Симулятор бога: путь клонирования животных от научных экспериментов до многомиллионной индустрии

Пока общество боится клонирования людей в будущем, бизнесмены уже много лет зарабатывают состояние на неточных копиях животных.

В декабре 2020 года в США родился черноногий хорёк Элизабет Энн – полная генетическая копия самки, умершей 30 лет назад. Появление новой особи вида, который относится к вымирающим с 1960-х годов, и её способность внести генетическое разнообразие с энтузиазмом встретили как учёные, так и зоозащитники, сообщает Tjournal.

За несколько десятков тысяч долларов уже сегодня возможно получить копию любимого кота, собаки или даже лошади. Научные эксперименты 30-летней давности становятся прикладной отраслью с серьёзным потенциалом для всего человечества – от воссоздания исчезнувших видов до лечения редких болезней. Впрочем, и в 21 веке эта тема остаётся противоречивой. Пока одни радуются научным достижениям и мечтают о зоопарке с динозаврами, другие опасаются вмешательства в естественный ход вещей.

Клетка в клетке

Идея клонирования волновала учёных с середины 19 века, особенно когда стали популярными течения философии, согласно которым всё живое наполнено некой нематериальной живительной силой. В её поисках немецкий зоолог Ханс Дриш занимался изучением эмбрионов морских ежей и земноводных. Он разделил оплодотворённую клетку на две части, из которых выросли полноценные особи.

Следующие 20 лет учёные, уже не только в поисках живительной силы, ставили эксперименты над земноводными. В результате они поняли, что на дальнейшее развитие эмбриона влияет техника разделения: морские ежи и земноводные вырастали чаще здоровыми особями чуть меньшего размера, но иногда развитие останавливалось на ранних стадиях. Биологи искали более точный способ разделения клеток.

Прорыв совершил немец Ханс Спеманн, который с помощью тонких волос новорождённой дочери перевязывал гибкие яйца саламандры на разных стадиях деления клеток. У него получилось некоторое время развивать только одну часть яйца, в которой находился эмбрион. Вторая часть оставалась пустой, пока Ханс не ослаблял перевязку, – ядро перемещалась в пустую часть яйца и в нём развивались уже два идентичных эмбриона.

Ханс Спеманн вместе с эмбриологом Хильдой Мангольд не только переносили ядра в «пустые» клетки, но и пересаживали части «взрослых» эмбрионов тритонов особям на самых ранних этапах развития. Так учёные обнаружили, что пересадка ткани кожи на ткани глаза приводят к образованию новых тканей глаза, а не кожи, как считалось ранее.

В 1935 году Спеманн получил Нобелевскую премию за вклад в эмбриологию. Хильда Мангольд погибла за 10 лет до этого из-за несчастного случая, не узнав о признании собственных достижений. Учёные из СССР, США, Европы и Китая усовершенствовали метод, а позже его назвали переносом ядер соматических (любых, кроме половых) клеток. Именно он лёг в основу современного клонирования.

Три поколения мышей и овечка Долли

3 октября 1997 года в Гавайском университете на острове Гонолулу родилась клонированная серая мышь, которую назвали Кумулина. Она прожила значимые для своего вида два года и семь месяцев, оставив после себя здоровое потомство, которое жило в лаборатории долгие годы.

Главным достижением Рюдзо Янагимачи, учёного, возглавлявшего процесс клонирования мыши, стало не только хорошее здоровье Кумулины, но и эффективность процесса. С помощью сверхтонкой иглы учёные ввели ядро соматической клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, которую предварительно лишили ядра, и подсадили суррогатной матери. Процедуру повторили порядка 50 раз, пока не достигли успешного результата, получив самку, а позже и самца.

Кумулина во время символического празднования её второго дня рождения в 1999 году. Фото Джорджа Ли

«Техника Гонолулу» требовала меньше попыток, чем методика, по которой получили Долли годом ранее. Учёные из Шотландии помещали яйцеклетку без ядра рядом с соматической клеткой в особую питательную среду и подавали рязряд тока, вызывая их смешение. Овцу получили только после подсадки соматических клеток в 277 яйцеклеток, из которых сформировалось 28 эмбрионов. В результате выжила только особь 6LL3, которую назвали Долли.

