«… Я смотрю на своего ребенка. Для меня он самый лучший, самый красивый и обаятельный. Наверное, дело в том, что за почти тридцать лет я уже привык видеть свое отражение в зеркале, а этот совсем еще маленький мальчуган, точно, как зеркало, только живое. Он ведет себя как я, копирует и воспроизводит мои интонации, он выглядит как я. Тот же нос, те же уши, те же глаза. Он - это я, только еще ребенок. Даже сравни с ним мои детские фотографии, и ты не найдешь отличий. Меня будто клонировали…»
Точная копия? Посвятите этой мысли пять-десять минут, и вы гарантировано почувствуете дискомфорт. Современная фантастика, кажется, пестрит подобными сюжетами. Все они лихие и закрученные, и нам интересно смотреть их, потому что мы четко осознаем - это всего лишь фантазии автора. А, если нет? Представьте, что где-то, возможно совсем рядом, живет ваша точная копия. Наверняка, тем, кто имеет однояйцевого близнеца, представить подобную ситуацию проще. Но, что если у вас есть близнец, о котором вы не подозреваете? Как сильно он похож на вас? Имеет ли он такие же привычки и вкусы? А может это вы копия? А если вы копия, то каково это ощущать себя репродукцией?
В основу данного текста лег посмотренный мной недавно фильм «Репродукция» за авторством Джефри Начманофф. Кто не смотрел, обязательно посмотрите. И лучше сделать это до прочтения данного текста, ведь дальше могут быть спойлеры (хотя я постараюсь их избежать).
О чем кино?
Фильм классическая sci-fi фантастика, сильно не обремененная научной базой, но ставящая сложные и интересные вопросы. Сюжет прост. Главный герой (Киану Ривз) работник частной научной лаборатории, которая занимается различным биотех разработками (прямо как мое настоящее место работы). Разработки включают в себя клонирование животных, попытки перенести разум человека в робота, копирование человеческого разума на жесткий диск, методы воссоздания мозга… В общем и целом, лаборатория мечты.
У ГГ есть семья, жена и трое детей (одного из которых сыграла прекрасная Эль Фаннинг) и товарищ по лабе (звезда сериала «Силиконовая долина»), который, собственно, и занимается клонированием. Одним прекрасным дождливым вечером ГГ со своей семьей попадает в ужасную аварию, где гибнут все кроме ГГ. И вместо того, чтобы горевать по родственникам персонаж Киану Ривза решает быстренько скачать их разумы на жесткий диск, а потом перенести их в клонированные тела.
Тут собственно и начинается научно-фантастическая дичь.
Кино достойное своих 6.9 на Кинопоиске, посмотреть вечерком с девушкой (если она обременена тяжестью медико-биологического образования) тоже пойдет. У меня после просмотра остались приятные эмоции и только один беспокоящий вопрос. Если бы у ГГ ничего не получился эксперимент с переносом разума после клонирования (а он получился), куда бы Киану Ривз дел 8 трупов (по два на каждого члена семьи)?
Вопросы, поднимаемые сюжетом «Репродукции», очень интересные и неоднозначные. Их условно можно разделить на две большие категории: биоэтика и биомедицинские технологии. С технологий мы и начнем.
Инструкция по сборке клона.
Тут следует дать дисклеймер.
Все, что будет описано далее автором, несмотря на научную обоснованность, является фантазией автора и имеет ряд этических и моральных проблем. Ни одна локальная этическая комиссия (а у нас в академии она есть), ни при каких обстоятельствах не одобрила бы подобные эксперименты, так как они нарушают «Нюрнбергский кодекс», «Конвенцию по правам человека» и «Конституцию РФ» (Ст. 21,32,43).
Все формы клонирования, которыми оперирует современная биология можно разделить на два типа: репродуктивное и терапевтическое. К «терапевтическому» клонированию относятся клонирование ДНК и РНК, клонирование белковых углеводных и липидных молекул, клонирование стволовых клеток, в общем все, где не задействованы репродуктивные технологии (настоятельно рекомендую почитать, что такое «вспомогательные репродуктивные технологии»). Нас же интересует репродуктивное клонирование, ведь оно, на сегодняшний день, единственный способ создать человеческого клона, и дальше речь пойдет именно про него.
