Klonowanie - co dalej?

Kilka lat temu urodziła się owieczka Dolly - pierwszy ssak stworzony przez naukowców na drodze klonowania, czyli kopiowania materiału genetycznego komórki somatycznej dorosłego organizmu. Od tej pory biologom udało się sklonować inne zwierzęta (np. krowy i kozy) oraz trochę udoskonalić szczegóły techniczne, ale czy naprawdę rozumiemy, na czym polega klonowanie? I czy rzeczywiście chcemy wykorzystać klonowanie w biotechnologii i medycynie?

Klonowanie ciągle jest wielką zagadką biologiczną. Ciągle nie wiemy, dlaczego niektóre gatunki zwierząt są szczególnie oporne na klonowanie. Japońscy naukowcy już dwa lata temu sklonowali myszy, ale do dzisiaj nikomu nie udało się sklonować szczura... Nie mamy też pojęcia, co na poziomie molekularnym dzieje się z klonowanymi genami - przecież komórka jajowa musi je jakoś przeprogramować, żeby mogły pokierować rozwojem zarodka... Naukowcy jeszcze nie rozumieją tych wszystkich zjawisk i dlatego klonowanie zwierząt ciągle ma bardzo niewielką wydajność. Techniczne ulepszanie procesu klonowania odbywa się na oślep i większość osiągnięć wynika ze szczęśliwego zbiegu okoliczności.
Owca Dolly powstała z komórki sztucznie wprowadzonej w tzw. fazę cyklu życiowego - fazę uśpienia, w której komórka przestaje się dzielić. Komórki jajowe też znajdują się w podobnym stadium uśpienia... Ale kilka lat temu Ian Wilmut wcale o tym nie myślał - po prostu bezskutecznie próbował klonować różne komórki i w końcu z rozpaczy wpadł na pomysł, żeby wykorzystać komórki hodowane w pożywce zawierającej mało czynników wzrostowych (takie komórki przestają się dzielić i wycofują się w fazę cyklu życiowego). Tak rozpoczęła się historia klonowania...
Do czego wykorzystamy klonowanie, kiedy prędzej czy później uda się pokonać kłopoty techniczne? Według Iana Wilmuta naukowcy nie zdecydują się w ten sposób leczyć bezpłodności, bo prościej jest udoskonalić już istniejące metody leczenia, które nie budzą takich wątpliwości etycznych (np. ICSI - wstrzyknięcie plemnika do komórki jajowej przy pomocy mikromanipulatora). Czy klonowanie pozwoli przywrócić do życia dziecko, które zginęło w wypadku samochodowym? Też nie: osobowość człowieka nie zależy tylko od genów. Większe znaczenie praktyczne będzie miało klonowanie transgenicznych zwierząt.

Wilmut twierdzi, że klonowanie ludzkich komórek powinno zostać wykorzystane przez lekarzy do produkcji zastępczych narządów, które można byłoby wszczepić pacjentom czekającym np. na przeszczep wątroby albo serca. Narządy stworzone na drodze klonowania nie byłyby odrzucane przez organizm biorcy, bo sklonowana komórka wytwarzałaby dokładnie takie same białka jak organizm, z którego została pobrana. Takie zastępcze narządy byłyby wytwarzane w laboratorium z pojedynczych komórek - oczywiście nie ma mowy o żadnym wytwarzaniu płodów przeznaczonych tylko do pobrania tkanek; wszystko przypominałoby zwykłą hodowlę komórkową. Czy klonowanie ludzkich komórek w celu ratowania życia śmiertelnie chorych pacjentów jest usprawiedliwione moralnie?
Kiedy genetycy lekceważą granice reprodukcji wyznaczone przez prawa natury, narażają na zniszczenie naszą genetyczną encyklopedię, bogactwo naszej naturalnej, biologicznej różnorodności i tworzą coś na wzór "genetycznej zupy". Co to oznacza dla przyszłości naszego ekosystemu, nikt z nas nie wie.


Odkrycie genów

Dziedziczenie cech z pewnością intrygowało naszych przodków już w zamierzchłych czasach. Bogactwo otaczającego ich życia, a więc drzewa rodzące drzewa, ptaki – ptaki i ludzie rodzący nowych ludzi, wszystko to zmuszało ich do zastanawiania się: dlaczego? Dowody ich zdziwienia odnajdujemy dziś w starożytnych mitach. W przeszłości odleglejszej niż mity nasi przodkowie nie tylko dziwili się, ale i eksperymentowali wykorzystując dziedziczenie dla własnych celów. Spadkiem, jaki w efekcie tego otrzymaliśmy, są udomowione rośliny i zwierzęta, które do dziś stanowią dla nas podstawę wyżywienia i wytwarzania odzieży, a także drożdże używane do produkcji chleba, wina i piwa. I w tym dziedzictwie odnajdujemy początki badań (tak, właśnie naukowych badań) w dziedzinie zwanej dzisiaj genetyką.

