Урок-конференція "Ембріотехнології. Клонування"

Ембріотехнології. Клонування

 Мета: Ознайомити учнів із сучасними ембріотехнологіями та технологіями клонування, розглянути історію їх розвитку й перспективи використання в медицині, сільському господарстві й промисловості; розвивати логічне мислення, вміння користуватися додатковою літературою та Інтернетом, виступати з доповіддями і повідомленнями; виховувати почуття відповідальності за свої дії та дбайливе ставлення до живих організмів.

 Тип уроку: засвоєння нових знань.

 Форма уроку: урок – конференція.

Хід уроку

 Вчитель. ХХ століття з упевненістю можна назвати століттям розквіту біології та генетики. Адже ці сфери знання розвиваються найбільш динамічно, спричиняючи своїми відкриттями справжній вибух соціальної свідомості.

 Науково – технічний прогрес є органічною складовою сучасної цивілізації. Сьогодні розвиток науки і техніки, особливо якщо він є безконтрольним, приховує в собі значну небезпеку. Створення зброї масового ураження, екологічна криза, техногенні катастрофи – все це є лише частиною тих негативних наслідків науково – технічного прогресу, із якими людство стикається сьогодні.

 Вражаючі можливості щодо реалізації, здавалося б, нереальних проектів на базі відкриттів у галузі молекулярної біології і генетики, виникнення генної інженерії і нових медичних технологій значною мірою змінили уявлення про такі фундаментальні загальнолюдські цінності, як життя та його етапи – народження і смерть. Сьогодні це кожного з нас змушує замислитися над запитаннями: що таке людське тіло і де «живе» душа, оскільки, як відомо, « у здоровому тілі – здоровий дух».

 Поява ягняти Доллі на світ змусила людей інакше подивитися на термін життя і проблему подовження існування людини на Землі. Останнім часом у політичних, наукових колах і у засобах масової інформації ведуться активні дебати про необхідність клонування людини і супутні проблеми, які при цьому можуть виникнути.

 Кредо філософії –  ставити запитання і шукати відповіді на них . Сьогодні на уроці ми теж спробуємо відповісти на хвилюючі запитання.

 І група експертів. Історія виникнення генетичної інженерії та клонування.

 1 – й учень. Людина досягла вершин науки, натомість створивши собі нові пастки. Сьогодні триває боротьба за життя на різних рівнях, однак особливо вона стосується самих початків існування людського індивіда. Сучасна біологія немислима без генетичної технології, яка має свої успіхи й заслуги. Йдеться передусім про генетичну терапію. Але звертаючи увагу тільки на користь, яку вона приносить, рідко помічаємо ризик, пов'язаний з нею.

 Генна інженерія – це комплекс технічних прийомів перенесення в структуру клітини живої істоти деяких видів генетичної інформації, якої попередньо там не було. ДНК, як відомо, - це спадковий матеріал усіх організмів, за винятком деяких вірусів, для яких таким матеріалом є РНК. Послідовно ДНК є носієм генетичної інформації, яка передається з покоління в покоління. В частинці ДНК вирізняємо гени – структури, що спів діють між собою. Ген – функціонально неподільна одиниця генетичного матеріалу. Сукупність усіх генів даної клітини або організму складає його генотип. Генна інженерія – це штучне створення «бажаних» мутацій та рекомбінацій. По суті , генна інженерія полягає на «вирізанні» з одного генотипу фрагменту ДНК і вставлення його до іншої частинки ДНК іншого організму.

 2 – й учень. Творцем генетики вважають Г. Менделем, який 1866 року першим описав основні закони успадковування. 1905 року В. Батесом своїми дослідженнями підтвердив обсервації Менделя і назвав нову науку генетикою. В. 30 – х роках ХХ століття розвинулася хромосомна теорія спадковості Т. Моргана, а також дослідження над мутаціями генів. Молекулярна генетика доводить до розшифрування генетичного коду. 1956 року було повторно відкрито хромосоми людини як фундаментальні структури й носії генетичного матеріалу. 1965 року було здійснено злиття клітин людини з клітинами миші з переміщенням генів у хромосоми людини. Саме тоді Хотчкін вперше ввів поняття генетичної інженерії.

 1967 роком датують початок використання методів генетичного пренатального діагнозу. 1970 року було синтезовано перший штучний ген. 1971 року – одержано гібридну (рекомбіновану) ДНК. 1981 року завдяки клонуванню народилися перші миші.

