Кланаванне (біялогія)

Матэрыял з Вікіпедыі - вольнай энцыклапедыі
Перайсці да навігацыі Перайсці да пошуку

Кланаваннебіялогіі ) - з'яўленне натуральным шляхам або атрыманне некалькіх генетычна ідэнтычных арганізмаў шляхам бясполага (у тым ліку вегетатыўнага ) размнажэння або партэнагенезу . Тэрмін «кланаванне» у тым жа сэнсе нярэдка ўжываюць і ў адносінах да клетак мнагаклетачных арганізмаў . Кланаваннем завуць таксама атрыманне некалькіх ідэнтычных дзід спадчынных малекул (малекулярнае кланаванне). Нарэшце, кланаваннем таксама часта завуць біятэхналагічныя метады, выкарыстоўваныя для штучнага атрымання клонаў арганізмаў, клетак ці малекул. Група генетычна ідэнтычных арганізмаў або клетак - клон.

Долі - самка авечкі, першае сысуна, кланаваныя з клеткі іншай дарослай асобіны

Гісторыя тэрміна

Тэрмін кланаванне прыйшоў у рускую мову з англійскай ( clone , cloning ).

Першапачаткова слова клон ( англ. cloning ад ст.-грэч. κλών — «галінка, уцёкі, атожылак») сталі ўжываць для групы раслін (напрыклад, фруктовых дрэў), атрыманых ад адной расліны-вытворцы вегетатыўным (не насенным) спосабам. Гэтыя расліны-нашчадкі ў дакладнасці паўтаралі якасці свайго прабацькі і служылі падставай для выводзін новага гатунку (у выпадку карыснасці іх уласцівасцяў для садоўніцтва). Пазней клонам сталі зваць не толькі ўсю такую ​​групу, але і кожная асобная расліна ў ёй (акрамя першага), а атрыманне такіх нашчадкаў - кланаваннем [1] [2] [3] .

Кланаванне клетак

Кланаванне ствалавых клетак

Перанос ядраў саматычных клетак, вядомы як SCNT, таксама можа быць выкарыстаны для стварэння эмбрыёнаў у даследчых або тэрапеўтычных мэтах. Найбольш верагоднай мэтай для гэтага з'яўляецца атрыманне эмбрыёнаў для выкарыстання ў даследаваннях ствалавых клетак . Гэты працэс таксама называюць "даследчым кланаваннем" або "тэрапеўтычным кланаваннем". Мэта складаецца не ў тым, каб стварыць кланаваных людзей (так званае "рэпрадуктыўнае кланаванне"), а ў тым, каб сабраць ствалавыя клеткі, якія можна выкарыстоўваць для вывучэння чалавечага развіцця і патэнцыйнага лячэння захворванняў. Хоць кланальны бластацыста чалавека быў створаны, лініі ствалавых клетак яшчэ трэба будзе вылучыць з кланальнай крыніцы [4] .

Тэрапеўтычнае кланаванне дасягаецца шляхам стварэння эмбрыянальных ствалавых клетак у надзеі на лячэнне такіх захворванняў, як дыябет і хвароба Альцгеймера . Працэс пачынаецца з выдалення ядра (які змяшчае ДНК ) з яйкаклеткі і ўстаўкі ядра з дарослай клеткі для кланавання [5] . У выпадку чалавека з хваробай Альцгеймера ядро ​​з клеткі скуры гэтага пацыента змяшчаецца ў пустое яйка. Перапраграмаваная клетка пачынае развівацца ў зародак, таму што яйка рэагуе з перанесеным ядром. Эмбрыён стане генетычна ідэнтычны пацыенту [5] . Эмбрыён тады сфарміруе бластацысту , якая патэнцыйна можа стаць любой клеткай у целе [6] .

Прычына, па якой SCNT выкарыстоўваецца для кланавання, заключаецца ў тым, што саматычныя клеткі могуць быць лёгка атрыманы і культывавалі ў лабараторыі. Гэты працэс можа дадаваць або выдаляць пэўныя генома сельскагаспадарчых жывёл . Ключавым момантам, які варта памятаць, з'яўляецца тое, што кланаванне дасягаецца, калі ооцит захоўвае свае нармальныя функцыі, і замест таго, каб выкарыстоўваць генома спермы і яйкаклеткі для рэплікацыі, ооцит ўстаўляецца ў ядро ​​саматычнай клеткі донара. Аацыт будзе рэагаваць на ядро ​​саматычных клетак гэтак жа, як і на народкі [7] .

