КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ Естественное клонирование Партеногенез от

КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ

Естественное клонирование

Партеногенез (от др. -греч. παρθένος — дева, девица, девушка и γένεσις — возникновение, зарождение) • Потомство (клоны) развивается из неоплодотворенной женской гаметы (яйцеклетки). • Процесс широко распространен среди насекомых (пчелы, муравьи, тли, тихоходки и др. ). • Клонирование тутового шелкопряда (работы академика Струнникова В. А. ) Представитель вида малых огненных муравьёв

Партеногенез у позвоночных Некоторые виды рыб, земноводных, птиц (в том числе кур), скальные ящерицы, комодские вараны. В центре вид Cnemidophorus neomexicanus самка, которая приносит потомство с помощью партеногенеза; по обе стороны два вида особей: C. inornatus слева и C. tigris справа, скрещенные в процессе естественной гибридизации, в результате чего образовался вид C. neomexicanus.

Беспозвоночные Регенерация морской звезды Почкование у пресноводной гидры (Hydra oligactis)

Человек • естественные клоны — монозиготные близнецы.

Развитие организма и дифференциация клетки А: нормальное развитие человека из оплодотворенной яйцеклетки до взрослого организма иллюстрирует идею однонаправленного процесса развития. Б: Иллюстрация Конрада Уэддингтона (Conrad Hal Waddington) для процесса клеточной дифференциации. Путь «обратно» для клетки невозможен или сильно затруднен.

История клонирование животных • 1901 г. Ханс Шпеман (Hans Spemann) разделил двухклеточный зародыш саламандры на две части, каждая из которых развилась в полноценный организм. • 1914 г. Ханс Шпеман - первые опыты по пересадке ядра из одной клетки в другую. • 1938 г. Ханс Шпеман (Hans Spemann) – предположение о возможности пересадки ядра одной клетки в безъядерную яйцеклетку - так была заложена теоретическая основа последующих экспериментов по клонированию животных.

• 1948 г. - Г. В. Лопашов году открыл способ клонирования лягушки путем трансплантации ядер. • 1950 -е годы XX в. американские эмбриологи Р. Бриггс (Robert Briggs) и Т. Кинг (Thomas J. King) - использовали технологию переноса ядра эмбриональной клетки лягушки Rana pipiens в неоплодотворенную икринку, ядро которой предварительно разрушали и получили клоны эмбрионов на разных стадиях развития. • 1958 г. Джон Гёрдон (John Gurdon) – клонирование шпорцевой лягушки Xenopus laevis методом трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные (лишенные ядра) ооциты.

Перепрограммирование ядра клетки эпителия лягушки. Разрушение ядра икринки лягушки (1), пересадка туда ядра, полученное из эпителия головастика (2). Несколько клеток развились в головастиков и затем — во взрослых лягушек (3). Более поздние исследования привели к клонированию млекопитающих (4).

Клонирование млекопитающих • 1984 г. , 1986 г. Стин Вилладсен (Steen Willadsen) клонировал овцу, корову из эмбриональных клеток. • 1995 Ян Уилмут (Ian Wilmut) и Кэйтт Кэмпбелл (Keith Campbell) с помощью генетического материала двух изолированных эмбрионов успешно клонировали овец и получили клон овец - 5 идентичных животных, донорами ядер которых была культура эмбриональных клеток. • 1996 г. Ян Уилмут (Ian Wilmut) и Кэйтт Кэмпбелл (Keith Campbell эксперимент по клонированию животного из соматических клеткок взрослой особи, в результате которого 5 июля 1996 г. на свет появилась овца Долли. Wilmut, I. , Schnieke, A. E. , Mc. Whir, J. , Kind, A. J. , Campbell, K. H. S. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells Nature, 1997 issue 6619 pages 810— 813.

Злектрический ток Принцип получения клона млекопитающих, использованный в эксперименте Яна Вильмута (Ian Wilmut) и Кита Кэмпбелла (Keith Campbell). Цитоплазма яйцеклетки и клетки донора окрашены в разные цвета.

овца породы Шотландская черномордая

Овечка Долли с суррогатной матерью

Чучело Долли в Королевском музее Шотландии (Royal Museum of Scotland)

Схема эксперимента Риузо Янагимачи (Riuzo Ianagimachi ), Университет Гонолулу, США.

