Энциклопедия проекта «Эмбрио»

Запись и контекстуализация науки об эмбрионах, развитии и размножении.

Меню

Ядерная трансплантация

Автор: Шон Комер
Опубликовано: 14 июня 2011 г.
Ключевые слова: ядерная трансплантация
Ядерная трансплантация

Ядерная трансплантация — это метод, при котором ядро ​​донорской клетки перемещается в клетку-мишень, ядро ​​которой было удалено (энуклеировано). Трансплантация ядер позволила эмбриологам-экспериментаторам манипулировать развитием организма и изучить способность ядра управлять развитием. Трансплантацию ядер, как ее сначала называли, позже стали называть соматическим переносом ядер или клонированием.

Ив Делаж впервые написал о ядерной трансплантации в 1895 году, предположив, что если заменить ядро ​​яйцеклетки ядром другой яйцеклетки, произойдет полное развитие.Позже, в 1938 году, Ганс Шпеманн предложил эксперимент, в котором с помощью еще не доступных ему технологий можно было удалить ядро ​​яйцеклетки и заменить его другим ядром, извлеченным из развитой клетки. Томас Кинг и Роберт Бриггс были первыми, кто провел экспериментальную ядерную трансплантацию. Этот метод вскоре был использован Джоном Гердоном и в конечном итоге привел к созданию первого клона млекопитающего, овечки Долли, созданной Яном Уилмутом в 1996 году.

Спустя почти пятнадцать лет после того, как Шпеманн написал о возможности трансплантации ядер, Бриггс и Кинг использовали северных леопардовых лягушек (Рана пипиенс), провел первый эксперимент по ядерной трансплантации. Они пересадили ядро ​​от эмбриона ранней стадии в неоплодотворенную яйцеклетку, которая была энуклеирована. Яйцеклетку прокалывали чистой стеклянной иглой, чтобы вызвать реакцию, подобную оплодотворению. Искусственная активация оплодотворения позволила извлечь ядерный материал внутри, а также активировать яйцеклетку-хозяина. Тем временем ядро ​​донорской клетки извлекали, а затем вставляли в только что энуклеированную и активированную яйцеклетку. Этот процесс вызвал развитие яйцеклетки-хозяина в соответствии с инструкциями вновь вставленного ядра, что привело к образованию организма с тем же генетическим материалом, что и донорская клетка, или клону.

Бриггс и Кинг продолжали исследовать потенциал дифференцированных клеток на протяжении 1950-х годов. Они обнаружили, что если донорское ядро ​​было извлечено на более позднем этапе развития, потенциал управления полным развитием активированной яйцеклетки был значительно снижен. После экспериментов Бриггса и Кинга было общепризнано, что ядерный материал в развивающихся клетках медленно теряет способность к полному развитию.

Эта точка зрения была подвергнута сомнению в 1958 году, когда Гердон провел эксперименты с африканскими когтистыми лягушками.Xenopus laevis) произвел полностью развитых лягушек из перенесенных ядер клеток намного позже в развитии.Гердон позволил клонированным лягушкам развиться до половой зрелости, а затем смог скрестить два половозрелых клона, предполагая, что донорские ядра были способны полностью перенаправить развитие. Эксперименты Гердона были широко приняты научным сообществом, но вопросы оставались в течение нескольких десятилетий. Ученые были обеспокоены тем, действительно ли ядро ​​яйцеклетки-хозяина было энуклеировано. Вопрос о том, направляют ли развитие остатки яйцеклетки-хозяина или встроенное ядро, оставался без ответа с 1958 по 2002 год, несмотря на многочисленные попытки Гердона доказать, что это было встроенное ядро.

Однако в 2002 году Конрад Хохедлингер и Рудольф Йениш опубликовали результаты эксперимента по ядерной трансплантации зрелых лейкоцитов для получения клонов мышей. Hochedlinger и Jaenisch смогли показать, что встроенное ядро ​​​​индуцирует развитие яйцеклетки-хозяина.

Хотя эмбриологи-экспериментаторы продолжали использовать ядерную трансплантацию для создания клонов нескольких видов, эксперимент Яна Уилмута по клонированию в 1996 году вызвал споры и получил широкую огласку. Долли клонировали, используя ядро ​​клетки молочной железы взрослой овцы и пересадив его в энуклеированную яйцеклетку другой овцы. Затем активированную яйцеклетку перенесли в третью суррогатную овцу, которая доносила Долли до срока. Долли умерла в возрасте шести лет из-за болезни легких и тяжелого артрита, и хотя ее смерть не была связана с тем, что она была клоном, многие считают, что причиной ее кончины стала связь между теломерами и старением.

Ядерная трансплантация, возможно, зародилась как тонкая идея в конце 19-го и начале 20-го веков, но в конце 1990-х годов она превратилась в осуществимый и широко используемый экспериментальными эмбриологами процесс. Клонирование овечки Долли беспокоило многих возможностью клонирования человека и моральными границами современных достижений науки.В контексте дискурса эмбриональных стволовых клеток конца 1990-х и начала двадцать первого века перенос соматического ядра превратился в моральные аргументы о правах человеческого эмбриона. Кроме того, ядерная трансплантация стимулировала этические дискуссии о ценности человеческой жизни на всех этапах развития. Многие ученые отказались от методов ядерной трансплантации и переняли методы, изложенные Шинья Яманака в его экспериментах с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками.

Источники

1. Бетшен, Жан-Клод К. и Жан-Луи Л. Фишер. «Ив Делаж (1854–1920) как предшественник современных экспериментов по переносу ядер». Международный журнал биологии развития48 (2004): 607–12.
2. Бриггс, Роберт и Томас Дж. Кинг. «Трансплантация живых ядер из клеток бластулы в энуклеированные яйца лягушек». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 38 (1952): 455–63.
3. Ди Берардино, Мария А. и Роберт Г. Маккиннелл. «Путь к клонированию животных и не только — Роберт Бриггс (1911–1983) и Томас Дж. Кинг (1921–2000)». Журнал экспериментальной зоологии. Часть а. Сравнительная экспериментальная биология. 301А (2004): 275–9.
4. Гилберт, Скотт Ф. Биология развития8-е изд. Сандерленд, Массачусетс: Синауэр, 2006.
5. Гердон, Джон Б. «Ядерное перепрограммирование яиц». Природная медицина 15 (2009): 1141–44.
6. Гердон, Джон Б., Том Р. Элсдейл и Майкл Фишберг. «Половозрелые особи Xenopus-Laevis после трансплантации отдельных соматических ядер». Природа 182 (1958): 64–5.
7. Хохедлингер, Конрад и Рудольф Йениш. «Моноклональные мыши, полученные путем переноса ядер из зрелых донорских клеток B и T». Природа 415 (2002): 1035–8.
8. Спеманн, Ганс и Хильде Мангольд. «Индукция эмбриональной предрасположенности путем имплантации организаторов, чужеродных для вида». Archiv Fur Mikroskopische Anatomie Und Entwicklungsmechanik100 (1924): 599–638.
9. Уилмут, Ян, Анжелика Э. Шнике, Джим МакВир, Алекс Дж. Кинд и Кит Х. Кэмпбелл. «Жизнеспособное потомство, полученное из эмбриональных и взрослых клеток млекопитающих». Природа 385 (1997): 810–3.

Как цитировать

Комер, Шон, «Ядерная трансплантация». Энциклопедия проекта «Эмбрио» (2011-06-14). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/1758.

Издатель

Университет штата Аризона. Школа наук о жизни. Центр биологии и общества. Энциклопедия проекта «Эмбрион».