 Результати досягнень генної інженерії: можливість ідентифікації паталогічних генів, розробляння молекул, важливих для людини, що дало змогу використовувати їх на широкому рівні (інсулін, гормони росту, вакцини); створення рослин і тварин із особливими ознаками. Отож, маємо такі цілі генетичної інженерії: діагностична, терапевтична, продуктивна, перебудови, експериментальна (деструктивна).

 3- й учень. Генна інженерія робить можливою генну терапію. Її завдання – «розшифрувати» людський геном, тобто пізнати повну інформацію на тему спадкового оснащення людини. На сьогодні відомо, що багато хвороб має спадкову основу. Щоб їм запобігти або лікувати, необхідно пізнати генотип людини. Генна терапія – це введення до людського організму або клітини гена, тобто фрагмента ДНК, з метою попередження або лікування паталогічних станів. Генетичні маніпуляції несправедливі, коли редукують людське життя до ролі предмета, коли при цьому забувають, що мають справу з особою розумною і вільною.

 Генетики аж ніяк не зупиняються на лікуванні, а, посилаючись на свободу наукових досліджень, хочуть експериментувати, маючи на меті створення певного типу над людей, які могли б запанувати над іншими. В такій перспективі генетика легко замінюється на євгеніку зі всіма її негативними наслідками. Не можна замовчувати того, що ці відкриття можна використати для селекції ембріонів, що полягає в елімінації тих, які мають якісь генетичні хвороби або паталогічні генетичні риси. Небезпечна й «сімейна євгеніка», коли батьки, зокрема ті, які мають фінанси, старатимуться «поліпшити» генетичний матеріал своїх майбутніх дітей.

 Важливо не тільки зберегти життя, але й шанувати генетичну ідентичність кожного людського індивіда – це головний етичний принцип, на якому мають ґрунтуватися генетичні втручання.

 ІІ група експертів. Ембріотехнології та стовбурові клітини.

 4 – й учень. Мабуть, наймолодшим напрямком сучасної медицини можна вважати клітинні технології, в яких клітини є джерелом тих або інших необхідних чинників, наприклад пухлинних антигенів під час вакцинотерапії. Але використовувати клітину можна не тільки як джерело будь – яких субстанцій, а й для регенеративної медицини. Тут особливий інтерес викликають технології, засновані на стовбурових клітинах. Здатність до необмеженого поділу й перетворення на різні типи клітин (так звана плюрипотентность) робить їх ідеальним матеріалом для трансплантаційних методів терапії. Найбільш доступними вважаються стовбурові клітини дорослого організму. Однак реальний потенціал їх диференціювання ще мало вивчений.

 На ранніх стадіях розвитку ембріона клітини неспеціалізовані. Вони отримали назву стовбурових (СК), тому що розташовані біля основи уявного стовбура генеалогічного дерева клітин, яке вінчає корона з різних спеціалізованих клітин. На відміну від звичайних клітин, приречених виконувати чітко визначені функції в організмі, стовбурові клітини у процесі розвитку мають можливість набувати спеціалізації.

 5 – й учень. Стовбурові клітини розмножуються шляхом поділу, як і всі інші клітини. Відмінність полягає в тому, що вони можуть ділитися необмежено, а зрілі клітини зазвичай мають обмежену кількість циклів поділу. То ж говорять, що стовбурова клітина здатна до проліферації, тобто до тривалого розмноження і репродукції великої кількості клітин. Вони здатні до диференціювання – процесу необоротної спеціалізації клітин.

 Потрапляючи в організм під час трансплантації, стовбурові клітини продовжують ділитися й самі знаходять місце, де їхня допомога найпотрібніша. Ця здатність стовбурових клітин отримала назву хоумінга. Отже, хоумінг – це здатність клітин до міграції в «потрібне місце» - «рідний» орган і тканину ( у свою стовбурову нішу) або в ділянку ушкодження. Надзвичайно привабливими для використання в медицині є ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) людини: з них можна отримувати будь – які типи клітин організму.

 Ембріональні стовбурові клітини отримують із внутрішньої клітинної маси бластоцисти на найбільш ранніх стадіях розвитку ембріона, коли вона ще не імплантувалася в стінку матки. Саме з клітин внутрішньої клітинної маси в подальшому розвивається цілий організм.