Працэс кланавання канкрэтнай сельскагаспадарчай жывёлы з выкарыстаннем SCNT адносна аднолькавы для ўсіх жывёл. Першым крокам з'яўляецца збор саматычных клетак ад жывёлы, якое будзе кланавана. Саматычныя клеткі можна выкарыстоўваць неадкладна або захоўваць у лабараторыі для наступнага выкарыстання. Самая цяжкая частка SCNT – выдаленне матчынай ДНК з ооцита ў метафазе II. Як толькі гэта будзе зроблена, саматычнае ядро ​​можа быць устаўлена ў цытаплазму яйкі. Гэта стварае аднаклетачны эмбрыён . Затым згрупаваныя саматычныя клеткі і цытаплазма яйкі ўводзяць у электрычны ток. Гэтая энергія дазволіць кланаванаму эмбрыёну пачаць развіццё. Паспяхова развітыя эмбрыёны затым змяшчаюцца ў сурагатную маці , такіх як карова ці авечка ў выпадку сельскагаспадарчых жывёл [7] .

SCNT лічыцца добрым метадам для вытворчасці сельскагаспадарчых жывёл для спажывання ў ежу. Ён паспяхова кланаваў авечак, буйную рагатую жывёлу, коз і свіней. Яшчэ адной перавагай з'яўляецца тое, што SCNT разглядаецца як вырашэнне праблемы кланавання знікаючых відаў, якія знаходзяцца на мяжы вымірання [7] . Тым не менш, стрэсы, якія ўзнікаюць як у яйкаклетцы, так і ва ўведзеным ядры, могуць быць вялізнымі, што прыводзіла да высокай страты клетак у выніку ранніх даследаванняў. Напрыклад, кланаваная авечка Долі нарадзілася пасля таго, як 277 яек былі выкарыстаныя для СЦНТ, што стварыла 29 жыццяздольных эмбрыёнаў. Толькі тры з гэтых эмбрыёнаў выжылі да нараджэння, і толькі адзін выжыў да сталага ўзросту [8] . Паколькі працэдура не магла быць аўтаматызавана і павінна была выконвацца ўручную пад мікраскопам , SCNT быў вельмі рэсурсаёмістым. Біяхімія, якая ўдзельнічае ў перапраграмаванні дыферэнцыраванага ядра саматычных клетак і актывацыі яйкаклеткі-рэцыпіента, таксама была далёкая ад разумення. Тым не менш, да 2014 года даследчыкі паведамлялі, што верагоднасць кланавання складае сем-восем з дзесяці [9] , а ў 2016 годзе паведамлялася, што карэйская кампанія Sooam Biotech вырабляе 500 кланаваных эмбрыёнаў у дзень [10] .

Натуральнае кланаванне (у прыродзе) у складаных арганізмаў

Кланаванне шырока распаўсюджана ў прыродзе ў розных арганізмаў. У раслін натуральнае кланаванне адбываецца пры розных спосабах вегетатыўнага размнажэння . У жывёл кланаванне адбываецца пры амейотическом партеногенезе і розных формах поліэмбрыёніі . Так, сярод пазваночных вядомыя клонально размножваюцца віды яшчарак, якія складаюцца з адных партэнагенетычных самак. У чалавека натуральныя клоны - монозиготные двайняты . У некаторых відаў браняносцаў у норме нараджаецца ад чатырох да дзевяці монозиготных блізнят. Шырока распаўсюджана кланальнае размнажэнне сярод ракападобных і казурак. Унікальны варыянт натуральнага кланавання адкрыты нядаўна ў мурашак - малога вогненнага мурашкі (Wasmannia auropunctata) [11] , самцы і самкі якога клануюцца незалежна, так што генафонды двух падлог не змешваюцца. У гэтага віду працоўныя асобіны развіваюцца з аплодненых яек, маткі - з неаплодненых дыплоідных яек. У некаторых яйках, аплодненых самцамі, усе храмасомы маці руйнуюцца, і з такіх гаплоідных яек развіваюцца самцы.

