Чтение онлайн

В планах на будущее ученые ставят перед собой задачу после извлечения зиготы из организма и помещения ее в стеклянный сосуд, применив современные методы электронной микроскопии, биохимии и иммунологии, изучить сложные биологические процессы, протекающие в течение одного из самых важных периодов процесса размножения — начального эмбриогенеза. Используя способ так называемой зиготной инженерии, можно будет осуществить межклеточную гибридизацию, а также выяснить некоторые процессы в иммунных отношениях между матерью и плодом. Предполагается, что можно будет размножать зародыши от идеальных родительских пар путем пересадки ядер клеток зародыша на начальных стадиях развития в только что оплодотворенные яйцеклетки. У лягушек этого добились еще 30 лет тому назад, но до сих пор из всех млекопитающих, над которыми производился этот сложный эксперимент, успех отмечен только у лабораторных мышей (и то лишь в самое последнее время) [24] .

Исследования в области трансплантации зигот в Болгарии и в других социалистических странах согласуются в рамках СЭВа. Осенью 1979 г. в Варне состоялось совещание экспертов из социалистических стран по вопросам трансплантации зигот у животных. Болгарскую делегацию возглавлял видный ученый в области биологии размножения академик Кирилл Братанов. На совещании был учрежден международный научно-исследовательский коллектив по проблемам пересадки зигот, который должен объединять и согласовывать работу специалистов из социалистических стран. На Институт биологии и иммунологии размножения и развития организмов при Болгарской Академии наук возложена разработка иммунологических проблем, связанных с пересадкой зигот. Болгарскому коллективу ученых, возглавляемому академиком К. Братановым, поручено заниматься разработкой технологии — этого особенно перспективного метода в овцеводстве.

С 1979 г. сотрудники Института биологии и иммунологии размножения и развития организмов при Болгарской академии наук под руководством доктора К. Блахова при содействии Научно-производственного объединения по разведению крупного рогатого скота и овцеводству при Национальном агропромышленном союзе (НАПС) провели ряд опытов с трансплантацией зигот у овец. Были получены первые ягнята, из них некоторые — результат опыта, проведенного совместно с Институтом зоотехнии в Кракове. Оплодотворенные яйцеклетки, полученные в Польше, были доставлены самолетом в Болгарию, где их хранили в течение 320 дней при температуре — 196 °C (жидкий азот). Затем размороженные зиготы пересадили специально подготовленным овцам, которые их выносили и родили ягнят. Болгарские специалисты провели удачные опыты по пересадке зигот у овец и в Институте горного животноводства и земледелия в городе Троян. Там родились жизнеспособные ягнята с высоким весом (6300 г). До середины 1983 г. в результате пересадки зигот в Болгарии родилось 20 ягнят. В 1981–1982 гг. на молочной ферме села Рыжево Конаре Пловдивского округа получено несколько телят от пересаженных свежих зародышей. На этой же ферме в феврале 1983 г. родились 4 теленка от замороженных зародышей, полученных из Чехословакии. В будущем при Сельскохозяйственной академии предусматривается организация центра по пересадке зигот.

Новая техника предоставляет специалистам животноводства возможность улучшать качества стада значительно быстрее, чем при искусственном осеменении. Можно будет подбирать не только отца, но и мать, причем молодняк производится «приемными матерями». Если родятся телята женского пола, они вольются в стадо. Если потомство окажется мужского пола, некоторых из них оставят для нужд племенного разведения. Новый метод поможет приступить и к другим начинаниям, например, к превращению молочного стада скота в стадо, дающее мясо. Представляется возможность продолжить род животных с особенно ценными качествами, жизнь которых подходит к концу. Для вышеуказанных целей достаточно сохранить их последних зародышей.

Если 10 лет назад проблема пересадки зигот ограничивалась сферой лабораторных исследований, то сейчас накопленный богатый опыт внедрен в практику животноводства и способствует интенсификации работ по разведению и улучшению пород скота и выяснению важных теоретических проблем в области биологии размножения.

Метод трансплантации зигот быстро прогрессирует. Это подтверждается следующими фактами: только в 1980 г. в США этим методом было «произведено» 23 тыс. телят, в Канаде — 7 тыс., в Швеции — тоже несколько тысяч.

С генетической точки зрения этот метод дополняет искусственное осеменение при улучшении стад сельскохозяйственных животных. С экономической точки зрения замороженные зародыши оказались исключительно удобными для международного обмена животными. Замороженные зародыши значительно лучше, чем живые представители соответствующей высокопродуктивной породы, переносят продолжительные перевозки.

Еще в 1940 г. американские ученые А. Хертиг и Дж. Рок провели опыты с оплодотворением человеческих яйцеклеток. Однако анализ результатов показал, что деление яйцеклетки после оплодотворения протекало с заметным отклонением от нормы. В 50-е годы американский исследователь Л. Шеттлз сообщил, что ему удалось наблюдать развитие оплодотворенной человеческой яйцеклетки (зиготы) вне организма. Но яйцеклетки совершали лишь 2–4 деления, после чего их развитие прекращалось. Деление человеческих зигот наблюдал и советский ученый Г. Петров, а также коллектив ученых под руководством академика М. Петрова-Маслакова. Но никому из них не удалось трансплантировать зиготы в утробу женщины. Позже в газетах появилось сообщение о том, что профессору Дугласу Бевису из университета в английском городе Лидс удалось оплодотворить яйцеклетки в пробирке. Профессор Д. Бевис провел свыше 30 опытов, из которых 3 закончились успешно, и бездетные женщины родили. Но одно дело — сенсация в газете, а другое — научное сообщение, документированное и подкрепленное публикацией в научном журнале.