 ІІІ група експертів. Клонування. Досягнення чи небезпека?

 6 – й учень. Людство переступило поріг ХХІ століття і перед нами невідоме майбутнє, зумовлене якщо не загадками у науковій сфері, то щораз більшим зростом потенціалу людини. Біда в тому, що у сучасної людини еволюціонує думка всевладності в будь – якій царині. Саме так було з першим польотом Ю.Гагаріна у 1961 році на ракетному агрегаті. Науковці – атеїсти у СРСР хвалились, що вони розпечатали «божі чертоги» і таким чином позитивні науки створять «рай на землі», відкривши усі таємниці людині. Та не так то сталося.

 Якогось подібного резонансу у світі набирає новочасна проблема клонування. Вирощена таким способом овечка Доллі набирає популярності у людей, наче б якась поп – зірка. Широкого гулу набирають досягнення Сеульського університету, котрі у липні 1998 року створили методом клонування 50 мишей. У чому полягає спосіб клонування, і чому стільки людей б’ють на сполох і всіма силами протистоять широкому масштабові клонування?

 Клонування – це метод розмноження статево роздільних істот (тварин і людей), з допомогою якого в нестатевий спосіб можна отримати новий організм, який буде генетично ідентичним до організму, що передбачається клону вати.

 Існують два різні шляхи, з допомогою яких можна досягнути клонування.

1. Перенесення ядра клітини суб’єкта, якого хочуть клону вати (дублювати). Ядро вводять у запліднену або незапліднену яйцеклітину після видалення або нейтралізації існуючого в ній ядра. Ядро клітини має повний генетичний код певного організму, що дозволяє «відтворити» генетично ідентичний організм.
2. Розщеплення ембріонів, тобто штучне проведення природного процесу формування ідентичних близнюків (або моно зигот), який полягає в мікрохірургічному поділі ембріональних клітин на перших стадіях їхнього розвитку (до 14 днів після запліднення) на два або більше ідентичних ембріонів. Після цього розділені організми здатні незалежно розвиватися завдяки клітинній полі потенції – властивості однієї клітини давати початок різним тканинам, що формують організм.

7 – й учень. Новий етап у клону ванні визначають експерименти шотландських вчених, які завершилися народженням вівці Доллі (27 лютого 1997 р.). це досягнення відкриває шлях до клонування людини. Серед основних аргументів репродуктивного клонування людини висувають появу можливості для бездітних пар мати власних дітей, збереження особливого генетичного матеріалу, забезпечення наукових цілей (боротьба із хворобами, трансплантація органів, піддослідний матеріал).

Утім, клони геніїв не стануть геніями через те, що їх спадковість спрацювали у той час, коли для цього виникли відповідні передумови. Шанс на прояв «геніальності» дає мізерний відсоток вірогідності повторення такого випадку за нових історичних умов, оскільки особистість істотним чином формує оточуюче середовище. Навіть близнюки мають 70% кореляцію в інтелекті і 50% кореляцію у рисах характеру, хоча вони розвиваються, в цілому, за ідентичних умов.

Нинішня технологія клонування є недосконалою, ефективність клонування Доллі склала 0,1%; дослідження хромосом вівці засвідчують, що згідно з інформацією у хромосомах її вік – 9 років, хоча реально лише 3 роки. У зв’язку з недосконалістю технології існує надзвичайно високий ризик для здоров’я жінок – потенційних учасниць неконтрольованих експериментів, але все це не є приводом для повної заборони клонування всіх видів. Наукові дослідження доречно проводити на тваринах методом терапевтичного клонування або за допомогою ембріонально стовбурових клітин.

 Наразі говорити про можливість клонування людини ще рано, оскільки наука не може створити навіть здорову мишу. Деякі провідні зарубіжні дослідники в галузі клонування ссавців точно заявляють, що клону вати людину в даний момент не можна.

 Окрім того, репродуктивне клонування людини викликає серйозні заперечення з етичної точки зору, й у багатьох країнах світу клонування є принципово забороненим. Чимало дослідників відзначають, що навіть прості маніпуляції із яйцеклітинами, такі, як штучне запліднення, спроможні завдавати шкоди роботі генів. Тому на сьогоднішній день є лише один правильний напрям у галузі клонування: треба вчитися працювати із яйцеклітиною, не травмуючи її. Учитися краще на зручних об’єктах, наприклад, на пацюках. Отримані дані можуть бути корисними не лише для удосконалення клонування ссавців, а й для центрів репродукції людини.