Что нужно изучать, чтобы заниматься клонированием на минималках?
Для этого в России необходимо иметь определенный перечень знаний. Обязательны:
- высшее медицинское;
- ординатура по акушерству и гинекологии + переподготовка по репродуктологии;
- высшее биологическое по любой из специальностей, будь то «Биохимия», «Биотехнология», «Биология развития, эмбриология» и т.д.
- курсы повышения квалификации при МГУ им. Ломоносова по программе "Вспомогательные репродуктивные технологии, эмбриологические методы».
Внушительный список, но в принципе посильный для пытливого ума. Предположим, что все это у нас есть. И мы, подобно персонажу Киану Ривза решаем, что пора бы клонировать любимого преподавателя патофизиологии. Обратимся же к науке и посмотрим, как адаптировать современный пласт биомедицинских знаний для нашей задумки.
SCNT-подход
Для создания точно клона мы прибегнем к единственной возможной и зарекомендовавшей себя методике SCNT (somatic cell nuclear transfer) или по-русски - переносу ядер соматических клеток.
Данная методика была разработана сэром Джоном Гурдоном (1) и Синъей Яманака за что они получили в 2012 году Нобелевскую премию.
Вкратце данная методика, адаптированная для работы в собственной гаражной лаборатории, выглядит так:
1. Нам необходимо найти несколько человеческих яйцеклеток. Лучше штук 10-15. Если вы работаете в клинике ЭКО (как я когда-то https://crz18.ru/), то проблем возникнуть не должно. Пациентов на ЭКО приходит достаточно много. От каждой женщины, которые уже находятся на гормональной терапии и имеют ряд созревших яйцеклеток, мы пункцией яичников берем минимум 4 яйцеклетки (требования протокола ЭКО). Яйцеклетки в питательной среде для криоконсервации и криоконтейнере с жидким азотом мы выносим из клиники под покровом ночи (и уже на этом этапе можно влететь на уголовку см. дисклеймер) и бежим в свой гараж.
2. В гараже нам необходимо предварительно подготовить небольшую лабораторию, чтобы никто не помешал нашим экспериментам. Для создания клона нужно будет: криохранилище; инкубатор, подключенный к баллону с карбогеном, питательные среды для ЭКО, качественный микроскоп с поляризатором Хоффмана и лазерным микроманипулляторм, цитоэксперт Сан Саныча с кафедры гистологии.
3. Так же из базового материала необходимо найти соматические клетки преподавателя патофизиологии, которого мы будем клонировать. Принципиально подойдут любые диплоидные клетки (ведь во всех клетках одинаковая ДНК), однако, в идеале, лучше взять у любимого преподавателя образец красного костного мозга где есть стволовые клетки (2). Чем больше, тем лучше.
4. Пока донорские клетки для клона хранятся в криохранилище, мы займемся подготовкой яйцеклеток. Первый шаг в SCNT называется энуклеацией и представляет собой удаление гаплоидных хромосом из ооцита на стадии метафазы II (3). Сделаем мы это посредством лазерного манипулятора и аспирационной микропипетки. В результате чего на выходе у нас будет яйцеклетка (цитопласт) без материнского генетического материала (митохондрии не в счет), заполненная цитоплазмой с регуляторами клеточного цикла и пролиферации на стадии метафазы.
5. Пришло время взять генетический материал для клона. Допустим нам повезло вбить любимому преподавателю здоровенную аспирационную иглу в основание грудины и набрать стволовых клеток (2). Полученные стволовые клетки необходимо синхронизировать по клеточному циклу с уже имеющимся цитопластом (т.е. ввести в метафазу посредством вкола в цитоплазму главного митотического фактора и белков циклинового ряда (4)).
