не "просторічне" слово, як рахують багато) були одержані від живої вівці, а тканини мамонта, що збереглися до наших днів ,пролежали в замерзлій землі декілька тисяч років. Кристали льоду, що утворилися в клітинах, пошкоджили їх внутрішні структури, зокрема, ядро.

Не дивлячись на те, що останки мамонтів "зберігаються" при температурі біля мінус 20 градусів за Цельсієм, ферменти, що руйнують нуклеїнові кислоти (а ДНК – це дезоксирибонуклеїнова кислота), зберігають залишкову активність. На перший погляд, біологічна активність при таких низьких температурах здається дивною, але насправді багато читачів самі стикалися з цим явищем, коли надовго забували м'ясо в морозильній камері. Через декілька років м'ясо псується, не дивлячись на те, що весь цей час знаходилося практично в умовах вічної мерзлоти. І хоча в даному випадку "винні" ферменти, що руйнують білки, ДНК піддається деградації аналогічним чином.

Окрім ферментативного руйнування, ДНК в палеонтологічних зразках "псується" від механічної дії. Для того, щоб запобігти пошкодженням ДНК при тривалому зберіганні в лабораторії, клітинм заморожують поступово і додають до ним так звані кріопротектори – речовини, що перешкоджають утворенню крижаних кристалів. Крім того, клітини  заморожуються у присутності речовин, що перешкоджають роботі ферментів.

Вважалося, що через численні пошкодженя ДНК, одержана з клітин, що пролежали в землі довгі роки, непридатна для клонування. Японські учені з Дослідницького інституту RIKEN в Іокогамі вирішили спробувати використовувати таку ДНК. Щоб збільшити ймовірність позитивного результату, вони трохи видозмінили стандартну технологію.

Клонування в тому сенсі, в якому ми розуміємо цей термін, кажучи, наприклад, про овечку Доллі, є методом отримання ідентичної копії організму з використанням його клітин. Щоб "копіювати" живу істоту, учені беруть одну з її клітин, виділяють з неї ядро, а потім вводять його в заздалегідь позбавлену ядра яйцеклітину іншого організму. Ділення яйцеклітини з новим ядром запускається яким-небудь стимулом ззовні. Одержаний ембріон підсаджують в матку сурогатної матері, яка і народжує клоноване дитинча.

Довго і складно

Модифікована технологія Терухіко Вакаями (Teruhiko Wakayama) і колег включала декілька додаткових етапів. Зміни починалися на стадії підсадки ембріона. Замість того щоб підсадити ембріон, одержаний безпосередньо з яйцеклітини з "чужим" ядром, в матку майбутній "мамі", учені одержували з нього так звану внутрішню клітинну масу. Це невелика група клітин, яка дає початок ембріональним стволовим клітинам, які, у свою чергу, утворюють всю решту клітин майбутнього організму.

З внутрішньої клітинної маси дослідники "вирощували" декілька ліній стволових клітин. Ядра цих кліток також поміщали в без'ядерні яйцеклітини, одержані від живої миші. І лише ембріони, вирощені з цих яйцеклітин, підсаджували в матку сурогатним матерям.

Чому японські біологи вибрали такий складний шлях із створенням клітинних ліній. Річ у тому, що при клонуванні основні "керівні" функції бере на себе яйцеклітина. Саме її цитоплазма (власне вміст клітини, навколишнє ядро) "примушує", поміщене в яйцеклітину ядро, поводитися як ядро яйцеклітини, а не як ядро вже "дорослої" клітини, звідки його було одержано. Фактично, поміщене в яйцеклітину, ядро знов стає молодим.

Ембріональні стволові клітини – "наймолодші" і "багатообіцяючі" клітки майбутнього організму. Вони дають початок всій решті його клітин. Виростивши спочатку лінію ембріональних стволових клітин, учені додатково "омолодили" одержані від замороженого трупа миші клітини, полегшивши тим самим "воскресіння" тварини.

Всього учені під керівництвом Вакаями одержали 46 ліній стволових клітин замороженої миші і 13 ембріонів, що нормально розвиваються. Чотири з них "дожили" до народження, правда, одна незабаром померла через проблеми в респіраторній системі, а другу зжерла власна "прийомна мати". Дві мишки досягли зрілості, і в їх розвитку учені не виявили якихось аномалій. Перш ніж отримати такий чудовий результат (одна з мишей, яку "воскресили", – точніше один – навіть став батьком), учені перепробували клітини майже всіх органів замороженої миші.

Найкраще складні маніпуляції клонування перенесли клітини мозку. Поки що автори роботи не можуть пояснити цей результат. За однією з гіпотез, клітини мозку краще зберігаються при заморожуванні, оскільки вони захищені своєрідною оболонкою з цукрів.

Здавалося б, одержані в Іокогамі результати доводять, що клонування мамонтів всього лише питання найближчого часу. Проте самі автори дослідження і фахівці у галузі клітинної біології дуже обережні в прогнозах. По-перше, пошкодження клітин (і клітинної ДНК) мамонтів за десять тисяч років, проведених в мерзлій землі не можна порівняти з пошкодженнями, одержаними за 16 років в морозильній камері.

По-друге, для того, щоб з клітинного ядра стародавнього звіра виросла повноцінна тварина, необхідне не тільки ядро. У тваринних клітках присутня ще одна органела, що містить ДНК – це мітохондрія (або мітохондрії – їх число залежить від типу кліток). Дотепер всі клоновані істоти, які досягали зрілого віку, одержували шляхом вставки ядра в яйцеклітину організму того ж вигляду. У випадку з мамонтом, очевидно, такий варіант не пройде. Невідомо, чи нададуть чужорідні мітохондрії істотний вплив на розвиток організму. Але наразі неясно навіть, чи можлива нормальна реалізація закладеної в ядрі програми в нерідній цитоплазмі. Найближчими родичами мамонтів є сучасні слони, але насправді ці тварини достатньо далекі один від одного в генетичному плані. Отже максимум, на що поки можуть розраховувати біологи – це отримання ліній клітин вимерлих тварин.

Ймовірно, нова технологія виявиться кориснішою лікарям, ніж палеонтологам. З її допомогою вони (теоретично) зможуть вирощувати для пацієнтів нові органи із заморожених клітин. Крім того, робота Вакаями і колег дає надію активістам екологічних рухів. Вони зможуть заморозити зразки тканин вимираючих видів, і можливо, колись учені відтворять зниклих тварин, використовуючи ці зразки.

Повернутися до списку публікацій






Останні публікації