IV група експертів. Клонування зникаючих тварин

8 – й учень.

Повідомлення про клонування все нових і нових представників тваринного світу здивувати як учених, так і обивателів уже досить важко. Проте повідомлення про вдале завершення робіт із клонування буйвола все – таки зацікавило наукова громадськість. Адже в даному випадку йшлося про імплантацію звичайнісінькій корові заморожених клітин загиблого в зоопарку горбатого бізона, одного з останніх представників виду дикої фауни бамбукових джунглів Індії та Бірми. Щоправда, не зовсім звичайним був сам зоопарк

У Центрі відтворення рідкісних і зникаючих видів тварин, що міститься в Сан – Дієго, давно вже готуються до експериментів з клонування не тільки вимираючих, а навіть і вимерлих. Зокрема, у розпалі підготовка до клонування іспанського гірського цапа, останній відомий науці представник яких загинув у цьому ж зоопарку рік тому під зваленим буреломом деревом. Його заморожені клітини імплантуватимуться звичайній альпійській козі. Роберт Ланца, віцепрезидент массачусетської фірми Advanced Cell Technology, яка й здійснює всі ці експерименти, уже всерйоз замислюється над клонуванням мамонта, залишки якого були виявлені торік у Сибіру в крижаній брилі, вік якої сягає 20 тисяч років. У цьому випадку на роль сурогатної матері шукають слониху.

V група. Етичні аспекти клонування людини.

9 – й учень. Пізнання законів спадковості, будови генетичного апарату сприяло багатьом винаходам і відкриттям, що приголомшили світ. Сучасні дослідження в генній, клітинній, ембріональній інженерії привертають увагу спеціалістів різних наукових напрямків, широкого кола різних верств населення, політиків, релігійних діячів тощо. Наука біотехнологія з її методами й результатами досліджень має багато прихильників і опонентів. Це пов’язане з тим, що, по – перше, новітні технології цієї науки тільки – но розвиваються, а тому не виключені помилки та прорахунки; по – друге, з тим, що деякі результати цих досліджень зачіпають моральні, етичні, релігійні й навіть загальнолюдські життєві цінності..

Усе більший інтерес викликає таке відкриття біотехнологічної науки, як клонування людини. У перекладі з латинської «клон» означає «родина», «нащадок одного пращура», а в перекладі з грецької (klon - гілка) – сукупність особин, клітин, що виникли від спільного предка нестатевим шляхом. Сучасні генетики під клонуванням розуміють відтворення в діях точного генотипу батька, інакше кажучи, генетичне копіювання. За методикою клонування з незаплідненої яйцеклітини видаляють ядро й пересаджують у неї ядро соматичної клітини іншої особини, яка має необхідні для дослідження властивості й особливості.

Коли йдеться про клонування тварин, у суспільства не виникає заперечень. Ще в 1977 році англійські вчені отримали клон шпорцевих жаб. Дослідники взяли ядра клітин кишечнику однієї тварини й перенесли їх у яйцеклітини іншої жаби, перед цим зруйнувавши їх власні ядра. З цих яйцеклітин з’явилися нормальні особини, цілком ідентичні одна одній і материнській. У лютому 1997 року світ дізнався про клоновану шотландську вівцю Доллі, яка являла собою, як переконували дослідники, точну копію її генетичної матері. Науковці довели на практиці, що клонування є дуже перспективним для тваринництва: від будь – якої тварини, яка володіє цінними продуктивними якостями, можна отримати численні ідентичні копії, і вони також будуть володіти тими ж самими ознаками. Це дійсно важливо, оскільки є перспектива створення та розмноження цим методом транс генних клонів сільськогосподарських і лабораторних тварин, які несуть у своєму генотипі повноцінно функціонований ген іншої особини; можливе клонування рідкісних і зникаючих видів тварин (і рослин теж); можливим вважається використання технології клонування транс генних тварин, які стануть донорами органів для пересадки їх людині.

10 – й учень. Після результативних дослідів з тваринами очевидним стає наступний крок: клонування людини. Усе вказує на те, що дослідників застерігають (а може, уже й ні) від прийняття такого відповідального рішення  ті етичні проблеми, за яких клонування людини в наш час неприпустиме. Є підстави, що цей метод не можна вважати цілком безпечним. Ось чому в січні 1998 року в Парижі був відкритий для опису додатковий протокол з білетики, який забороняє будь – яке втручання, що має на меті створення людської істоти, ідентичної іншій людській істоті – живій чи мертвій. Неофіційно цей документ отримав назву «Протокол про заборону клонування людини».

