Dolly das Schaf war vielleicht der berühmteste Klon der Welt, aber sie war nicht die erste. Klonen erzeugt eine genetisch identische Kopie eines Tieres oder einer Pflanze. Viele Tiere – darunter Frösche, Mäuse, Schafe und Kühe – waren vor Dolly geklont worden. Pflanzen werden oft geklont – wenn Sie einen Schnitt machen, produzieren Sie einen Klon. Menschliche eineiige Zwillinge sind auch Klone.
Dolly war also nicht der erste Klon, und sie sah aus wie jedes andere Schaf, also warum verursachte sie so viel Aufregung und Sorge? Weil sie das erste Säugetier war, das aus einer adulten Zelle und nicht aus einem Embryo geklont wurde. Dies war eine große wissenschaftliche Errungenschaft, warf aber auch ethische Bedenken auf.
Seit 1996, als Dolly geboren wurde, wurden andere Schafe aus adulten Zellen geklont, ebenso Mäuse, Kaninchen, Pferde und Esel, Schweine, Ziegen und Rinder. Im Jahr 2004 wurde eine Maus mit einem Kern aus einem Riechneuron kloniert, was zeigt, dass der Spenderkern aus einem Körpergewebe stammen kann, das sich normalerweise nicht teilt.
Wie wurde Dolly hergestellt?
Die Herstellung eines tierischen Klons aus einer adulten Zelle ist offensichtlich viel komplexer und schwieriger als das Züchten einer Pflanze aus einem Schnitt. Als Wissenschaftler des Roslin Institute in Schottland Dolly produzierten, das einzige Lamm, das aus 277 Versuchen geboren wurde, war dies eine wichtige Nachricht auf der ganzen Welt.
Zur Herstellung des Dollys verwendeten die Wissenschaftler den Kern einer Euterzelle eines sechsjährigen Finn Dorset White Sheep. Der Zellkern enthält fast alle Gene der Zelle. Sie mussten einen Weg finden, die Euterzellen neu zu programmieren – um sie am Leben zu erhalten, aber ihr Wachstum zu stoppen –, was sie durch Veränderung des Wachstumsmediums (der ‚Suppe‘, in der die Zellen am Leben gehalten wurden) erreichten. Dann injizierten sie die Zelle in eine unbefruchtete Eizelle, deren Kern entfernt worden war, und ließen die Zellen mit elektrischen Impulsen verschmelzen. Die unbefruchtete Eizelle stammte von einem schottischen Mutterschaf.
Als es den Wissenschaftlern gelungen war, den Zellkern der adulten weißen Schafzelle mit der Eizelle des schwarzgesichtigen Schafes zu verschmelzen, mussten sie sicherstellen, dass sich die resultierende Zelle zu einem Embryo entwickeln würde. Sie kultivierten es sechs oder sieben Tage lang, um zu sehen, ob es sich normal teilte und entwickelte, bevor sie es einer Leihmutter, einem anderen schottischen Schwarzgesichtsschaf, implantierten. Dolly hatte ein weißes Gesicht.
Aus 277 Zellfusionen entwickelten sich 29 frühe Embryonen, die 13 Leihmüttern implantiert wurden. Aber nur eine Schwangerschaft ging zur vollen Laufzeit, und die 6.6kg Finn Dorset lamb 6LLS (alias Dolly) wurde nach 148 Tagen geboren.
Warum interessieren sich Wissenschaftler für das Klonen?
Der Hauptgrund, warum die Wissenschaftler von Roslin Schafe und andere große Tiere klonen wollten, lag in ihrer Forschung, die darauf abzielte, Medikamente in der Milch solcher Tiere herzustellen. Den Forschern ist es gelungen, menschliche Gene, die nützliche Proteine produzieren, auf Schafe und Kühe zu übertragen, so dass sie beispielsweise das Blutgerinnungsmittel Faktor IX zur Behandlung von Hämophilie oder Alpha-1-Antitrypsin zur Behandlung von Mukoviszidose und anderen Lungenerkrankungen produzieren können.
Es könnten auch geklonte Tiere entwickelt werden, die menschliche Antikörper gegen Infektionskrankheiten und sogar Krebs produzieren. ‚Fremde‘ Gene wurden in Zebrafische transplantiert, die in Labors weit verbreitet sind, und Embryonen, die von diesen Fischen geklont wurden, exprimieren das fremde Protein. Wenn diese Technik auf Säugetierzellen angewendet werden kann und die Zellen kultiviert werden, um geklonte Tiere zu produzieren, könnten diese dann konventionell züchten, um Herden von gentechnisch veränderten Tieren zu bilden, die alle Medikamente in ihrer Milch produzieren.
