owca Dolly mogła być najsłynniejszym klonem świata, ale nie była pierwszą. Klonowanie tworzy genetycznie identyczną kopię zwierzęcia lub rośliny. Wiele zwierząt – w tym żaby, myszy, owce i krowy – zostało sklonowanych przed Dolly. Rośliny są często klonowane – podczas cięcia, produkujesz klon. Bliźnięta jednojajowe są również klonami.
więc Dolly nie była pierwszym klonem, a wyglądała jak każda inna owca, więc dlaczego wywołała tyle emocji i obaw? Ponieważ była pierwszym ssakiem, który został sklonowany z dorosłej komórki, a nie z embrionu. Było to duże osiągnięcie naukowe, ale budziło również obawy etyczne.
od 1996 roku, kiedy urodziła się Dolly, klonowano z dorosłych komórek inne owce, podobnie jak myszy, króliki, konie i osły, świnie, kozy i bydło. W 2004 roku mysz została sklonowana przy użyciu jądra z neuronu węchowego, pokazując, że jądro dawcy może pochodzić z tkanki ciała, która normalnie się nie dzieli.
jak wyprodukowano Dolly?
produkcja zwierzęcego klonu z dorosłej komórki jest oczywiście znacznie bardziej złożona i trudna niż wyhodowanie rośliny z cięcia. Więc kiedy naukowcy pracujący w Instytucie Roslin w Szkocji wyprodukowali Dolly, jedyną jagnięcinę urodzoną z 277 prób, była to ważna wiadomość na całym świecie.
do produkcji Dolly naukowcy wykorzystali jądro komórki wymionowej sześcioletniego owcy Finna Dorseta. Jądro zawiera prawie wszystkie geny komórki. Musieli znaleźć sposób na „przeprogramowanie” komórek wymion-aby utrzymać je przy życiu, ale zatrzymać ich wzrost – co osiągnęli zmieniając pożywkę wzrostu („zupę”, w której komórki były utrzymywane przy życiu). Następnie wstrzyknięto komórkę do nieuszkodzonej komórki jajowej, której jądro zostało usunięte, i komórki połączyły się za pomocą impulsów elektrycznych. Niezaprzeczalna komórka jajowa pochodziła od szkockiej owcy o czarnej twarzy.
kiedy naukowcom udało się połączyć jądro z dorosłej komórki białej owcy z komórką jajową z czarnej owcy, musieli upewnić się, że powstała komórka rozwinie się w zarodek. Hodowali go przez sześć lub siedem dni, aby sprawdzić, czy się podzielił I rozwinął normalnie, przed wszczepieniem go matce zastępczej, innej szkockiej owcy o czarnej twarzy. Dolly miała białą twarz.
z 277 fuzji komórek rozwinęło się 29 wczesnych zarodków, które wszczepiono 13 matkom zastępczym. Ale tylko jedna ciąża przeszła do pełnego terminu, a 6.6kg Finn Dorset lamb 6lls (alias Dolly) urodził się po 148 dniach.
dlaczego naukowcy są zainteresowani klonowaniem?
główny powód, dla którego naukowcy z Roslin chcieli sklonować owce i inne duże zwierzęta, był związany z ich badaniami mającymi na celu wytwarzanie leków w mleku takich zwierząt. Badaczom udało się przenieść ludzkie geny, które wytwarzają użyteczne białka do owiec i krów, tak aby mogły produkować, na przykład, czynnik krzepnięcia krwi czynnik IX w leczeniu hemofilii lub alfa-1-antytrypsyny w leczeniu mukowiscydozy i innych chorób płuc.
można by również stworzyć klonowane zwierzęta, które wytwarzałyby ludzkie przeciwciała przeciwko chorobom zakaźnym, a nawet nowotworom. „Obce” geny zostały przeszczepione rybom zebry, które są szeroko stosowane w laboratoriach, a embriony sklonowane z tych ryb wyrażają obce białko. Jeśli ta technika może być zastosowana do komórek ssaków i komórek hodowanych w celu produkcji sklonowanych zwierząt, mogłyby one następnie rozmnażać się konwencjonalnie, tworząc stada zwierząt zmodyfikowanych genetycznie, z których wszystkie produkują leki w mleku.
