Овечка Долли (англ. Dolly; 5 июля 1996 — 14 февраля 2003) — первое клонированное млекопитающее животное, которое было получено путём пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Овца Долли являлась генетической копией овцы — донора клетки.
Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых дифференцированных (соматических) клеток, а не из половых (гамет) или стволовых. Исходное животное (прототип) на момент клонирования уже умерло. А часть его клеток, необходимая для эксперимента, была своевременно заморожена и хранилась в жидком азоте, чтобы сохранить и передать генетический материал.
Эксперимент был поставлен Яном Вилмутом и Китом Кэмпбеллом в Рослинском институте (англ. Roslin Institute), в Шотландии, близ Эдинбурга в 1996 году. Этот эксперимент после некоторых усовершенствований его технологии дал начало целой череде клонирования из соматических клеток различных животных, в том числе, помимо овец, ещё и коров, кошек, оленей, собак, лошадей, быков, кроликов, крыс и обезьян.
Сама Долли стала самой известной овцой в истории науки. Она прожила 6,5 лет и оставила после себя 6 ягнят. Долли была усыплена в 2003 году после болезни.
В 2006 году о жизни Долли и судьбе эксперимента был снят научно-популярный фильм.
КЛОНИРОВАНИЕ ОВЕЧКИ ДОЛЛИ
Результат, которого в 1996 г. удалось достичь шотландским ученым, является одним из наиболее наглядных подтверждений того, что в новую эпоху благодаря развитию генетики невозможное становится реальным. Для большинства обывателей животное — точная копия матери, выращенная учеными не из половой клетки, — выглядит куда понятнее, чем любые изложения догадок в научных докладах или даже популярной литературе. Впрочем, тут мнение ученых и простых обывателей сходится: овечка Долли — это поразительный успех науки.
Развитие молекулярной генетики с 1970-х годов в значительной степени было основано на разработке и совершенствовании методов анализа и манипулирования ДНК. Искусственное создание генов, т. е. генная инженерия, имеет практические приложения во многих областях. Например, были разработаны новые методы диагностики и лечения заболеваний, появилась возможность проводить направленные изменения определенных свойств организма.
Большинство методик в генной инженерии включают выделение определенных фрагментов ДНК и последующее их соединение с другими фрагментами для получения новых комбинаций генов. Для этих целей используются ферменты, которые специфически «разрезают» и вновь «сшивают» молекулы ДНК. Наиболее важной группой ферментов являются рестриктазы, катализирующие специфическое расщепление двунитевой ДНК. Обычно содержание в клетке какого-либо сегмента ДНК, например отдельного гена, очень незначительно. Поэтому для проведения экспериментов с фрагментами ДНК их необходимо многократно копировать (клонировать).
Клон — это генетически однородное потомство одной клетки, полученное путем вегетативного размножения. Сам термин происходит от греческого слова, означающего «веточка», «побег», «черенок», и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве, в частности в садоводстве, известно уже более 4-х тысяч лет. У высших же организмов клонирование естественным путем фактически невозможно, поскольку половой процесс с предваряющим его мейозом[1] нарушает генетическую однородность клона. А клетки растений, дифференцируясь, не теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре.
Возможность клонирования эмбрионов позвоночных животных впервые была показана в начале 1950-х годов в опытах на амфибиях. Был разработан микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра яйцеклетки. Затем, в 1960– 1970-х годах биологи стали использовать ядра уже вполне сформировавшихся клеток организма зародышей — из кишечника, легких, почек. В процессе формирования организма клетки дифференцируются, ряд генов инактивируются. Но эмбриональные стволовые клетки имеют возможность развиваться в любую клетку организма. Эти-то стволовые клетки и привлекли особое внимание ученых, занимающихся проблемой клонирования.
В 1970-х годов начались работы с млекопитающими, а именно — с мышами. Работа оказалась довольно трудной, прежде всего потому, что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. Экспериментаторы научились микрохирургически удалять ядра из зигот (оплодотворенных яйцеклеток) мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов. Однако все полученные разными способами зародыши мышей развивались лишь до ранней стадии. Большего успеха достигли в отношении кроликов. Американским ученым Стику и Роблу удалось вырастить 6 живых кроликов, пересадив ядра эмбрионов одной породы в лишенные ядра яйцеклетки кроликов другой породы. Фенотип[2] родившихся полностью соответствовал фенотипу донора. Однако лишь 3,7 % реконструированных яйцеклеток развились в нормальных животных.
Опыты продолжались. Было обнаружено, что довольно долго всю генетическую информацию сохраняют клетки эмбриона овцы. Этими животными и занимался шотландский ученый Ян Уилмут. Больших успехов он достиг еще в 1993–1995 гг. Был получен клон овцы, донором ядра которого была культура эмбриональных клеток. Родилось пять самок, из них две погибли вскоре после рождения, третья — в возрасте 10 дней, а две нормально развивались и достигли 8–9-месячного возраста. Фенотипически все ягнята были сходны с породой овец, от которой получали исходную линию клеток. Это подтвердил и генетический анализ.
Наконец в 1997 г. миру стали известны результаты нового эксперимента Яна. Ему удалось получить клональную овцу Долли. На этот раз ученые Рослинского института (г. Эдинбург) использовали не только эмбриональные, но еще и фибробластоподобные клетки (фибробласты — клетки соединительной ткани) плода и клетки молочной железы взрослой овцы. Клетки молочной железы получали от шестилетней овцы породы финн дорсет, находящейся на последнем триместре беременности. Деление клеток всех трех типов останавливали на определенной стадии и ядра клеток пересаживали в лишенные ядра яйцеклетки другой овцы. Специально отбирались малодифференцированные стволовые клетки. Овца по кличке Долли развилась из реконструированной яйцеклетки и фенотипически не отличалась от овец этой породы, но сильно отличалась от овцы-реципиента. Она родилась 5 июля 1996 г., впоследствии родила шестерых ягнят и умерла от опухоли легких в начале 2003 г.
После Долли были клонированы и другие виды млекопитающих — корова, мышь, свинья, собака. Серьезнейшие разногласия вызвала возможность применения данной технологии к человеку. Правительства многих стран наложили запрет на исследования в данной области. Действительно, влияние клонирования на развитие получившегося организма до конца не изучено, противоречат клонированию и религиозные предписания. Однако перспективы выращивания органов, которые не будут отторгаться организмом человека, для которого это делается, помощь бесплодным парам и пр. могут принести такую пользу всему человечеству, что клонированные люди, возможно, когда-нибудь все-таки появятся.
[1] Мейоз — процесс деления созревающих половых клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в дочерних клетках. Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате оплодотворения.
[2] Фенотип — особенности строения и жизнедеятельности организма, обусловленные взаимодействием его генотипа с условиями среды. В широком смысле — общий обмен организма.