Большинство клонированных эмбрионов млекопитающих вскоре после имплантации перестают развиваться. Те же, которые доживают до рождения, часто обнаруживают общие аномалии вне зависимости от типа донорских клеток (табл. 22.2). Например, новорожденные клоны часто оказываются «переростками» и обнаруживают увеличенную плаценту; эти симптомы называют Синдромом Крупного Потомства (Large Offspring Syndrome) (Young et al., 1998; Hill et al., 2000; Tanaka et al., 2001). Более того, новорожденные клоны часто страдают респираторным дистрессом и дефектами почек, печени, сердца и мозга. Даже особи, выживающие длительное время, могут обнаруживать аномалии на последующих стадиях жизни. Например, стареющие клонированные мыши часто становятся ожиревшими, у них развиваются серьезные проблемы с иммунитетом или они преждевременно погибают (Ogonuki et al., 2002; Tamashiro et al., 2002). Как схематически представлено на рис. 22.5, две стадии, когда большинство клонов погибают, — это стадия непосредственно после имплантации и при рождении. Эти две стадии являются критичными для развития и могут быть особо чувствительными к ошибочной экспрессии генов (см. ниже). Однако получение взрослых и внешне здоровых клонированных животных было воспринято как доказательство, что пересадка ядер может давать нормальных клонированных животных, хотя и с низкой эффективностью. Важно отметить, что серьезные аномалии у клонированных животных могут часто проявляться лишь при старении животных (Ogonuki et al., 2002; Tamashiro et al., 2002). Стохастическое возникновение заболеваний и других дефектов в более позднем возрасте у многих или даже у большинства взрослых клонов означает, что компенсаторные механизмы, позволяющие клонированным животным выжить, не гарантируют их «нормальность». Скорее, фенотип выживающих клонированных животных оказывается распределенным по широкому спектру, который включает как аномалии, вызывающие внезапную смерть в раннем постнатальном возрасте, так и более легкие аномалии, позволяющие дожить до более преклонного возраста (рис. 22.5). Эти соображения иллюстрируют сложность определения легких дефектов генной экспрессии и подчеркивают необходимость более сложных тест-критериев, таких как тесты на стресс, вызываемый внешними факторами, или поведенческие тесты.
Аномалии, характерные для клонированных животных, не наследуются потомством клонов, показывая, что их причиной являются «эпигенетические», а не генетические отклонения. Это потому, что эпигенетические изменения, в противоположность генетическим, являются обратимыми модификациями ДНК или хроматина, которые «стираются» при прохождении генома через зародышевый путь (Ogonuki et al., 2002; Tamashiro et al., 2002). Таким образом, проблемы, связанные с клонированием, обусловлены ошибочным «эпигенетическим/ геномным репрограммированием» трансплантированного донорского ядра, а не соматическими мутациями, приобретаемыми в соматических донорских клетках.
Рис. 22.5. Выживаемость клонов млекопитающих
Фенотипы клонов распределяются в широком диапазоне аномалий. Большинство клонов погибают на двух определенных стадиях развития — при имплантации и при рождении. Более мелкие аномалии генной экспрессии приводят к заболеваниям и смерти в более позднем возрасте
3.3. Получение клонированных млекопитающих из терминально дифференцированных клеток
Вопрос, уже возникавший в плодотворных экспериментах по клонированию у амфибий, заставлял предполагать наличие обратной зависимости между состоянием клеточной дифференцировки донорского ядра и его способностью направлять развитие после пересадки в яйцеклетку (см. выше и рис. 22.3). Важно было выяснить, влияет ли состояние дифференцировки донорской клетки на эффективность репрограммирования и у млекопитающих. Как показано в табл. 22.2, репрограммирование можно измерить функционально, оценив развитие клонов на нескольких разных уровнях, включая (1) скорость формирования бластоцисты после пересадки ядра в яйцо, (2) долю клонированных эмбрионов, выживающих до рождения или до взрослого состояния после имплантации в матку, и (3) частоту, с которой из клонированных бластоцист, эксплантированных в культуру, можно получить плюрипотентные эмбриональные стволовые (ES) клетки.