istnieją inne medyczne i naukowe powody zainteresowania klonowaniem. Jest już stosowany wraz z technikami genetycznymi w rozwoju narządów zwierzęcych do przeszczepu u ludzi (ksenotransplantacja). Połączenie takich technik genetycznych z klonowaniem świń (osiągnięte po raz pierwszy w marcu 2000 r.) doprowadziłoby do niezawodnego zaopatrzenia w odpowiednie narządy dawców. Użycie organów świń zostało utrudnione przez obecność cukru, alfa gal, na komórkach świń, ale w 2002 roku naukowcom udało się wybić gen, który go tworzy, i te „nokautujące” świnie mogły być hodowane naturalnie. Jednak nadal istnieją obawy o przenoszenie wirusów.
badanie klonów zwierzęcych i klonowanych komórek może prowadzić do lepszego zrozumienia rozwoju zarodka oraz starzenia się i chorób związanych z wiekiem. Sklonowane myszy stają się otyłe, z powiązanymi objawami, takimi jak podwyższony poziom insuliny i leptyny w osoczu, chociaż ich potomstwo nie jest i jest normalne. Klonowanie może być wykorzystane do stworzenia lepszych zwierzęcych modeli chorób, co z kolei może prowadzić do dalszych postępów w zrozumieniu i leczeniu tych chorób. Może nawet zwiększyć różnorodność biologiczną poprzez zapewnienie kontynuacji rzadkich ras i zagrożonych gatunków.
co się stało z Dolly?
Dolly, prawdopodobnie najsłynniejsza Owca na świecie, żyła rozpieszczoną egzystencją w Instytucie Roslin. Kojarzyła i produkowała normalne potomstwo w normalny sposób, pokazując, że tak sklonowane zwierzęta mogą się rozmnażać. Urodziła się 5 lipca 1996 r., została poddana eutanazji 14 lutego 2003 r., miała sześć i pół roku. Owce mogą dożyć 11 lub 12 lat, ale Dolly cierpiała na zapalenie stawów w stawie kończyny tylnej i na gruczolakowatość płuc owiec, wywołaną wirusem guz płuc, na który podatne są Owce wychowane w pomieszczeniach. 2 lutego 2003 roku pierwsza sklonowana Owca Australii zmarła niespodziewanie w wieku dwóch lat i 10 miesięcy. Przyczyna śmierci była nieznana, a zwłoki zostały szybko skremowane, ponieważ ulegały rozkładowi.
chromosomy Dolly były nieco krótsze niż u innych owiec, ale w większości przypadków była taka sama jak u innych owiec w swoim wieku chronologicznym. Jednak jej wczesne starzenie może świadczyć o tym, że została wychowana z jądra sześcioletniej owcy. Badania jej komórek wykazały również, że bardzo mała ilość DNA poza jądrem, w mitochondriach komórek, jest dziedziczona z komórki jajowej dawcy, a nie z jądra dawcy, jak reszta jej DNA. Więc nie jest całkowicie identyczną kopią. To odkrycie może być ważne w przypadku chorób związanych z płcią, takich jak hemofilia, oraz niektórych chorób nerwowo-mięśniowych, mózgu i nerek, które są przekazywane wyłącznie przez rodzinę matki.
ulepszanie technologii
naukowcy pracują nad sposobami poprawy technologii. Na przykład, gdy dwa genetycznie identyczne klonowane zarodki myszy są połączone, zagregowany zarodek jest bardziej prawdopodobne, aby przetrwać do narodzin. Pomocne mogą być również ulepszenia podłoża hodowlanego.
obawy etyczne i regulacja
większość obaw etycznych dotyczących klonowania odnosi się do możliwości, że może być używany do klonowania ludzi. Byłyby ogromne trudności techniczne. W obecnej technologii musiałaby ona obejmować kobiety chętne do oddania być może setek jaj, ciąże zastępcze z wysokim odsetkiem poronień i martwych urodzeń, a także możliwość przedwczesnego starzenia się i wysokiego odsetka raka u wszystkich tak wyprodukowanych dzieci. Jednak w 2004 roku południowokoreańscy naukowcy ogłosili, że sklonowali 30 ludzkich embrionów, hodowali je w laboratorium, aż stały się wydrążoną kulą komórek i wytworzyli z nich linię komórek macierzystych. Dalsza dyskusja etyczna została podniesiona w 2008 roku, kiedy naukowcom udało się klonować myszy z tkanek, które były zamrożone przez 16 lat.