Малекулярнае кланаванне

Малекулярнае кланаванне ( англ.: Molecular cloning, Gene cloning ) – кланаванне малекул ДНК (у тым ліку генаў, фрагментаў генаў, сукупнасцей генаў, ДНК-паслядоўнасцяў, якія не змяшчаюць гены), іншымі словамі – напрацоўка вялікай колькасці ідэнтычных ДНК-малекул з выкарыстаннем жывых арганізмаў . Дзякуючы фундаментальным біялагічным адкрыццям XIX-XX стагоддзяў, а менавіта: адкрыццю клеткавага будынка тканін, адкрыццю структуры клеткавага ядра, храмасом , ДНК , генаў , - стала магчымым тое, што цяпер носіць назву малекулярнага кланавання . Гэта тэхналогія кланавання найменшых біялагічных аб'ектаў – малекул ДНК , іх частак і нават асобных генаў . Для малекулярнага кланавання ДНК (звычайна тым ці іншым спосабам змененую) уводзяць у вектар (напрыклад, бактэрыяльную плазміду або геном бактэрыяфага ). Размнажаючыся, бактэрыі і фагі шматкроць павялічваюць колькасць уведзенай ДНК, у дакладнасці захоўваючы яе структуру. Каб затым вылучыць вялікую колькасць такой ДНК, неабходна аддзяліць бактэрыі ці фагі, якія яе ўтрымоўваюць, ад усіх астатніх, для чаго і ўжываюць кланаванне, гэта значыць вылучэнне і размнажэнне бактэрыяльнага ці фагавага клона, утрымоўвальнага неабходныя малекулы ДНК. Для палягчэння селекцыі бактэрыяльных клонаў у плазміды звычайна ўводзяць ген рэзістэнтнасці да антыбіётыку, часцей за ўсё ампіцыліну, у прысутнасці якога гінуць усе бактэрыі, якія не маюць кланаванай плазміды. Такое кланаванне неабходна для вывучэння біялагічных малекул, іх ідэнтыфікацыі, рашэнні пытанняў кланавання тканін і інш. [12]

Кланаванне шматклеткавых арганізмаў

Найбольшая ўвага навукоўцаў і грамадскасці прыцягвае кланаванне шматклеткавых арганізмаў, якое стала магчымым дзякуючы поспехам геннай інжынерыі . Ствараючы адмысловыя ўмовы і ўмешваючыся ў структуру ядра клеткі, адмыслоўцы прымушаюць яе развівацца ў патрэбную тканіну ці нават у цэлы арганізм . Дапускаецца важная магчымасць прайгравання нават памерлага арганізма, пры ўмове захавання яго генетычнага матэрыялу .

Адрозніваюць поўнае (рэпрадуктыўнае) і частковае кланаванне арганізмаў . Пры поўным узнаўляецца ўвесь арганізм цалкам, пры частковым - арганізм узнаўляецца не цалкам (напрыклад, толькі тыя ці іншыя яго тканіны).

Рэпрадуктыўнае кланаванне мяркуе, што ў выніку атрымліваецца цэлы арганізм. Акрамя навуковых мэт яно можа прымяняцца для аднаўлення зніклых відаў або захавання рэдкіх відаў.

Адно з перспектыўных ужыванняў кланавання тканін - клеткавая тэрапія ў медыцыне . Такія тканіны, атрыманыя са ствалавых клетак пацыента, маглі б кампенсаваць недахоп і дэфекты ўласных тканак арганізма і не адрыньвацца пры трансплантацыі . Гэта так званае тэрапеўтычнае кланаванне.

Тэрапеўтычнае кланаванне мяркуе, што ў выніку наўмысна не атрымліваецца цэлы арганізм. Яго развіццё спыняюць загадзя , а атрыманыя эмбрыянальныя ствалавыя клеткі выкарыстоўваюць для атрымання патрэбных тканін або іншых біялагічных прадуктаў. Эксперыменты паказваюць, што тэрапеўтычнае кланаванне можа быць з поспехам ужыта для лячэння некаторых захворванняў, якія лічыліся невылечнымі [13] .

Кланаванне жывёл і вышэйшых раслін

Кланаванне чалавека

Да 2015 года каля 70 краін забаранілі заканадаўча кланаванне чалавека. [14] Аднак у Паўднёвай Карэі дазволена кланаванне сабак. У РФ прыняты федэральны закон № 54-ФЗ ад 20 мая 2002 г. «Пра часовую забарону на кланаванне чалавека».

