Dolly fåren kan ha varit världens mest kända klon, men hon var inte den första. Kloning skapar en genetiskt identisk kopia av ett djur eller en växt. Många djur – inklusive grodor, möss, får och kor – hade klonats före Dolly. Växter klonas ofta – när du tar en skärning producerar du en klon. Mänskliga identiska tvillingar är också kloner.
så Dolly var inte den första klonen, och hon såg ut som alla andra får, så varför orsakade hon så mycket spänning och oro? Eftersom hon var det första däggdjuret som klonades från en vuxen cell, snarare än ett embryo. Detta var en stor vetenskaplig prestation, men väckte också etiska problem.
sedan 1996, när Dolly föddes, har andra får klonats från vuxna celler, liksom möss, kaniner, hästar och åsnor, grisar, getter och nötkreatur. År 2004 klonades en mus med en kärna från en luktneuron, vilket visar att givarkärnan kan komma från en vävnad i kroppen som normalt inte delar sig.
hur tillverkades Dolly?
att producera en djurklon från en vuxen cell är uppenbarligen mycket mer komplex och svår än att odla en växt från en skärning. Så när forskare som arbetade vid Roslin Institute i Skottland producerade Dolly, det enda Lammet som föddes från 277 försök, var det en stor nyhet runt om i världen.
för att producera Dolly använde forskarna kärnan i en juvercell från ett sexårigt Finn Dorset-vitt får. Kärnan innehåller nästan alla cellens gener. De var tvungna att hitta ett sätt att ’omprogrammera’ juvercellerna – för att hålla dem vid liv men stoppa dem att växa – vilket de uppnådde genom att ändra tillväxtmediet (’soppan’ där cellerna hölls vid liv). Sedan injicerade de cellen i en obefruktad äggcell som hade tagit bort sin kärna och fick cellerna att smälta genom att använda elektriska pulser. Den obefruktade äggcellen kom från en skotsk Blackface-tack.
när forskarna hade lyckats smälta kärnan från den vuxna vita fårcellen med äggcellen från det svarta ansiktet, behövde de se till att den resulterande cellen skulle utvecklas till ett embryo. De odlade den i sex eller sju dagar för att se om den delades upp och utvecklades normalt, innan de implanterade den till en surrogatmamma, en annan skotsk Blackface-tack. Dolly hade ett vitt ansikte.
från 277 cellfusioner utvecklades 29 tidiga embryon och implanterades i 13 surrogatmödrar. Men bara en graviditet gick till full sikt, och 6.6kg Finn Dorset lamb 6LLS (alias Dolly) föddes efter 148 dagar.
varför är forskare intresserade av kloning?
den främsta anledningen till att forskarna vid Roslin ville kunna klona får och andra stora djur var kopplad till deras forskning som syftade till att producera läkemedel i mjölken hos sådana djur. Forskare har lyckats överföra mänskliga gener som producerar användbara proteiner till får och kor, så att de kan producera till exempel blodkoagulationsmedlet faktor IX för att behandla hemofili eller alfa-1-antitrypsin för att behandla cystisk fibros och andra lungförhållanden.
klonade djur kan också utvecklas som skulle producera humana antikroppar mot infektionssjukdomar och till och med cancer. ’Främmande’ gener har transplanterats till zebrafisk, som ofta används i laboratorier, och embryon klonade från dessa fiskar uttrycker det främmande proteinet. Om denna teknik kan tillämpas på däggdjursceller och cellerna som odlas för att producera klonade djur, kan dessa sedan uppfödas konventionellt för att bilda flockar av genetiskt modifierade djur som alla producerar läkemedel i sin mjölk.
det finns andra medicinska och vetenskapliga skäl till intresset för kloning. Det används redan tillsammans med genetiska tekniker vid utveckling av djurorgan för transplantation till människor (xenotransplantation). Att kombinera sådana genetiska tekniker med kloning av grisar (som uppnåddes för första gången i mars 2000) skulle leda till en tillförlitlig tillgång till lämpliga givarorgan. Användningen av grisorgan har hindrats av närvaron av ett socker, alfa gal, på grisceller, men 2002 lyckades forskare slå ut genen som gör det, och dessa ’knockout’ – grisar kunde uppfödas naturligt. Det finns dock fortfarande oro för virusöverföring.
studien av djurkloner och klonade celler kan leda till ökad förståelse för embryonets utveckling och åldrande och åldersrelaterade sjukdomar. Klonade möss blir överviktiga, med relaterade symtom som upphöjda plasmainsulin-och leptinnivåer, även om deras avkommor inte gör det och är normala. Kloning kan användas för att skapa bättre djurmodeller av sjukdomar, vilket i sin tur kan leda till ytterligare framsteg när det gäller att förstå och behandla dessa sjukdomar. Det kan till och med förbättra den biologiska mångfalden genom att säkerställa fortsättningen av sällsynta raser och hotade arter.
vad hände med Dolly?
Dolly, förmodligen det mest kända fåret i världen, levde en bortskämd existens vid Roslin Institute. Hon parade och producerade normala avkommor på normalt sätt och visade att sådana klonade djur kan reproducera. Född den 5 juli 1996 avlivas hon den 14 februari 2003, sex och en halv år gammal. Får kan leva till ålder 11 eller 12, Men Dolly led av artrit i en bakbenled och från får pulmonell adenomatos, en virusinducerad lungtumör som får uppvuxna inomhus är benägna. Den 2 februari 2003 dog Australiens första klonade får oväntat vid två års ålder och 10 månader. Dödsorsaken var Okänd och slaktkroppen kremerades snabbt när den sönderdelades.
