Мне посчастливилось тогда довольно часто слушать БН. Он высказывал такие необычные мысли, которые звучали, как фантастика, а ею мы, тогдашняя молодежь, здорово увлекались. Многие идеи БН казались невероятными, и всё-таки они претворялись в жизнь. В связи с этим Инна Моисеевна предложила новое понятие — «вепринцизм» — научные идеи Бориса Вепринцева, которые на первый взгляд кажутся совершенно безумными, но которые обязательно будут реализованы.
Когда-то БН мечтал о том, чтобы воссоздать живого мамонта. Для этого всего-то и надо из размороженных клеток хранящегося в вечной мерзлоте мамонта достать ядро и перенести в яйцеклетку слонихи. А дальше должно пойти развитие. Действительно, таким способом можно было бы вернуть в природу исчезнувшие или исчезающие по вине человека виды. Но пока это не получается. Решение этого вопроса упирается в те же проблемы, что и клонирование млекопитающих, так как в обоих случаях необходимо использовать ядро из соматической клетки взрослого животного, и состояние этого ядра в первую очередь определяет возможность дальнейшего развития. В настоящее время достигнуты большие успехи — яйцеклетки с пересаженным ядром развиваются до стадии бластоцисты, но вот последующее развитие в огромном большинстве случаев не идет.
Для того чтобы понять, почему развитие не идет дальше, вероятно, следует более детально разобраться в нормальном развитии млекопитающих, не подскажет ли оно само, каким способом можно создать новую жизнь, используя генетическую информацию, хранящуюся в ядрах соматических клеток.
То, о чём я буду говорить дальше, большинству слушателей может показаться спорным, но весь этот материал изложен в отечественной и зарубежной научной литературе, только он, образно говоря, «лежит в разных карманах», а я попробовала объединить его в единую схему, и вот что из этого получилось.
При естественном ходе событий развитие начинается с оплодотворения, главным в котором является слияние гаплоидных ядер сперматозоида и яйцеклетки, что приводит к образованию диплоидного ядра зародыша. Затем зародыш из одноклеточного состояния переходит в многоклеточное путем деления клеток и в результате возникает так называемая бластоциста — полый пузырек с тонкой стенкой из одного слоя вытянутых крупных клеток и прикрепленным к ней небольшим внутренним комочком мелких клеток — внутренняя клеточная масса.
До этого момента развитие идет под защитой оболочки оплодотворения. Бластоциста выходит из этой оболочки и внедряется в стенку матки, откуда будет с помощью изменившейся внешней стенки получать питание.
Как известно, эмбриональное развитие заканчивается с выходом развивающегося организма из оболочки оплодотворения и эмбрион превращается в личинку. Следовательно, с выходом бластоцисты из оболочки оплодотворения заканчивается эмбриональное развитие млекопитающих, а бластоциста является личинкой, к тому же паразитической, так как будет питаться за счет своей собственной матери, но именно поэтому, как компромисс, личинку млекопитающих предложено называть несвободной личинкой.
Личиночная стадия нужна для того, чтобы обеспечить дальнейшее развитие организма питательными веществами. В этом назначение и личинки млекопитающих. В самой же
личинке-бластоцисте начинается развитие нового эмбриона. Этот новый эмбрион и превращается потом в плод, а затем в новорожденного детеныша. Формируется этот новый эмбрион в теле личинки из нескольких соматических клеток, т.е. клеток составляющих само тело личинки, а не из половых клеток. Этот процесс образования эмбриона из соматических клеток называется соматическим эмбриогенезом. А соматический эмбриогенез является разновидностью бесполого размножения.
Таким образом, в пренатальном периоде эмбриогенеза млекопитающих есть два эмбриона:
1 — развившийся из оплодотворенной яйцеклетки, и он носит название conceptus, т.е., произошедший от зачатия; и 2 -развившийся из соматических клеток личинки, этот эмбрион называют embryo proper, т.е., собственно эмбрион, который и развивается во взрослую особь.