Кланаванне чалавека - гэта стварэнне генетычна ідэнтычнай копіі чалавека. Тэрмін звычайна выкарыстоўваецца для абазначэння штучнага кланавання чалавека, якое ўяўляе сабой размнажэнне клетак і тканак чалавека. Гэта не адносіцца да натуральнай канцэпцыі і родаў ідэнтычных блізнят . Магчымасць кланавання чалавека выклікала супярэчнасці. Гэтыя этычныя праблемы заахвоцілі некалькі краін прыняць заканадаўства, якое датычыцца кланавання чалавека і яго законнасці. На дадзены момант навукоўцы не маюць намеру спрабаваць кланаваць людзей, і яны лічаць, што іх вынікі павінны выклікаць больш шырокую дыскусію аб законах і нарматыўных актах, неабходных свету для рэгулявання кланавання [15] .

Два звычайна абмяркоўваюцца тыпу тэарэтычнага кланавання чалавека - тэрапеўтычнае кланаванне і рэпрадуктыўнае кланаванне. Тэрапеўтычнае кланаванне ўключае ў сябе кланаванне клетак чалавека для выкарыстання ў медыцыне і трансплантацыі і з'яўляецца актыўнай вобласцю даследаванняў, але нідзе ў свеце не прымяняецца ў медыцынскай практыцы, па стане на 2014 год. Даследуюцца два распаўсюджаных метаду тэрапеўтычнага кланавання перанос ядраў саматычных клетак і, пазней, індукцыя плюрыпатэнтных ствалавых клетак . Рэпрадуктыўнае кланаванне мяркуе стварэнне цэлага кланаванага чалавека, а не толькі пэўных клетак або тканін[16] .

Стаўленне да кланавання ў грамадстве

У 2007 годзе Іэну Уілмуту , аднаму са стваральнікаў авечкі Долі , Каралева Вялікабрытаніі Лізавета II завітала рыцарскае званне [17] .

Сфармавалася новая фобія, выпадкі якой сустракаюцца ў псіхіятрыі. Урач-псіхіятр Віктар Яравы ў снежні 2008 года вызначыў новае паняцце падобным расстройствам — біяналізм , страх перад кланаванымі людзьмі, у тым ліку перад іх магчымай перавагай у фізічным, маральным і духоўным развіцці [18] .

Тэма кланавання ў культуры і мастацтве

Абмеркаванне кланавання ў папулярных СМІ часта прадстаўляе гэтую тэму негатыўна. У артыкуле ў « Time » ад 8 лістапада 1993 года кланаванне адлюстроўвалася негатыўна, змяняючы « Стварэнне Адама » Мікеланджэла, каб адлюстроўваць Адама пяццю аднолькавымі рукамі [19] . Выпуск Newsweek ад 10 сакавіка 1997 года таксама раскрытыкаваў этыку кланавання чалавека і ўключаў у сябе графіку, якая паказвае аднолькавых дзяцей у мензурках [20] .

Канцэпцыя кланавання, у прыватнасці, кланавання чалавека, уключае шырокі спектр прац навуковай фантастыкі . Ранняй выдуманай выявай кланавання з'яўляецца «Bokanovsky's Process», які фігуруе ў антыўтапічным рамане Олдаса Хакслі « Аб дзівосны новы свет » 1931 года. Гэты працэс прымяняецца да аплодненых яйкаў чалавека in vitro , у выніку чаго яны распадаюцца на ідэнтычныя генетычныя копіі арыгінала [21] [22] .

Кланаванне людзей з частак цела таксама з'яўляецца распаўсюджанай тэмай у навуковай фантастыцы. Кланаванне асабліва прыкметна ў канвенцыях навуковай фантастыкі, парадыраваных у «Спячым» Вудзі Алена, сюжэт якога засяроджаны вакол спробы кланаваць забітага дыктатара з яго знежывелага носа [23] . У аповядзе Доктара 2008 года « Канец падарожжа » дубляваная версія Дзесятага Доктара самаадвольна вырастае з яго адсечанай рукі, якая была адрэзана ў баі на мячах падчас больш ранняга эпізоду [24] .

Кланаванне з'яўляецца сталай тэмай у шэрагу сучасных навукова-фантастычных фільмаў, пачынальна ад такіх баевікоў, як « Свет юрскага перыяду » (1993), « Чужы: Уваскрашэнне » (1997), « 6-ы дзень » (2000), « Прыстанак зла ». (2002), « Зорныя войны. Эпізод II: Атака клонаў » (2002) і « Востраў » (2005), на камедыі, такія як фільм « Спячы » Вудзі Алена 1973 года [25] .

