Более ли уроков от овцы Долли — действительно ли клон рождается с нулевым возрастом?
В 1997 году биологи Кит Кэмпбелл, Ян Вилмут и их коллеги представили миру овцу Долли. Это был не просто ягненок, а клон. Вместо того чтобы быть созданной из сперматозоида и яйцеклетки, она произошла из клетки молочной железы другой, уже неживой, шестилетней овцы породы Финн Дорсет.
С ее рождением началась научная и общественная революция. Некоторые видные ученые выражали сомнения, но были клонированы и другие животные: сначала лабораторная мышь, затем коровы, козы, свиньи, лошади, даже собаки, хорьки и верблюды. К началу 2000-х вопрос был решен: Долли была реальной, и клонирование взрослых особей возможно.
Последствия клонирования животных для общества были очевидны с самого начала. Наша развивающаяся способность перепрограммировать взрослые, уже специализированные клетки и заново запускать их развитие может однажды стать ключом к созданию клеток и органов, совместимых с иммунной системой каждого отдельного пациента.
Но как-то упускался из виду тот факт, что клон был рожден — в день ноль — из клетки другого животного, которому было шесть лет. Исследователи последние 20 лет пытались разгадать тайну того, как стареют клоны. Какого возраста, биологически, эти животные, рожденные из клеток других взрослых животных?
Десятилетия исследований клонирования
Долли стала мировой знаменитостью, но она не была первым позвоночным, клонированным из клетки, взятой из тела другого животного. В 1962 году биолог развития Джон Гёрдон клонировал первое взрослое животное, взяв клетку из кишечника одной лягушки и введя ее в яйцеклетку другой. Работа Гёрдона не осталась незамеченной — в 2012 году он получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Но именно Долли захватила наше воображение. Было ли это потому, что она была теплокровным млекопитающим, гораздо более близким к человеку? Если это можно сделать с овцой, то можно и с нами!
Долли, наряду с лягушками Гёрдона 35-летней давности и всеми другими экспериментами, перенаправила наши научные исследования. Было удивительно видеть, как дифференцированная клетка — взрослая клетка, специализированная для своей конкретной работы — превращается в эмбриональную, способную дать начало всем другим клеткам нормального организма. Мы, исследователи, задавались вопросом, можем ли мы пойти дальше: можем ли мы в лаборатории сделать взрослую клетку снова недифференцированной, без необходимости создавать клонированный эмбрион?
Через десять лет после объявления о Долли команда исследователя стволовых клеток Синъи Яманаки сделала именно это. Он стал со-лауреатом Нобелевской премии вместе с Гёрдоном за демонстрацию того, что зрелые клетки можно перепрограммировать в плюрипотентные: способные развиться в любую специализированную взрослую клетку.
Теперь у нас есть возможность создавать индивидуальные замещающие клетки — потенциально любого типа — для замены тканей, поврежденных из-за травм, генетических нарушений и дегенерации. Не только клетки; вскоре мы, возможно, сможем выращивать собственные органы в организме нечеловеческого хозяина, готовые к трансплантации, когда это необходимо.
Если Долли была ответственна за запуск событий, которые привели к новым методам создания полностью совместимых клеток и органов, то ее наследием станет улучшение здоровья практически всех людей на планете. И все же я убежден, что впереди нас ждет нечто еще лучшее.
Секреты Долли все еще раскрываются
Зимой 2013 года я ехал по проселочной дороге в Ноттингемшире. Вопреки живописному пейзажу, я был в мрачном настроении; я направлялся к семье Кита Кэмпбелла после его внезапной смерти несколькими неделями ранее. Кит был умным, веселым, любящим другом, который вместе с Яном Вилмутом и коллегами из Рослинского института подарил нам Долли 15 лет назад. Мы познакомились на конференции в начале 1990-х, когда оба были начинающими учеными, экспериментировавшими с клонированием — Кит с овцами, я с коровами. Будучи экстравертом по натуре, он быстро очаровал меня своим остроумием, самоиронией и непрекращающейся болтовней с густым акцентом Уэст-Мидлендса. Наша дружба, начавшаяся тогда, продолжалась до его смерти.