Долли прожила половину от обычной продолжительности жизни овцы. Звучали предположения о преждевременно смерти клона из-за дефектов в генах, но учёные опровергли эти заявления. Фото Бена Кёртиса

Долли была первым животным, клонированным из клеток взрослой особи, а не эмбрионов. Научное сообщество ликовало: клонирование млекопитающих потенциально позволит сохранить вымирающие виды. Католическое большинство Европы восприняло новости с опаской – воспроизведение животных клонированием виделось посягательством на догмы христианства. Учёных, занимавшихся клонированием животных, сравнивали с литературным доктором Франкенштейном, который оживил чудовище из мёртвой материи.

«Это не задевает меня, я нормально сплю по ночам. Я понимаю, что есть люди, которые находят эксперименты оскорбительными. Наша работа не про создание человека. От технологии клонирования животных нет никакой практической пользы в клонировании людей. Когда все поймут это, тогда мы исключим эмоции из обсуждения», – сказал учёный и создатель Долли Иэн Вилмут.

Биологи разных стран продолжили работу, и за последующие 10 лет на свет появились клонированные свиньи, коровы и козы. Впрочем, трудоёмкий процесс клонирования сельскохозяйственных животных стоил дорого – 15 тысяч долларов за корову и четыре тысячи долларов за свинью, что примерно в три раза дороже обычной особи лучшей породы. Из-за сомнительной практической пользы учёные начали думать над копированием домашних питомцев, которые были для многих частью семьи.

Неудачный кот и хорошие собаки

Миллионер Джон Сперлинг, вдохновлённый успехами шотландцев с Долли, вложил почти четыре миллиона долларов в проект, который в будущем позволил бы клонировать его собаку Мисси. Missyplicity Project стартовал в 1998 году под руководством Лу Хоутрона, когда помеси колли и хаски было 11 лет. Работали над проектом частная компания Genetic Saving & Clone и Техасский университет A&M.

Техасцы занялись ответвлением проекта, пытаясь клонировать кошку. В 2001 году родилась СС (Copy Cat), которую получили от одной из восьми беременностей суррогатных матерей-кошек. При этом клон оказался иного окраса и с другими повадками, но генетически идентичен прародителю. Учёные объяснили это процессами в клетках, которые происходят ещё на самых ранних стадиях образования эмбриона.

Первая успешно клонированная кошка СС

Кошка Rainbow, ставшая донором генетического материала для клонирования

СС вместе с суррогатной матерью Allie

Отсутствие внешнего сходства клонированной кошки поставило под сомнение целесообразность клонирования домашних питомцев. Лу Хоутрон позже называл СС катастрофой, поскольку многие потенциальные клиенты разочаровались в эксперименте. Закончив сотрудничество с университетом, компания передала работу над клоном Мисси доктору Тиянгу Шину, уже работавшему в Genetic Saving & Clone, и доктору Хван У Соку из Сеульского национального университета.

В 2005 году, ещё вне проекта Missyplicity Project, родился пёс Snuppy (имя образовано от сокращённого названия университета SNU и слова щенок на английском – puppy). А в 2007 году, через пять лет после смерти Мисси, на свет появились Мира, Чингу и Саранг. Из всех троих и внешне, и по характеру Мира оказалась практически копией Мисси.

К 2008 году, когда все три клона собаки передали заказчику, на проект потратили все деньги, а Хвана У Сока ещё в 2006 году уволили из института за ложь об успехах исследований со стволовыми клетками человека. Ради дополнительного финансирования от государства он подделал результаты, а на полученные деньги закончил клонирование афганской борзой Snuppy.

Первый в мире клонированный пёс. Фото Korea JoongAng Daily

Впрочем, Хван сохранил работу в отрасли, некоторое время занимаясь клонированием свиней и участвуя в проектах с клонами для Genetic Saving & Clone и их преемника BioArts International. Позже он возглавил научное подразделение компании Sooam Biotech Research Foundation, занимающейся клонированием и исследованием стволовых клеток.

«Доктор Хван один из самых дисциплинированных учёных, которых я встречал. Я видел, как его команда извлекла 33 идеальные яйцеклетки и они сделали 32 эмбриона. Это примерно столько, сколько у нас было за весь проект. Хван сделал это за один день. Я бы не хотел извиняться за то, что он делал в прошлом. Для наших клиентов важно работать с лучшим в клонировании собак», – рассказал бизнесмен и руководитель Missyplicity Project Лу Хоутрон.