Глядзіце таксама

Нататкі

  1. de Candolle, А. Слабыя батанічныя Nomenclature прымалі ўдзел у Міжнароднай Botanical Congress held at Paris in August 1867; разам з Historical Introduction and Commentary by Alphonse de Candolle, перакладзены з францускага (англ.) . - London: L. Reeve and Co., 1868. :21, 43
  2. Torrey Botanical Club: Volumes 42-45 (неапр.) // Torreya. - 1942. - Т. 42-45 . - С. 133 .
  3. American Association for the Advancement of Science. Science (неапр.) . - Moses King, 1903. - С. 502-.
  4. Gil, Gideon . Каліфорнія biotech можа быць выканана з чалавечым embryo, але не знікла ў 17 студзеня 2008 года.
  5. 1 2 Halim, N. Extensive New Study Shows abnormalities IN cloned Animals Massachusetts institute of technology (верасень 2002). Дата абарачэння: 31 кастрычніка 2011.
  6. Plus, M. Fetal development . Nlm.nih.gov. Дата абарачэння: 31 кастрычніка 2011.
  7. 1 2 3 Latham, KE Early AND Delayed Aspects Of Nuclear reprogramming during cloning 97, 119-132. Biology of the Cell. Архівавана 2 жніўня 2014 года.
  8. Campbell KH, McWhir J., Ritchie WA, Wilmut I. Шып cloned by nuclear transfer from a cultured cell line (англ.) // Nature : journal. - 1996. - March ( vol. 380 , no. 6569 ). - P. 64-6 . - doi : 10.1038/380064a0 . - PMID 8598906 .
  9. Shukman, David (14 January 2014) China cloning on 'industrial scale' BBC News Science and Environment Retrieved 10 April 2014
  10. Zastrow, Mark. У cloning factory, што ствараюць 500 новых дамоў (англ.) // New Scientist : magazine. - 2016. - 8 February.
  11. Самцы і маткі вогненных мурашак размножваюцца кланаваннем (недаступная спасылка)
  12. Cbio.ru.Малекулярнае кланаванне Архіўная копія ад 28 верасня 2007 на Wayback Machine
  13. MEMBRANA | Сусветныя навіны | Тэрапеўтычнае кланаванне вылечыла мышэй ад хваробы Паркінсана
  14. How Champion-Pony Clones Have Transformed the Game of Polo . Vanity Fair (31 ліпеня 2015). Дата абарачэння: 27 снежня 2015.
  15. WATCH: Scientists clone monkeys з дапамогай Dolly the sheep . Fox61 . fox61 (26 студзеня 2018). Дата абарачэння: 26 студзеня 2018.
  16. Kfoury. Therapeutic cloning: promises and issues (неапр.) // Mcgill J Med. - 2007. - July ( т. 10 , № 2 ). - С. 112-120 . - PMID 18523539 .
  17. http://eternalmind.ru/content/view/1435/2/ (недаступная спасылка)
  18. Біяналізм - страх перад кланаванымі людзьмі [ неаўтарытэтная крыніца? ]
  19. TIME Magazine – US Edition – Vol. 142 No. 19 (8 лістапада 1993). Дата абарачэння: 5 лістапада 2017. Архівавана 5 лістапада 2017 года.
  20. Today The Sheep… (англ.) // Newsweek : magazine. - 1997. - 9 March.
  21. Huxley, Aldous; "Brave New World and Brave New World Revisited"; p. 19; HarperPerennial, 2005.
  22. Bhelkar, Ratnakar D. Science Fiction: Fantasy and Reality (англ.) . - Atlantic Publishers & Dist, 2009. - P. 58. - ISBN 9788126910366 .
  23. Humber, James M.; Almeder, Robert. Human Cloning (англ.) . - Springer Science & Business Media , 1998. - P. 10. - ISBN 9781592592050 .
  24. Lewis, Courtland; Smithka, Paula. What's Continuity without Persistence? // Doctor Who and Philosophy: Bigger on the Inside (англ.) . - Open Court (англ.) , 2010. - P. 32-33. - ISBN 9780812697254 .
  25. planktonrules. Sleeper (1973) . IMDb (17 декабря 1973). Дата абарачэння: 3 мая 2015.

Спасылкі