На думку вчених клонування людини призведе до виникнення багатьох проблем не тільки етичного, а й юридичного та навіть кримінального характеру. Можна було б говорити про позитивні моменти, коли йдеться про порятунок людей, які потрапили в різні катастрофи й потребують використання клонованих органів й тканин, про лікування таким методом безнадійно хворих. Можливо, завдяки клонуванню виникає ще одна можливість бездітним парам мати власних дітей, адже немає вже проблеми народжування дітей «з пробірки». Але в клонуванні бачиться ще більше негативного.

Перш за все, слід визначитися з положенням стосовно того, ким вважати людину – клона. Якщо визнати її людиною, то хто вона  буде донору: дитина чи його одно яйцевий близнюк, що з’явився на світ із запізненням на кілька десятків років? Чи може жінка – донор яйцеклітини пред’явити права на народжену в результаті клонуванні дитину, оскільки у клітинах її немає жодної материнської хромосоми?

Інша проблема полягає в непевності вдалості кожного клонуванні. Копія людини може виявитися потворою. Якщо клона визнавати людиною, то й цю потвору юридично слід визнати повноправним членом суспільства, а відповідальність, таким чином, за результат клонуванні повинно взяти на себе все людство. Чи готові ми до цього?

Не можна виключати й таку думку, що технологія клонуванні може потрапити до небезпечних людей, які вирішать тиражувати собі подібних.

Нарешті, просто неймовірним вважається клонуванні людей з метою використання їх органів для пересадки хворим людям, адже й вони є людьми. А таке за умов недосконалого законодавства, поширення злочинства в суспільстві цілком можливе.

Визначені акценти не розкривають суть проблеми в цілому та всі її сторони. Це набагато складніше. Вчені впевнені, що людина – клон буде справжньою людиною, оскільки клонуванні є в самій природі. Звичайним природним клонуванням у людини є наявність народження одно яйцевих близнюків, які розвивалися з однієї яйцеклітини. Штучно це довела ембріональна інженерія., що є також однією з галузей біотехнології. За її методом ембріон ссавців (у тому числі й людини) на ранніх стадіях можна без негативних наслідків розділити на окремі клітини, з яких можуть розвиватися генетично однакові особини. Зовні народжені близнюки не відрізнятимуться, але умови внутрішньоутробного розвитку, росту, виховання, вплив навколишнього середовища обов’язково накладуть свій відбиток на їхні особистості. Тобто перед нами справжні люди зі своїми здібностями, характерами, звичками, властивостями тощо.

VI група. Проблема клонуванні в Україні.

   11 – й учень. Виходячи із необхідності правового урегулювання цього питання, Верховною Радою було в цілому прийнято розроблений Міністерством охорони здоров’я проект Законові «Про заборону репродуктивного клонуванні». Даний Закон має запровадити заборону репродуктивного клонуванні людини в Україні.

 Законопроект передбачає введення заборони лише на репродуктивне клонуванні і не стосується терапевтичного клонуванні, яке залишається предметом подальших наукових і громадських дискусій із наступним визначенням його правового статусу. Окрім того, даним законопроектом забороняється ввезення на територію України та вивезення з її території клонованих ембріонів людини.

 Прийняття Закону України «Про заборону репродуктивного клонуванні людини» дозволить захистити суспільство від можливих негативних наслідків здійснення репродуктивного клонуванні людини, зменшить ризики негативних соціальних наслідків від використання новітніх біотехнологій, підвищить біологічну безпеку України.

 Вчитель. І так, на одній чаші терезів – блага, які ми маємо від розвитку біотехнологій, а на іншій – жахливі перспективи утвердження небаченої біологічної зброї, вишукування методів антигуманного втручання у спадковість людини, введення у природу нових, штучно сконструйованих видів, що призведе до порушення рівноваги та некерованих наслідків, до екологічної катастрофи глобальних масштабів. Що переважить – добро чи зло у процесі розвитку біотехнології? Наука сама собою не може бути небезпечною. Злом або добром може повернутись до нас лише використання її досягнень.

Додаток А

Додаток Б

Клоновані тварини