Пять тысяч подопытных собак за один удачный клон

Опыты с Долли и Мисси показали, что клонировать млекопитающего можно с использованием клеток уже взрослых животных. Проблемой оказалось количество неудачных попыток: зародыши Snuppy подсаживали 123 суррогатным матерям, прежде чем родилась здоровая собака, а недостаток подопытных псов Хоутрон называл одной из причин провала работы в США. При этом часть собак погибли во время имплантации эмбриона или вскоре после неё, поскольку получали сильную гормональную терапию, приводившую к отказу внутренних органов.

Бизнесмен оценивал количество собак у техасцев на уровне 80 особей одновременно, а у корейцев приблизительно в 5000 подопытных. Американцы самостоятельно так и не приблизились к рождению живой собаки, постоянно сталкиваясь с мертворождёнными щенками или гибелью суррогатных матерей. Опыты с другими млекопитающими давали схожий результат.

Свинья по кличке Xena выведена в 2001 году по «технике Гонолулу». Учёным понадобилось подселить 110 эмбрионов двум суррогатным матерям, прежде чем появился живой клон. Фото Денниса Нормайла

В 2003 году учёные техасской компании Viagen начали изучать вымирающие виды с целью клонирования, а в 2016 году подразделение Pets предложило всем желающим клонировать собаку за 50 тысяч долларов или кота за 25 тысяч долларов. Клонирование кошек дешевле, поскольку у них менее сложная репродуктивная система и выше вероятность получить кошку с другим окрасом и характером, что скажется на её внешнем виде.

Хозяин приобретает специальный набор для взятия генетического материала животного и отправляет образцы в Viagen, где клетки замораживают в жидком азоте. Когда клиент решит, что пришло время, компания начинает процесс клонирования по алгоритму выведения Долли. Иногда получаются две одинаковые особи, тогда оба клона передаются хозяину.

В 2018 году Барбара Стрейзенд клонировала умершую собаку Саманту, получив два очень похожих на оригинал клона (на фото по краям, в центре сестра оригинальной собаки). Позже певица призналась, что у клонов совершенно другой характер. Фото из профиля актрисы в Инстаграм

22-летний китаец Хван Ю похоронил своего кота по кличке Чеснок, а через несколько часов прочитал статью о клонировании животных. Позже он выкопал похороненного, упаковал и положил в холодильник, ожидая представителя компании, которая клонирует его питомца. На свет появился очень похожий на Чеснока клон, но у него нет примечательного чёрного пятна на подбородке. Мужчина не скрывал разочарования, но сказал, что понимает ограничения технологии.

Владельцы клонированных животных часто испытывают смешанные чувства по поводу новых питомцев: иногда клоны визуально отличаются незначительно, но характер животного обычно совсем другой. Собаки могут лаять и скулить как оригинальный пёс, но обладают другим темпераментом.

Биоэтики и ветеринары напоминают желающим клонировать любимца о последствиях: для достижения цели могут погибнуть несколько суррогатных матерей, а приюты по всему миру по-прежнему переполнены бездомными животными.

«Мой вопрос к людям, который хотят клонировать животное: вы действительно пытаетесь так отчаянно создать точную копию или всё же у вас была настолько крепкая связь с питомцем, что вы пытаетесь снова получить безусловную любовь и тоже самое по характеру животное?», а – высказалась ветеринар Кэти Нельсон.

Сомнительные результаты клонирования домашних питомцев подталкивают бизнесменов искать новые пути заработка, где количество заказов не зависит от эмоций клиентов. Клонированные лошади для игры в поло не раз помогали выигрывать спортивные состязания, и теперь клиенты заинтересованы в копировании самых эффективных особей своего вида. При этом опытные наездники скептически относятся к клонам, указывая генетику только как один из факторов успеха.

«Не ожидайте, что только из-за генетики известной лошади клон выйдет на ипподром и выиграет всех, как шестилетний жеребец (оптимальный для скачек возраст лошади – прим. TJ). Да, у него есть всё необходимое для победы, но вы должны тренировать его», – считает владелец фермы клонированных лошадей Кэтлин Макналти.

Помимо спортсменов, постоянными заказчиками клонов становятся силовики. Клонированные собаки служат в Китае и Южной Корее. Желая сохранить природные способности животных и сократить время обучения, полиция и вооружённые силы уже несколько лет участвуют в программе клонирования.

Офицеры рассказывают, что щенки очень похожи на прародителей как внешне, так и по повадкам. Опробованные на оригинальных собаках программы дрессуры позволяют усовершенствовать упражнения и существенно быстрее обучать псов новым навыкам.

