Хелло, Долли: как на самом деле начиналась эра биотехнологий?

В начале была мышь 

Самые первые опыты по клонированию были предприняты в СССР еще в конце 1940-х годов. Советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал тогда уникальный метод пересадки ядер в яйцеклетки лягушки.

По сути дела, Лопашов претворил в жизнь замысел немецкого эмбриолога, нобелевского лауреата Ханса Шпемана, который еще в 1938 году задумал совершенно фантастический эксперимент с клонированием тритонов. Он собирался взять ядро соматической клетки и перенести его в яйцеклетку с удаленным ядром. Однако в то время не была отработана техника энуклеации — удаления ядра. И не существовало методики переноса донорских ядер.

В июне 1948 года Лопашов отправил статью с результатами своих экспериментов в «Журнал общей биологии». Но опубликовать ее не успели: помешала печально известная сессия ВАСХНИЛ, на которой генетика была объявлена лженаукой.

Запрет с темы клонирования был снят только в 1970-е годы, когда закончился период «лысенковщины». Академия наук даже выделила деньги (не очень большие) на эксперименты по клонированию млекопитающих. Но и без того скудный денежный ручеек быстро иссяк. Фундаментальные исследования требовали времени, а государству нужен был моментальный результат. Однако остались ученые, которые продолжили заниматься клонированием на голом энтузиазме, ради собственного интереса.

Путь к успеху был долгим. Первое рабочее совещание по генетической инженерии состоялось 4 мая 1972 года, а первое клонированное животное появилось на свет в начале 1986 года.

В переводе с греческого «клон» (klon) — это веточка или черенок. Клонирование — получение генетически идентичных живых организмов бесполым путем. Этот биотехнологический способ принципиально отличается от искусственного оплодотворения. При искусственном оплодотворении in vitro, то есть в пробирке, соединяются две половые клетки: мужская и женская. При клонировании в яйцеклетку с удаленным ядром пересаживается ядро другой клетки. Пол так называемого ядерного донора при этом не имеет значения.

Мышь Машка родилась в пущинском Институте биологической физики АН СССР. Она была представительницей лабораторной линии мышей-альбиносов CBWA. У Машки было три мамы: от первой взяли яйцеклетку, от второй — клеточное ядро, третья мама выносила и родила Машку. А создателями первого в мире клонированного млекопитающего были физиолог Левон Михайлович Чайлахян, биофизики Борис Николаевич Вепринцев, Татьяна Свиридова-Чайлахян и Владимир Афанасьевич Никитин.

Чайлахян в то время заведовал Лабораторией информационных процессов в живых системах в Институте проблем передачи информации АН СССР. Вепринцев возглавлял в пущинском институте лабораторию биофизики нервной клетки. Тема клонирования животных интересовала его с точки зрения сохранения исчезающих видов.

Результаты экспериментов советские исследователи опубликовали в пятом выпуске академического журнала «Биофизика». Статья называлась «Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии». В ней, в частности, была подробно описана методика опытов, вплоть до конструкции микропипеток и микроприсосок, которыми извлекались клеточные ядра, и конструкции электродов, через которые подавались импульсы тока.

В предисловии авторы написали: «Сейчас мы являемся свидетелями того, что достаточно простой физический прием, при котором используется непосредственное воздействие электрического тока на клеточные структуры и который приводит к слиянию клеток, может существенно повлиять на дальнейшее развитие работ в области клеточной инженерии, и в первую очередь способствовать усилению работ по реконструкции клеток. Таким образом, электробиологические подходы могут оказать существенное влияние на развитие областей клеточной биологии, казалось бы, весьма далеких от нее».

После первого в мире удачного эксперимента по клонированию млекопитающих Чайлахян обратился с официальным письмом к вице-президенту Академии наук. В письме было сказано о необходимости развития в нашей стране исследований в области клонирования и о том, что Левон Михайлович готов возглавить группу специалистов на общественных началах. Однако Академия наук ему в этом отказала. Работы мирового уровня не получили своего продолжения и фактически были полностью свернуты в 1987 году.

Западный научный мир ничего о прорыве советских ученых не узнал. Публикацию на русском языке вполне ожидаемо никто не заметил.

Профессор Вепринцев, правда, попытался опубликовать результаты их совместной работы в престижном научном журнале Nature, но его знакомый британский ученый и член редколлегии журнала, которому Вепринцев отправил статью, никак не отреагировал на сообщение наших биологов.

Бедный ягненок

А через десять лет случилась Долли. И тот же Nature назвал Долли первым клонированным млекопитающим, научной сенсацией и новой эрой биотехнологий…

Фото "Нью-Йорк таймс" - ИТАР-ТАСС. Овечка Долли родила трех ягнят. 

Овечка Долли появилась на свет 5 июля 1996 года в Рослинском институте города Эдинбурга. Новорожденному ягненку под кодовым номером 6ЛЛ3 дали имя Долли — в честь певицы Долли Партон.

Долли, как и пущинская Машка, тоже была безотцовщиной. И у нее тоже было три мамы. От первой мамы породы Scottish Blackface (шотландская черномордая) взяли яйцеклетку. От второй мамы породы Finn Dorset было получено клеточное ядро. Третья мама выносила и родила будущую знаменитость. Долли была точной генетической копией второй мамы. А схема эксперимента, в результате которого на свет появилось это чудо, до мелочей совпадала со схемой эксперимента советских ученых. Первый электроразряд применялся для слияния яйцеклетки и донорского ядра, второй — для запуска дробления клетки.