6. Для слияния цитопласта и диплоидной клетки преподавателя мы используем «цитоэксперт» украденный с кафедры гистологии и переделанный под электрокорпоратор. По факту, запустив движение клеток в электрическом поле мы должны бесшовно слить их в одну клетку (такой метод используют для получения гибридом, которые синтезируют анти-тела), но не всегда это работает именно так и поэтому мы подсадим в цитопласт и донорскую клетку инактивированный вирус Сендай, белки которого при экспрессии на мембране позволят нам добиться идеального слияния клеток (5). Если все получилось, то у нас имеется яйцеклетка с диплоидным набором хромосом для будущего клона – фактически зигота, собранная своими руками.
7. Такую зиготу мы с помощью все того же «цитоэксперта» искусственно активируем с помощью электрических импульсов и возникает магия, под действием стимулов зигота начинает делиться как эмбрион (6).
8. Создав таким методом 5-6 эмбрионов мы помещаем их в инкубатор на питательной среде и внимательно следим за тем, как они развиваются до 6-7 дня.
9. На 7-й день мы везем жизнеспособные эмбрионы в клинику ЭКО, где незаметно отдает их врачу репродуктологу, который осуществляет плановую подсадку эмбрионов.
10. Ничего неподозревающий репродуктолог подсаживает одной из женщин наших клонов и вуаля. Ждем 14 дня после имплантации и проверяем у женщины уровень ХГЧ. Если хотя бы один из эмбрионов имплантировался в полость матки правильно и наступила беременность, то через 39-40 недель при грамотном гинекологическом наблюдении мы увидим рождение человека, генетически идентичного тому, у кого была взята соматическая клетка.
Уже не выглядит как фантастика. От чего становится еще более пугающе. Но не беспокойтесь, на деле методика SCNT намного сложнее, чем представленный упрощенный алгоритм.
Зачастую проблемы с эмбрионами могут возникнуть на ранних стадиях переноса ядра или на стадиях синхронизации клетки и цитопласта. Но самое большое препятствие — это развитие эмбриона, так как многие гены необходимые на ранних этапах онтогенеза у «взрослой» клетки уже выключены (7) (но их можно включить, данный процесс называется геномным перепрограммированием (8, 9), да и при удачном рождении жизнеспособного клона велика вероятность, что генетическая нестабильность станет причиной многих органных патологий, однако и это можно преодолеть (10).
Протоколы SCNT существуют и адаптированы для различных животных, как домашних, так и лабораторных. Они далеки от представленных в фильме «Репродукция» (ведь нам для клонирования нужна живая женщина, кучи клеток, генного материала и невероятное количество времени), а создание клона сразу взрослым и вовсе выглядит нереалистично. Возможно вы удивитесь, но наиболее близким к реалиям науки оказывается бразильский сериал «Клон» 2001 года (там где Жади и Саид и вся эта арабская дичь).
Сегодня клонирование получается всего в 10% случаев, но оно все равно получается. И на современном этапе развития науки и техники создание человеческого клона не составляет труда, но тут вмешивается то, что мы называем биоэтикой.
«Пропасть» между обезьяним и человеческим клоном
Этические проблемы, стоящие перед современной наукой, зачастую являются ее тормозом и одновременно стимулятором поиска новых решений. Так биоэтические компромисы продемонстрированные в фильме «Репродукция» бьются о камни наших реалий. Репродуктивное клонирование на законодательном уровне запрещено в большинстве стран и международных организаций (11). ООН запретила клонирование человека во всех формах, подчеркивая несовместимость данной процедуры с человеческим достоинством и защитой человеческой жизни. В настоящее время метод SCNT используется лишь в нескольких лабораториях по всему миру и то используется он лишь для получения человеческих плюрипотентных стволовых клеток (https://hpsrepository.asu.edu/handle/10776/8270).