Когда я постучал в дверь его уютного фермерского дома, я планировал остаться всего на несколько минут, выразить соболезнования его жене и уйти. Пять часов и несколько пинт Гиннесса спустя я ушел, чувствуя благодарность. Кит умел так действовать на людей, но на этот раз говорил не он, а его последняя работа. Потому что его жена очень щедро рассказала мне о проекте, над которым Кит работал в момент смерти. Я не мог скрыть своего волнения: возможно ли, что спустя 20 лет самый поразительный аспект наследия Долли еще не был раскрыт?
Видите ли, когда Долли была клонирована, для ее создания использовали клетку шестилетней овцы. И она умерла в возрасте шести с половиной лет — преждевременная смерть для породы, живущей в среднем девять лет и более. Люди предположили, что потомок, клонированный от взрослой особи, начинает жизнь с возрастным недостатком; вместо того чтобы быть истинно «новорожденным», казалось, что внутренний возраст клона будет более продвинутым, чем предполагает продолжительность его собственной жизни. Так возникло представление, что биологический и хронологический возраст клонов не синхронизированы, и что «клонированные животные умрут молодыми».
Некоторые из нас были убеждены, что если процедура клонирования выполнена правильно, биологические часы должны быть сброшены — новорожденный клон действительно начнет с нуля. Мы очень усердно работали, чтобы доказать свою точку зрения. Нас не убедил единичный анализ ДНК Долли, показавший слегка укороченные теломеры — повторяющиеся последовательности ДНК на концах хромосом, которые «отсчитывают», сколько раз клетка делилась. Мы представили убедительные научные доказательства того, что клонированные коровы имеют все те же молекулярные признаки старения, что и неклоны, что предсказывает нормальную продолжительность жизни. Другие показали то же самое на клонированных мышах. Но мы не могли игнорировать отчеты коллег, интерпретировавших биологические признаки у клонированных животных как свидетельство неполного сброса биологических часов. Так что вердикт был не вынесен.
Исследования старения очень сложны, потому что есть только две точки данных, которые действительно имеют значение: дата рождения и дата смерти. Если вы хотите знать продолжительность жизни особи, вы должны дождаться ее естественной смерти. Я и не подозревал, что именно этим Кит и занимался в 2012 году.
В ту субботу днем в доме Кита в Ноттингеме я увидел фотографию животных из его последнего исследования: несколько клонированных Долли, все намного старше Долли на момент ее смерти, и они выглядели прекрасно. Я был поражен.
Данные были конфиденциальными, поэтому мне пришлось молчать до конца прошлого года, когда работа была опубликована посмертно. Соавторы Кита скромно заявили: «Для тех клонов, которые выживают за перинатальный период […] формирующийся консенсус, подтверждаемый текущими данными, заключается в том, что они здоровы и, кажется, стареют нормально».
Эти выводы стали еще более актуальными, когда в декабре прошлого года исследователи из Института Скриппса обнаружили, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, перепрограммированные с использованием «факторов Яманаки», сохраняют эпигенетическую сигнатуру старения донора. Другими словами, использование этих четырех генов для попытки перепрограммировать клетки, по-видимому, не сбрасывает биологические часы.
Новые Долли теперь говорят нам, что если мы возьмем клетку от животного любого возраста и введем ее ядро в неоплодотворенную зрелую яйцеклетку, мы можем получить особь, рожденную с полностью восстановленной продолжительностью жизни. Они подтвердили, что все признаки биологического и хронологического возраста совпадают у клонированных и неклонированных овец.
Похоже, в яйцеклетках существует естественный встроенный механизм, способный омолодить клетку. Мы еще не знаем, что это такое, но он существует. Наша группа, как и другие, усердно работает, и как только кто-то его найдет, самое удивительное наследие Долли будет реализовано.