Своим появлением на свет Долли была обязана группе ученых-эмбриологов, которую возглавляли Ян Вилмут и Кит Кэмпбелл . И, кстати, Долли была отнюдь не первым удачным экспериментом Рослинской группы.

Совместная работа Яна Вилмута и Кита Кэмпбелла началась еще в 1990 году. Тогда Вилмут, уже будучи профессором Рослинского института, привлек к исследованиям 36-летнего английского эмбриолога Кэмпбелла, работавшего в Кембридже. В 1995 году им удалось клонировать из эмбриональных клеток двух уэльских горных овец Меган и Морэг. И в этой работе, как позже в случае с Долли, Вилмут и Кэмпбелл использовали метод электростимуляции.

К слову говоря, Ян Вилмут до сих пор считается автором этого метода и даже получил патент «на метод слияния и клонирования химерных искусственных зародышевых клеток».

Рождение Долли шотландские ученые держали в секрете почти восемь месяцев. Мир узнал про нее только 27 февраля 1997 года.

Долли Партон в фильме "Вряд ли это ангел" (1996). Автор: imago stock&people

Сразу же после появления сенсационной публикации в Nature Левон Чайлахян, ставший к тому времени директором пущинского Института теоретической и экспериментальной биофизики, поднял вопрос о нашем приоритете в исследованиях по клонированию млекопитающих, в частности метода электростимуляции для слияния клеток. Но Академия наук по неизвестным причинам в битву за приоритет вступать отказалась.

Вопрос о приоритете российских ученых в деле клонирования млекопитающих за эти годы поднимался неоднократно. К сожалению, дальше обсуждения в прессе дело не шло. В одной из таких полемических статей было высказано предположение, что российская наука не может претендовать на приоритет, поскольку мышь Машка и овечка Долли — открытия разного масштаба.

Почему разного? Ведь в обоих случаях клон был получен методом клеточной инженерии. В обоих исследователи создавали жизнь из двух донорских клеток, путем их слияния, а не оплодотворения.

Дело в том, какие именно клетки ученые использовали в своих экспериментах.

Организм любого живого существа состоит из двух типов клеток: половых и соматических.

Половые клетки, объединившись, способны дать начало целому организму. Они тотипотентны, что значит «всемогущи».

Соматические клетки участвуют в формировании тканей организма, у каждой из соматических клеток есть своя узкая специализация.

В каждой соматической клетке содержится определенный набор хромосом. Например, в соматических клетках человека их 23 пары, в клетках овцы 54 хромосомы, или 27 пар, в клетках мыши 40 хромосом, или 20 пар. А в половых клетках всех живых организмов содержится только половинный набор хромосом. Когда две половые клетки объединяются, «комплект» становится полным.

Клетки эмбрионов всех живых существ на первом этапе еще владеют всей генетической информацией и являются всемогущими. Но по мере роста эмбриона клетки становятся специализированными, в них отключаются все лишние функции.

Чудо сотворения овечки Долли состояло в том, что ее клонировали из соматических клеток. А наша мышь Машка была создана из эмбриональных клеток.

Академик Рэм Викторович Петров писал об этом:

«В случае с Долли произошла поразительная вещь, которую никто пока до конца не объяснил. Когда ДНК из взрослой специализированной клетки переместили в яйцеклетку, все гены вновь включились. Часы программы установились на ноль. Создались условия для развития эмбриона».

Кстати, своих первых овечек Вилмут и Кэмпбелл тоже конструировали из эмбриональных клеток, поэтому не стали широко освещать этот успех, посчитав его подготовкой к чистому эксперименту.

Но так ли уж чист был эксперимент с Долли?

Когда российские ученые отстаивали приоритет в деле клонирования млекопитающих, они пытались обратить внимание научного сообщества на некоторые детали эксперимента шотландцев, оставшиеся «за кадром». На то, например, что генетический материал для Долли был выделен из «эпителия молочной железы сукотной овцы». Проще говоря, вторая мама Долли была беременной. А при беременности некоторое количество фетальных клеток — стволовых клеток зародыша — попадает в систему циркуляции крови и, соответственно, разносится по всему организму млекопитающего. Фетальные клетки, конечно же, не «всемогущие», но могут трансформироваться в разные типы клеток.

Кроме того, на момент начала эксперимента вторая мама Долли уже три года, как находилась в ином мире, и ее клетки хранились в жидком азоте.

Было ли это случайной накладкой в работе рослинских ученых или умышленной подтасовкой хода эксперимента — неизвестно.

Так или иначе, успех шотландских ученых стал мировой сенсацией, Долли по-прежнему считается первым клонированным млекопитающим, а Ян Вилмут — автором метода электростимулируемого слияния клеток.

Можно ли спустя четверть века попытаться что-то изменить и добиться признания приоритета российских ученых, пусть не в деле клонирования, но хотя бы в изобретении метода электростимулируемого слияния клеток?

Установление приоритета изобретения определяется по дате подачи заявки в патентное ведомство: кто первый оформил и подал патентную заявку, того и тапки. И здесь, к сожалению, закон на стороне шотландцев.

Но приоритет научного открытия устанавливается по дате первой публикации. И здесь первенство пущинских биофизиков в открытии метода электростимулируемого слияния клеток невозможно оспорить. Первая публикация появилась в 1987 году.

Другой вопрос, нужно ли что-то менять в этой ситуации. Наверное, нужно. Хотя бы ради восстановления справедливости. 

Автор: Марина Собе-Панек