Следовательно, в онтогенезе млекопитающих сочетаются два способа размножения: половой и бесполый. Все позвоночные животные размножаются только половым способом, более прогрессивным, так как он дает новые сочетания признаков и большое разнообразие новых форм. Вся эволюция построена на половом способе размножения. Зачем же в онтогенез организмов, стоящих на самых высших ступенях эволюционной лестницы, млекопитающих, — «вставлен блок» бесполого размножения? Ведь единственное, что достигается с его помощью, это бесконечное повторение одного и того же организма (вспомним моих, и не только моих, любимых планарий). А это, говоря другими словами, и есть клонирование. «Слово найдено и произнесено». Следовательно, механизм клонирования уже включен в нормальное развитие млекопитающих. И его-то надо изучить.
Во всех случаях, когда развитие идет с использованием личиночной стадии, в ядре яйцеклетки «записаны» две программы развития, которые последовательно осуществляются. Первая программа управляет развитием из яйцеклетки личинки, а вторая — развитием из личинки имаго (взрослой формы). Следует предположить, что при естественном развитии в ядре яйцеклетки млекопитающих есть тоже две программы, которые последовательно реализуются. Хотя можно думать, что даже в норме вторая программа не всегда выполняется и развитие идет только до стадии бластоцисты. Вероятно, с этим связано то, что у женщин в 40% случаев беременность спонтанно прерывается именно на этой стадии.
На сегодняшний день ясно, что используемые для клонирования донорские ядра в результате всех манипуляций с ними репрограммируются в цитоплазме яйцеклетки таким образом, что способны реализовать 1ую программу и обеспечить развитие до бластоцисты. Однако активировать 2ую программу удается далеко не всегда. Какие же есть подходы к решению этой проблемы?
Если «идти по следам овечки Долли», как пишет New Scientist, то, анализируя этот удачный эксперимент, можно сказать следующее: считается, что успех был обеспечен в первую очередь тем, что донорские ядра были взяты от беременной овцы. Источником генетического материала, давшего жизнь Долли, возможно, послужили активизирующиеся в это время стволовые клетки молочной железы. Можно думать, что в организме беременной самки вырабатываются определенные факторы роста, которые влияют на ядра соматических клеток и способствуют их переходу в состояние тотипотентности, тем самым делая их аналогичными ядру зиготы.
Сходные явления происходят у цветковых растений, соматический эмбриогенез которых изучен достаточно хорошо. Здесь следует сказать, что в развитии высших животных и высших растений есть общие, только им присущие черты. Так вот известно, что под действием специфических факторов роста в соматических растительных клетках активизируется генетическая программа, ведущая их по эмбриональному пути, в результате чего из нескольких соматических клеток возникает эмбрион, который развивается в новое растение, полную копию того, из которого были взяты исходные клетки.
Как известно, успешное решение задачи зависит и от выбранного объекта исследования. В отношении поисков факторов роста, активирующих программу соматического эмбриогенеза, наиболее подходящей моделью мог бы служить семиполосный броненосец, обитающий в Южной Америке. У самок в одной бластоцисте всегда образуется 4 группы эмбриогенных клеток, которые дают начало четырем детенышам. Это пример наиболее ярко выраженного соматического эмбриогенеза у млекопитающих.
Когда мы узнаем, какие факторы роста «запускают» эту программу, мы сможем ответить на вопрос, который еще в 1970 году поставила Беатрис Минтц, «Почему лишь в трех клетках внутренней клеточной массы бластоцисты активизируются гены, детерминирующие развитие зародыша?» А ответив на этот вопрос, мы получим в руки инструмент, с помощью которого можно будет так воздействовать на ядро соматических клеток, что они, будучи пересаженными в энуклеированную яйцеклетку, смогут реализовать пробудившиеся в них 1 и 2 программы развития. Тогда клонирование млекопитающих перестанет быть редкой удачей и станет технологией, а мечта Бориса Николаевича получить из яйцеклетки слонихи живого мамонтенка станет реальностью.
Благодарю за внимание!
Н. Сахарова
(Доклад на конференции, посвященной 75-летию Б.Н. Вепринцева.
24 апреля 2003. ИТЭБ РАН. Пущино.)