Dollys kromosomer var lite kortare än andra får, men på de flesta andra sätt var hon densamma som alla andra får i hennes kronologiska ålder. Men hennes tidiga åldrande kan återspegla att hon växte upp från kärnan i ett 6-årigt får. Studie av hennes celler avslöjade också att den mycket lilla mängden DNA utanför kärnan, i mitokondrierna i cellerna, ärvs alla från givaräggcellen, inte från givarkärnan som resten av hennes DNA. Så hon är inte en helt identisk kopia. Detta resultat kan vara viktigt för könsbundna sjukdomar som hemofili och vissa neuromuskulära, hjärn-och njursjukdomar som endast överförs genom moderns sida av familjen.
förbättra tekniken
forskare arbetar på sätt att förbättra tekniken. Till exempel, när två genetiskt identiska klonade mössembryon kombineras, är det mer troligt att det sammanlagda embryot överlever till födseln. Förbättringar i kulturmediet kan också hjälpa.
etiska problem och reglering
de flesta etiska problem med kloning avser möjligheten att det kan användas för att klona människor. Det skulle finnas enorma tekniska svårigheter. Som tekniken står för närvarande måste det involvera kvinnor som är villiga att donera kanske hundratals ägg, surrogatgraviditeter med höga missfall och dödfödelse, och möjligheten till för tidigt åldrande och höga cancerfrekvenser för alla barn som produceras. Men 2004 meddelade sydkoreanska forskare att de hade klonat 30 mänskliga embryon, odlat dem i laboratoriet tills de var en ihålig boll av celler och producerade en stamcellslinje från dem. Ytterligare etisk diskussion togs upp 2008 när forskare lyckades klona möss från vävnad som hade frysts i 16 år.
i USA bad president Clinton National Bioethics Commission och Kongressen att undersöka frågorna, och i Storbritannien har House of Commons Science and Technology Committee, Human Embryology and fertilization Authority och Human Genetics Advisory Commission alla konsulterat brett och rådde att mänsklig kloning bör förbjudas. Europarådet förbjuder kloning av människor: faktum är att de flesta länder har förbjudit användningen av kloning för att producera mänskliga barn (mänsklig reproduktiv kloning). Det finns dock en viktig medicinsk aspekt av kloningsteknik som kan tillämpas på människor, som människor kan finna mindre anstötliga. Detta är terapeutisk kloning (eller cellkärnbyte) för vävnadsteknik, där vävnader, snarare än en baby, skapas.
vid terapeutisk kloning skulle enskilda celler tas från en person och ’omprogrammeras’ för att skapa stamceller, som har potential att utvecklas till vilken typ av cell som helst i kroppen. Vid behov kan stamcellerna tinas och sedan induceras att växa till vissa typer av celler som hjärt -, lever-eller hjärnceller som kan användas vid medicinsk behandling. Omprogrammering av celler är sannolikt tekniskt svårt.
terapeutisk kloningsforskning bedrivs redan på djur, och stamceller har odlats med denna metod och transplanterats tillbaka till det ursprungliga givardjuret. Hos människor skulle denna teknik revolutionera cell-och vävnadstransplantation som en metod för behandling av sjukdomar. Det är dock en mycket ny vetenskap och har väckt etiska problem. I Storbritannien har en grupp som leds av Chief Medical Officer, Professor Liam Donaldson, rekommenderat att forskning om tidiga mänskliga embryon bör tillåtas. Lagen om mänsklig befruktning och Embryologi ändrades 2001 för att tillåta användning av embryon för stamcellsforskning och följaktligen har HFEA ansvaret för att reglera all embryonal stamcellsforskning i Storbritannien. Det finns ett potentiellt utbud av tidiga embryon eftersom patienter som genomgår in vitro-befruktning vanligtvis producerar ett överskott av befruktade ägg.
när det gäller kloning av djur måste all kloning för forskning eller medicinska ändamål i Storbritannien godkännas av hemmakontoret enligt strict controls of the Animals (Scientific Procedures) Act 1986. Detta skyddar djurs välbefinnande samtidigt som viktig vetenskaplig och medicinsk forskning kan gå vidare.
ytterligare information
Roslin Institute har massor av information om den forskning som ledde till Dolly, och de vetenskapliga studierna av Dolly, samt länkar till många andra webbplatser som ger användbar information om de vetenskapliga och etiska aspekterna av denna forskning.
rapporten från Chief Medical Officer ’ s Expert Advisory Group on Therapeutic Cloning: stamcellsforskning: medicinsk utveckling med ansvar är tillgänglig från UK Department of Health, PO Box 777, London SE1 6XH.
ytterligare information om terapeutisk kloning och stamcellsforskning finns tillgänglig från Medicinska Forskningsrådet.
intressanta illustrerade funktioner på kloning har publicerats av Time, New Scientist. BBC News Online har en Q& A Vad är kloning?
BILD BRASILIEN ROSLIN-INSTITUTET