Es gibt andere medizinische und wissenschaftliche Gründe für das Interesse am Klonen. Es wird bereits neben Gentechniken bei der Entwicklung tierischer Organe für die Transplantation in den Menschen (Xenotransplantation) eingesetzt. Die Kombination solcher Gentechniken mit dem Klonen von Schweinen (erstmals im März 2000 erreicht) würde zu einer zuverlässigen Versorgung mit geeigneten Spenderorganen führen. Die Verwendung von Schweineorganen wurde durch die Anwesenheit eines Zuckers, Alpha Gal, auf Schweinezellen behindert, aber im Jahr 2002 gelang es Wissenschaftlern, das Gen, das es macht, auszuschalten, und diese ‚Knockout‘ -Schweine konnten natürlich gezüchtet werden. Es gibt jedoch immer noch Sorgen um die Übertragung von Viren.
Die Untersuchung von Tierklonen und geklonten Zellen könnte zu einem besseren Verständnis der Entwicklung des Embryos sowie des Alterns und altersbedingter Krankheiten führen. Geklonte Mäuse werden fettleibig, mit verwandten Symptomen wie erhöhten Plasma-Insulin- und Leptinspiegeln, obwohl ihre Nachkommen dies nicht tun und normal sind. Das Klonen könnte verwendet werden, um bessere Tiermodelle von Krankheiten zu erstellen, was wiederum zu weiteren Fortschritten beim Verständnis und der Behandlung dieser Krankheiten führen könnte. Es könnte sogar die biologische Vielfalt verbessern, indem es den Fortbestand seltener Rassen und gefährdeter Arten sicherstellt.
Was ist mit Dolly passiert?
Dolly, das wohl berühmteste Schaf der Welt, lebte ein verwöhntes Dasein am Roslin Institute. Sie paarte und produzierte normale Nachkommen auf normale Weise, was zeigt, dass sich solche geklonten Tiere vermehren können. Sie wurde am 5. Juli 1996 geboren und am 14.Februar 2003 im Alter von sechseinhalb Jahren eingeschläfert. Schafe können 11 oder 12 Jahre alt werden, aber Dolly litt an Arthritis in einem Hinterbeingelenk und an Schaf-Lungenadenomatose, einem virusinduzierten Lungentumor, für den Schafe, die in Innenräumen aufgezogen werden, anfällig sind. Am 2. Februar 2003 starb Australiens erstes geklontes Schaf unerwartet im Alter von zwei Jahren und 10 Monaten. Die Todesursache war unbekannt und der Kadaver wurde schnell eingeäschert, da er sich zersetzte.
Dollys Chromosomen waren etwas kürzer als die anderer Schafe, aber auf die meisten anderen Arten war sie die gleiche wie jedes andere Schaf ihres chronologischen Alters. Ihr frühes Altern könnte jedoch darauf hindeuten, dass sie aus dem Kern eines 6-jährigen Schafs gezüchtet wurde. Die Untersuchung ihrer Zellen ergab auch, dass die sehr geringe Menge an DNA außerhalb des Zellkerns, in den Mitochondrien der Zellen, von der Spendereizelle geerbt wird, nicht vom Spenderkern wie der Rest ihrer DNA. Sie ist also keine völlig identische Kopie. Dieser Befund könnte wichtig sein für Geschlechtskrankheiten wie Hämophilie und bestimmte neuromuskuläre, Gehirn- und Nierenerkrankungen, die nur über die mütterliche Seite der Familie weitergegeben werden.
Verbesserung der Technologie
Wissenschaftler arbeiten an Möglichkeiten, die Technologie zu verbessern. Wenn zum Beispiel zwei genetisch identische geklonte Mäuseembryonen kombiniert werden, ist es wahrscheinlicher, dass der aggregierte Embryo bis zur Geburt überlebt. Verbesserungen im Kulturmedium können ebenfalls hilfreich sein.