Офицеры полиции вместе с шестью клонированными щенками. Фото Пекинского муниципального бюро общественной безопасности

Sooam Biotech Research Foundation сотрудничали с Российским военно-историческим сообществом и полицией. Корейцы передали двух кобелей-клонов бельгийского малинуа на службу в МВД Якутии, но собаки не адаптировались к морозу и провалили тренировочные задания.

«Парк юрского периода» пока невозможен

В 2003 году испанские учёные возродили вымершего тремя годами ранее пиренейского козерога. Домашняя коза выносила эмбрион, но новорождённая особь погибла через несколько минут после рождения из-за дефекта лёгких.

Неизвестно, почему и когда возник дефект плода. Домашняя коза хоть и относится к роду горных козлов, но её геном не идентичен козерогу. Кроме того, плод козы может развиваться немного иначе, чем плод пиренейского козерога, и процесс клонирования может остановиться на любом этапе.

По этой же причине пока невозможно возродить популяцию мамонтов. Ближайший родственник вымершего рода – азиатский слон. Учёные получили потенциально пригодные образцы тканей мамонтов, но пока не располагают надёжными инструментами для замены ядра в яйцеклетке и подсадки эмбриона суррогатной матери. А рисковать самками вымирающего вида ради экспериментов не готовы.

Для успешного клонирования важны и индивидуальные особенности клонируемого вида. Козы и собаки выживают чаще, чем кошки и овцы. А успешное клонирование исчезающего вида хорьков в декабре 2020 года научное сообщество считает хоть и закономерной, но большой удачей. Самка привнесёт видовое разнообразие, ведь её прародитель умер уже больше 30 лет назад, что почти в три раза больше средней продолжительности жизни особей своего вида.

Хорёк Элизабет Энн, клонированный специалистами Viagen. Фото Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США

Проблему суррогатных матерей учёные хотят решить стволовыми эмбриональными клетками и трёхмерной печатью. В 2017 году сотрудники Университета Нортуэстерна напечатали синтетические яичники лабораторным мышам, которые позже дали здоровое потомство.

В 2007 году японец Синъя Яманака преобразовал клетки кожи мышей в стволовые клетки, которые превращаются практически в любые ткани организма. Также он открыл программирование клеток, которое вместе с процессом клонирования позволяет выводить генетически модифицированных животных.

Эксперименты на быках вселяют в учёных оптимизм насчёт безопасности процедур генетической модификации и клонирования. Соматическую ткань взрослых самцов изменяют необходимым образом, а затем вводят в яйцеклетку самки методом переноса ядер соматических клеток. Так появляется первый отредактированный бык с нужными свойствами.

Бык с искусственной мутацией (отсутствие рогов) дал здоровое потомства, где сохранилась безрогость. При этом у быков не возникло каких-либо дополнительных негативных мутаций. Иллюстрация Nature Biotechnology

Учёные из Калифорнии добились рождения быка Космо, который даст почти полностью мужское потомство. Американцы предполагают, что даже часть самок будут развиваться по типу самцов. Быки быстрее набирают мышечную массу, а их содержание обходится дешевле.

Редактирование геномов в будущем может позволить найти способ возродить давно вымершие виды, но пока наука приблизилась только к пониманию процессов их исчезновения. За последние 50 лет десятки видов лягушек вымерли из-за грибковой инфекции. Генетические изменения позволят защитить угрожаемые виды, избавив будущие поколения на клеточном уровне.

Безопасно, но не совсем

С самого начала экспериментов клонирование животных вызывало споры в обществе. Радикальные зоозащитники осуждают эксперименты, аргументируя это риском как для суррогатных матерей, так и теоретическим нанесением вреда эмбрионам. Они говорят о потенциальном вреде скрещивания клонированных и модифицированных животных, так как учёные пока не до конца выяснили влияние клонирования на последующие поколения.

Несмотря на всю неопределённость, в 2008 году FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) США признали безопасным мясо и молоко клонированных сельскохозяйственных животных. Тем не менее, отрасль достаточно сильно регулируется правительством, и эксперименты с модифицированными быками проводились, чтобы показать отсутствие негативных эффектов клонирования.

В 2015 году власти Евросоюза со второй попытки запретили разведение клонированных сельскохозяйственных животных и импорт мяса клонов. Их исследования показали, что клоны чаще страдают от заболеваний, что противоречит европейской сельскохозяйственной модели, где качеству продукции отводится ведущая роль.