После удачной пересадки животным зигот, оплодотворенных в организме животного (что, разумеется, не представляет особых трудностей, так как материнский организм был нормальным и здоровым), ученые задались целью выяснить, нельзя ли произвести оплодотворение вне организма, т. е. «в пробирке», с целью оказать помощь женщинам, у которых в силу разных причин нарушена проходимость яйцеводов и которые обречены на бездетность. Такие случаи являются, например, результатом оперативного удаления обеих маточных труб при внематочной беременности. У таких женщин яичники функционируют нормально, в них созревают и выделяются яйцеклетки, но оплодотворение произойти не может по той простой причине, что исключается встреча яйцеклетки со сперматозоидами. Ни один из известных ныне методов лечения не может помочь этим женщинам стать матерями. Тогда специалисты пришли к выводу, что единственный способ помочь таким пациенткам — взять у них зрелую яйцеклетку и, оплодотворив ее вне организма, пересадить в матку. Но эта проблема оказалась довольно сложной. Многолетние опыты над животными уже начали давать обнадеживающие результаты. Сравнительно легко удалось оплодотворить in vitro яйцеклетки мышей.

Метод выращивания яйцеклеток мышей в культуре сейчас хорошо изучен, и его можно воспроизвести почти в любой современной биологической лаборатории. В Советском Союзе этот метод нашел применение, например, во Всесоюзном институте акушерства и гинекологии [25] и в Ленинградском институте экспериментальной медицины, Академии медицинских наук СССР.

Однако если с мышами дело обстоит довольно благополучно, то яйцеклетки крыс — рода, весьма близкого к мышам, — вне организма по неизвестным причинам не способны к нормальному развитию. Очень трудно добиться развития вне организма и яйцеклеток других млекопитающих.

Опытным путем установлено, что оплодотворить яйцеклетку кролика вне организма возможно только в том случае, если сперматозоиды предварительно активированы их введением в полость матки крольчихи до или во время овуляции, но не после. По-видимому, здесь играют роль какие-то вещества, выделяемые так называемым желтым телом — железой, возникающей и развивающейся в яичнике сразу после овуляции. Если яйцеклетка, выделенная при овуляции, осталась неоплодотворенной, то через неделю-другую желтое тело дегенерирует, если же оплодотворение осуществилось — оно продолжает развиваться и функционировать почти до момента рождения плода. В чем же причины неудач? Очевидно, в том, что нельзя точно воспроизвести те условия, при которых развивается яйцеклетка в материнском организме, — условия, которые, кроме того, имеют свои особенности у каждого вида животных. В яйцеклетке запрограммированы не только процессы ее дальнейшего развития, но и ее требования в отношении условий внешней среды. И если искусственно созданные условия не соответствуют этой программе — развитие яйцеклетки прекращается.

Культивирование зигот млекопитающих вне организма — сложный процесс. Даже если яйцеклетки оплодотворены, но не прошли в организме первого деления, они вне его не развиваются [26] . Предполагается, что первое деление зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) находится под контролем выделяемых материнским организмом эстрогенных гормонов, стимулирующих процесс удвоения хромосом в ядре зиготы. Подтверждением этому служит тот факт, что если в яйцеводы, взятые у нормальных самок, поместить зиготы, то они начинают делиться. Но простое прибавление эстрогенов в питательную среду не решает проблемы. Желтое тело, пока оно существует, выделяет гормон — так называемый лютеинизирующий гормон (гормон желтого тела), который обеспечивает нормальное течение беременности, не допуская преждевременных сокращений мускулатуры матки. Кроме того, пока оно функционирует, невозможно оплодотворение новых яйцеклеток, и в этот период сперматозоиды не активизируются. Этот контроль над оплодотворением имеет глубокий биологический смысл — забеременевшее животное не должно забеременеть вторично. Но этот механизм создает серьезные затруднения для исследователей, пытающихся оплодотворить яйцеклетку вне организма.

В наши дни многим исследователям удалось осуществить пересадку яйцеклеток, оплодотворенных вне организма, в матку самок. Такие яйцеклетки развивались в жизнеспособных животных. В Советском Союзе подобная пересадка у овец удалась Ф. М. Мухамадгалиеву и Р. Б. Абелгинову в 1968 г; в Польше того же результата добился с мышами в 1959 г. А. Тарковский; в США, также работая с мышами, — Дж. Биггерс со своими сотрудниками в 1965 г.; в Японии — с коровами Т. Сугие в 1965 г. Данные об этих опытах опубликованы в научных журналах. В Болгарии успешные опыты по оплодотворению вне организма яйцеклетки грызунов (мышей и хомяков) проводил старший ассистент кафедры общей биологии Медицинской академии доктор Илья Ватев.