Вывод
Наверняка человеческий клон так и останется красивой выдумкой писателей-фантастов, ибо объективных причин для реализации такой научной задумки на сегодня нет. Главный герой фильма «Репродукция» повел себя не столько как ученый, сколько как психопат. Создание клонов у него было продуктом желания воскресить семью, вернуть утраченное. Но каково это жить зная, что вся твоя семья лишь копии тех, кто уже умер, качественные, но копии. Какой беспринципностью надо обладать, что решиться на проведение подобных манипуляций над своими родственниками. И, главное, каково клону знать, что он лишь оттиск оригинала, чувствует ли он что-то при этом?
Ответы на эти вопросы мы вероятно никогда не узнаем, да и есть ли они?
Референсы
1. Gurdon J.B. The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. J Embryol Exp Morphol. 1962 Dec;10:622-40. PMID: 13951335.
2. Хаяси К., Огуши С., Куримото К., Симамото С., Охта Х., Сайтоу М. Потомство от ооцитов, полученных из первичных половых клеток, подобных клеткам in vitro, у мышей. Наука. 2012;338:971-975. doi: 10.1126 / science.1226889
3. Симерли С., Доминко Т., Навара С., Пейн С., Капуано С., Госман Г., Чонг К.К., Такахаши Д., Чейс С., Комптон Д., Хьюитсон Л., Шаттен Г. Молекулярные корреляты сбоев переноса ядер у приматов. Science. 2003 Apr 11;300(5617):297. doi: 10.1126 / science.1082091. PMID: 12690191
4. Тани Т., Като Ю. Активность митоген-активируемой протеинкиназы не является существенной для первого этапа ядерного перепрограммирования при переносе ядер соматических клеток крупного рогатого скота. Cell. Перепрограммирование. 2017;19:95-106. doi: 10.1089 /cell.2016.0044
5. Tachibana M, Sparman M, Sritanaudomchai H, Ma H, Clepper L, Woodward J, Li Y, Ramsey C, Kolotushkina O, Mitalipov S. Mitochondrial gene replacement in primate offspring and embryonic stem cells. Nature. 2009 Sep 17;461(7262):367-72. doi: 10.1038/nature08368. Epub 2009 Aug 26. Erratum in: Nature. 2014 Dec;516(7530):276. PMID: 19710649; PMCID: PMC2774772
6. Ли Э., Эстрада Дж., Пьедрахита Дж.А. Сравнительное исследование эффективности двух методов энуклеации при переносе ядер соматических клеток свиньи: эффекты методов выдавливания и аспирации. Биотехнология. 2008;19:71–79 doi: 10.1080/ 10495390701839264
7. Лонг К.Р., Вестусин М.Е., Голдинг М.С. Изменение границ транскрипции: эпигенетика и перенос ядер соматических клеток. Mol. Повторение. Dev. 2014;81:183-193. doi: 10.1002 / mrd.22271
8. Уитворт К.М., Пратер Р.С. Эффективность переноса ядер соматических клеток: как ее можно улучшить с помощью ядерного ремоделирования и перепрограммирования? Mol. Повторение. Dev. 2010; 77:1001-1015. doi: 10.1002/mrd.21242
9. Кришнакумар Р., Блеллох Р.Х. Эпигенетика клеточного перепрограммирования. Curr. Мнение. Genet. Dev. 2013;23:548-555. doi:10.1016/j.gde.2013.06.005.
10. Хаяси К., Охта Х., Куримото К., Арамаки С., Сайтоу М. Восстановление пути определения зародышевых клеток мыши в культуре с помощью плюрипотентных стволовых клеток. Cell. 2011;146:519-532. doi: 10.1016/j.cell.2011.06.052
11. Lo B, Parham L, Alvarez-Buylla A, Cedars M, Conklin B, Fisher S, Gates E, Giudice L, Halme DG, Hershon W, Kriegstein A, Kwok PY, Wagner R. Cloning mice and men: prohibiting the use of iPS cells for human reproductive cloning. Cell Stem Cell. 2010 Jan 8;6(1):16-20. doi: 10.1016/j.stem.2009.12.004. PMID: 20085739; PMCID: PMC4035242