В России отрасль клонирования животных практически не существует: только в 2020 году учёные сообщили об успешном самостоятельном клонировании телёнка. Роль страны в проекте по клонированию мамонтов весьма ограничена: пригодные для экспериментов останки чаще всего находят в Ямало-Ненецком автономном округе и Якутии, где их сохранность обеспечивает холодный климата, а работают с ДНК в основном японские и шведские учёные.

Китай поддерживает клонирование: на фото генетически модифицированная корова Ню-Ню со своим здоровым телёнком. Теоретически клонирование мясных пород быков решает проблему с едой тысяч китайцев. Фото Alamy

Отрасль клонирования способствует росту рынка производителей искусственного мяса, на которую не распространяется запрет клонирования. В декабре 2020 года власти Сингапура одобрили мясные байтсы американской компании Eat Just. Производитель использует специальные биореакторы, где смешиваются растительные компоненты с белком, полученном из фетальной бычьей сыворотки (часть крови бычьего плода). Мясо пока не попало в рестораны из-за дороговизны – бургер стоит примерно на 25% больше, но компания активно продвигает продукт на рынке.

Быть лучшим человеком

Этический аспект клонирования животных поднимается каждый раз, когда учёные объявляют о новых достижениях. Биоэтика рассматривает в первую очередь страдания суррогатных матерей и потенциал исследований клонирования млекопитающих для клонирования человека. Несмотря на то, что сейчас требуется значительно меньше подсадок яйцеклеток с заменённым ядром, истинные масштабы мертворождения клонов и смерти матерей неизвестны.

Протесты в 2002 году около офиса калифорнийской компании Geron Corportaion, которая работает над лекарствами для лечения онкологии из стволовых клеток, получаемых из человеческих эмбрионов. Фото Getty

В 2005 году ООН приняла резолюцию, запрещающую клонирование человеческой особи. В некоторых странах, включая Россию, эксперименты с клонированием человеческих клеток запрещены полностью и бессрочно. Тем не менее, учёные регулярно работают с эмбриональными стволовыми клетками, которые получают из оставшихся от ЭКО-процедур эмбрионов. При этом зародыш даже теоретически не может что-то ощущать – забор производится у пятидневного эмбриона, который представляет собой шар из клеток (бластоцисту).

Фактически в мире действует запрет на перенос ядер человеческих соматических клеток, но основной проблемой в клонировании человека считается даже не юридический аспект. Только в 2018 году в Китае клонировали яванских макак, геном которых максимально похож на человеческий. ДНК приматов существенно отличается в деталях, поэтому «метод овечки Долли» сработал только после точечного программирования клеток.

79 эмбрионов подсадили суррогатными матерям-обезьянам. Из них получилось только шесть беременностей и две новорождённые макаки. В альтернативном эксперименте, где для подсадки использовались клетки той же особи, у которой брали яйцеклетки, тоже родилось два детёныша, но оба быстро погибли от врождённых дефектов развития.

Учёные отмечают, что эксперименты с женщинами, которым будут подсаживать эмбрионы в таких количествах, просто немыслимы. Теоретически сначала должны создать идеального клона, который с большой вероятностью приживётся, но это невозможно без экспериментов. Поэтому пока в клонировании человека и его клеток наука развивается в так называемом терапевтическом клонировании. Учёные научились получать стволовые клетки из крови и кожи взрослых, перепрограммировать их и воссоздавать из них молодые стволовые клетки.

В перспективе такие исследования человеческих клеток могут привести к созданию лекарств от некоторых видов онкологии, болезни Альцгеймера и других серьёзных недугов. Но пока учёные пытаются убедить обывателей в отсутствии планов клонирования человека и безопасности копирования животных. Впрочем, часть из них уже давно переступила этическую черту заработка на питомцах, а богачи иногда задумываются о клоне человека.

«Честно говоря, мы иногда получаем запросы на клонирование человека. Я категорически против подобного, как и вся моя команда. Моё мнение, что это экстремально незаконно, но по-человечески я иногда немного сочувствую таким запросам. Но если мы нарушим этические принципы, то никто не остановит эту технологию. Мы должны придерживаться этической основы», – уверен учёный, научный руководитель Sooam Biotech Research Foundation Хван У Сок.

Статья создана участником Лиги авторов.