Репродуктивное клонирование • для воссоздания исчезнувших или для сохранения редких видов животных. • 2001 г. ученые из компании Advanced Cell Technology, Inc. объявили о рождении быка-гаура по кличке Ноа – перспектива спасения исчезающих видов животных путем клонирования. Теленок быка гаура, полученный путем клонирования

• 2004 г. - бантенги (дикие быки, обитавшие в Юго. Восточной Азии), клонированы из клеток животных, умерших более 20 лет назад (компания Advanced Cell Technology). • 2009 г. в Испании родился клонированный детеныш вымершего подвида пиренейского горного козла букардо (Capra pyrenaica). • Клонирование 3 африканских диких кошек из замороженных эмбрионов.

• 2004 г. - бантенги (дикие быки, обитавшие в Юго. Восточной Азии), клонированы из клеток животных, умерших более 20 лет назад (компания Advanced Cell Technology). • 2009 г. в Испании родился клонированный детеныш вымершего подвида пиренейского горного козла букардо (Capra pyrenaica). • Клонирование 3 африканских диких кошек из замороженных эмбрионов.

Дифференцировка в процессе развития эмбриона

Способ перепрограммирования специализированной клетки в стволовую. (1) Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) с коллегами установили, что всего четыре гена (Myc, Oct 3/4, Sox 2 и Klf 4) могут преобразить фибробласт, вернув его в состояние плюрипотентности (2). Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки ИПСК (induced pluripotent stem cells, i. PSC или i. PS) (3) могут давать начало тератомам, что используется как маркер плюрипотентной клетки, а также использоваться в технологии получения химерных мышей.

Колонии человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, полученные из клеток кожи. Изображение: William Collins, Gladstone Institutes.

ИПСК в медицине. Из тканей пациентов, страдающих различными заболеваниями, можно выделить соответствующие клетки и превратить их в ИПСК. Колонии этих клеток можно дифференцировать в другие типы клеток и использовать их в лечении, или же изучать на них болезнь и действие лекарств.

Генная терапия • Известно ~ 5000 наследственных заболеваний человека. • 5 -5, 5% новорожденных (ежегодно до 7, 5 млн. детей по всему миру) с наследственными заболеваниями. • Рекомбинантные ДНК, содержащие неповрежденную копию мутантного участка ДНК и введенные в клетки нового хозяина, смогут заменить поврежденный ген, направляя синтез недостающего продукта, или же заставят работать имеющийся у хозяина, но выключенный ген.

Генотерапия способом ex vivo.

Гены можно вводить в : • половые клетки (сперматозоиды или яйцеклетки), • • клетки эмбриона на ранних стадиях развития , • соматические клетки Cпособы доставки ДНК в клетки: • биолистика • с липосомами • вирусные векторы

Генная терапия • 1990 г - наследственный иммуннодефицит, обусловленный мутацией в гене аденозиндезаминазы (ADA). • В 1997 г. число допущенных к клиническим испытаниям протоколов генотерапии уже составляло 175, более 2000 пациентов приняли участие в их реализаци. • Введение гена, кодирующего тот или иной фактор свертывания крови, может спасать больных, страдающих одной из форм гемофилии. • Муковисцидоз - заболевание легких- дефектный ген, кодирующий белок-регулятор трансмембранной проводимости. • Онкологические заболевания

• Результаты исследований ученых из Университета Медицины и Стоматологии при Школе Остеопатической Медицины Нью-Джерси (University of Medicine and Dentistry of New Jersey-School of Osteopathic Medicine, UMDNJ-SOM, США) безопасность и эффективность применения генной терапии с использованием о вирусного вектора для лечения детей с нейродегенеративным заболеванием - с болезнью Канавана.

http: //cbio. ru/ Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология»

1. Какое свойство клеток растений лежит в основе метода клонального микроразмножения? 2. Функции фитогормонов, используемых при клональном микроразмножении. 3. Какие методы переноса ДНК наиболее часто используются для переноса ДНК при получении трансгенных растений?

Схема получения клонированной лягушки (эксперименты Джона Гердона)

Эмбриональные стволовые клетки человека в клеточной культуре