w USA Prezydent Clinton poprosił Narodową Komisję Bioetyczną i Kongres o zbadanie tych kwestii, a w Wielkiej Brytanii Komitet ds. nauki i technologii Izby Gmin, Urząd ds. embriologii i zapłodnienia człowieka oraz Komisję Doradczą ds. genetyki człowieka przeprowadziły szerokie konsultacje i zaleciły zakaz klonowania ludzi. Rada Europy zakazała klonowania ludzi: w rzeczywistości większość krajów zakazała używania klonowania do produkcji ludzkich dzieci (klonowanie reprodukcyjne człowieka). Istnieje jednak jeden ważny Medyczny aspekt technologii klonowania, który można zastosować do ludzi, co ludzie mogą uznać za mniej niestosowne. Jest to klonowanie terapeutyczne (lub wymiana jądra komórkowego) w inżynierii tkankowej, w którym tworzone są tkanki, a nie dziecko.
w klonowaniu terapeutycznym pojedyncze komórki byłyby pobierane od osoby i „przeprogramowywane” w celu utworzenia komórek macierzystych, które mogą rozwinąć się w dowolny typ komórki w ciele. W razie potrzeby komórki macierzyste mogą być rozmrażane, a następnie indukowane do wzrostu do określonych typów komórek, takich jak serce, wątroba lub komórki mózgowe, które mogą być stosowane w leczeniu. Przeprogramowanie komórek może okazać się technicznie trudne.
badania klonowania terapeutycznego są już prowadzone na zwierzętach, a komórki macierzyste zostały wyhodowane tą metodą i przeszczepione z powrotem do pierwotnego zwierzęcia dawcy. U ludzi technika ta zrewolucjonizowałaby transplantację komórek i tkanek jako metodę leczenia chorób. Jest to jednak bardzo nowa nauka i wzbudziła obawy etyczne. W Wielkiej Brytanii grupa kierowana przez dyrektora medycznego, profesora Liama Donaldsona, zaleciła, aby badania nad wczesnymi ludzkimi embrionami były dozwolone. Ustawa o zapłodnieniu i Embriologii człowieka została zmieniona w 2001 r., aby umożliwić wykorzystanie embrionów do badań nad komórkami macierzystymi, w związku z czym HFEA jest odpowiedzialna za regulowanie wszystkich badań nad embrionalnymi komórkami macierzystymi w Wielkiej Brytanii. Istnieje potencjalna podaż wczesnych zarodków, ponieważ pacjenci poddawani zapłodnieniu in vitro zwykle wytwarzają nadmiar zapłodnionych jaj.
jeśli chodzi o klonowanie zwierząt, wszystkie klonowanie do celów badawczych lub medycznych w Wielkiej Brytanii musi zostać zatwierdzone przez Home Office zgodnie z Ustawą o ścisłej kontroli zwierząt (procedur naukowych) z 1986 r. Zapewnia to ochronę dobrostanu zwierząt, jednocześnie umożliwiając prowadzenie ważnych badań naukowych i medycznych.
dalsze informacje
Instytut Roslin ma wiele informacji na temat badań, które doprowadziły do Dolly i badań naukowych Dolly, a także linki do wielu innych stron, które dostarczają użytecznych informacji na temat naukowych i etycznych aspektów tych badań.
the report of the Chief Medical Officer ’ s Expert Advisory Group on Therapeutic Cloning: Stem cell research: Medical progress with responsibility is available from the UK Department of Health, PO Box 777, London SE1 6XH.
dalsze informacje na temat klonowania terapeutycznego i badań nad komórkami macierzystymi są dostępne w Medical Research Council .
ciekawe ilustracje na temat klonowania opublikował Time, New Scientist. BBC News Online ma Q& a co to jest klonowanie?
ZDJĘCIE © INSTYTUT ROSLINA