Ethische Bedenken und Regulierung
Die meisten ethischen Bedenken bezüglich des Klonens beziehen sich auf die Möglichkeit, dass es zum Klonen von Menschen verwendet werden könnte. Es gäbe enorme technische Schwierigkeiten. Nach dem derzeitigen Stand der Technik müssten Frauen, die bereit sind, vielleicht Hunderte von Eiern zu spenden, Leihmutterschaftsschwangerschaften mit hohen Fehlgeburten- und Totgeburtenraten sowie die Möglichkeit vorzeitiger Alterung und hoher Krebsraten für alle so produzierten Kinder einbezogen werden. Im Jahr 2004 gaben südkoreanische Wissenschaftler jedoch bekannt, dass sie 30 menschliche Embryonen geklont, im Labor gezüchtet und daraus eine Linie von Stammzellen hergestellt hatten. Eine weitere ethische Diskussion wurde 2008 ausgelöst, als es Wissenschaftlern gelang, Mäuse aus Gewebe zu klonen, das 16 Jahre lang eingefroren worden war.
In den USA bat Präsident Clinton die National Bioethics Commission und den Kongress, die Fragen zu prüfen, und im Vereinigten Königreich konsultierten das Wissenschafts- und Technologiekomitee des Unterhauses, die Human Embryology and Fertilisation Authority und die Human Genetics Advisory Commission alle umfassend und rieten, das Klonen von Menschen zu verbieten. Europarat verbietet das Klonen von Menschen: tatsächlich haben die meisten Länder die Verwendung des Klonens zur Erzeugung menschlicher Babys verboten (menschliches reproduktives Klonen). Es gibt jedoch einen wichtigen medizinischen Aspekt der Klontechnologie, der auf den Menschen angewendet werden könnte und den die Menschen möglicherweise weniger anstößig finden. Dies ist therapeutisches Klonen (oder Zellkernersatz) für Tissue Engineering, bei dem Gewebe anstelle eines Babys erzeugt werden.
Beim therapeutischen Klonen würden einzelne Zellen einer Person entnommen und zu Stammzellen umprogrammiert, die das Potenzial haben, sich zu jeder Art von Zelle im Körper zu entwickeln. Bei Bedarf könnten die Stammzellen aufgetaut und dann dazu gebracht werden, in bestimmte Zelltypen wie Herz-, Leber- oder Gehirnzellen zu wachsen, die in der medizinischen Behandlung verwendet werden könnten. Die Neuprogrammierung von Zellen dürfte sich als technisch schwierig erweisen.
Therapeutische Klonforschung wird bereits an Tieren durchgeführt, und Stammzellen wurden mit dieser Methode gezüchtet und in das ursprüngliche Spendertier zurücktransplantiert. Beim Menschen würde diese Technik die Zell- und Gewebetransplantation als Methode zur Behandlung von Krankheiten revolutionieren. Es ist jedoch eine sehr neue Wissenschaft und hat ethische Bedenken aufgeworfen. In Großbritannien hat eine Gruppe unter der Leitung des Chief Medical Officers, Professor Liam Donaldson, empfohlen, die Forschung an frühen menschlichen Embryonen zuzulassen. Der Human Fertilisation and Embryology Act wurde 2001 geändert, um die Verwendung von Embryonen für die Stammzellforschung zu ermöglichen, und folglich hat die HFEA die Verantwortung für die Regulierung der gesamten embryonalen Stammzellforschung in Großbritannien. Es besteht ein potenzielles Angebot an frühen Embryonen, da Patienten, die sich einer In-vitro-Fertilisation unterziehen, in der Regel einen Überschuss an befruchteten Eizellen produzieren.
Was das Klonen von Tieren betrifft, so muss das Klonen zu Forschungs- oder medizinischen Zwecken im Vereinigten Königreich vom Innenministerium unter den strengen Kontrollen des Animals (Scientific Procedures) Act 1986 genehmigt werden. Dies sichert den Tierschutz und ermöglicht gleichzeitig wichtige wissenschaftliche und medizinische Forschungen.
Weitere Informationen
Das Roslin Institute hat viele Informationen über die Forschung, die zu Dolly führte, und die wissenschaftlichen Studien von Dolly, sowie Links zu vielen anderen Websites, die nützliche Informationen über die wissenschaftlichen und ethischen Aspekte dieser Forschung bieten.
Der Bericht des Chief Medical Officer’s Expert Advisory Group on Therapeutic Cloning: Stem cell research: medical progress with responsibility ist erhältlich beim britischen Gesundheitsministerium, Postfach 777, London SE1 6XH.
Weitere Informationen zum therapeutischen Klonen und zur Stammzellforschung sind beim Medical Research Council erhältlich.
Interessante illustrierte Artikel zum Klonen wurden von Time, New Scientist, veröffentlicht. BBC News Online hat eine Frage & A Was ist Klonen?
BILD © DAS ROSLIN INSTITUT