Z historycznego punktu widzenia, ogromna różnorodność form życia przeszkadzała w odkryciu ogólnych praw biologii, a w szczególności praw dziedziczenia. Niełatwo dostrzec związki łączące drzewo i konia. Wielkie idee dojrzewały powoli, bywało, że o niektórych dobrych pomysłach zapominano, aby odkryć je ponownie setki lat później. W V wieku p.n.e. greccy filozofowie, pomimo silnej presji kulturowej, aby potwierdzić dominację mężczyzn, doszli do wniosku, który dziś wydaje się oczywisty, że obie płcie muszą mieć udział w formowaniu nowego osobnika, ponieważ potomstwo jest podobne do obojga rodziców. Wierzyli również, że ów udział jest rodzajem informacji zebranej z części dojrzałych osobników, by uformować „nasienie” męskie i żeńskie. Demokryt dowodził, że informacja jest przenoszona w postaci cząstek, których kształt, wielkość i wzajemne ułożenie wpływają na cechy potomstwa; jednak nie wszyscy ten pogląd podzielali. Teofrast, uczeń Arystotelesa, jako pierwszy dostrzegł podobieństwa między rozmnażaniem się zwierząt i roślin i zaproponował, by pojęć „męski” i „żeński” („samiec” i „samica”) używać na określenie uczestników rozrodu płciowego.

Poważne badania genetyczne rozpoczęły się w XIX wieku. Badano dziedziczenie zmiennych cech, widocznych na pierwszy rzut oka, na przykład koloru kwiatów groszku czy ludzkich oczu. W wyniku tych badań powstało abstrakcyjne pojęcie niepodzielnego genu jako podstawowej jednostki dziedziczenia. Przypuszczano, że jeden z genów determinuje barwę kwiatu groszku, inny wysokość całej rośliny i tak dalej. Natura genu oraz sposób, w jaki decyduje o określonych cechach, pozostawały całkowicie nie znane.

Badania nad chemiczną istotą genów i mechanizmami rządzącymi dziedziczeniem rozpoczęły się dopiero w połowie XX wieku, kiedy to grzyby, bakterie i wirusy zastąpiły w roli obiektów doświadczalnych rośliny i zwierzęta. To dzięki tym stosunkowo prostym formom życia stwierdzono, że kwas deoksyrybonukleinowy (DNA), kwas rybonukleinowy (RNA) oraz białka to uniwersalne czynniki określające cechy istot żywych. Szybko czyniono wielkie postępy w wyjaśnieniu mechanizmów dziedziczenia u grzybów, bakterii i wirusów, ponieważ cechy biologiczne tych organizmów ułatwiały analizę ich podłoża genetycznego. Wnioskiem płynącym z tych badań była koncepcja genu jako informacji – takiej, która rządzi wzrostem i zachowaniem istot żywych oraz decyduje o ich cechach. Koncepcja ta zakładała zarazem, że wszystkie żywe istoty dysponują mechanizmem rozszyfrowującym albo „odczytującym” informację genetyczną, a geny przechowują stale tę informację, aby rodzice mogli przekazać ją swemu potomstwu.

Ponieważ metody analityczne umożliwiające badania bardziej złożonych organizmów wówczas jeszcze nie były dostępne, wniosków tych nie dawało się uogólnić, by odnieść je także do zwierząt i roślin. Dopiero na początku lat siedemdziesiątych rewolucyjny rozwój nowych metod badawczych przełamał bariery techniczne i pojęciowe utrudniające poznanie złożonych systemów genetycznych. Tym samym nasze spojrzenie na strukturę, organizację i funkcję genów uległo gruntownej przebudowie. To nowe spojrzenie radykalnie zmieniło rozległe obszary biologii. Żeby ocenić postęp, jaki się już dokonał, warto prześledzić od początku rozwój i kolejne rewizje fundamentalnych koncepcji dziedziczenia.


Inżynieria genetyczna polega na wykorzystaniu przez naukowców technik laboratoryjnych do zmiany DNA żywych organizmów. DNA to projekt indywidualizmu żywego organizmu. Każdy organizm determinowany jest informacją przechowywaną w jego DNA. Informacja ta wykorzystywana jest do zarządzania wszystkimi procesami biochemicznymi - życie, wzrost i unikalne cechy organizmu zależą od jego DNA. Segmenty DNA, które kojarzone są ze specyficznymi cechami lub funkcjami organizmu nazywane są genami.
Biologia molekularna odkryła wiele enzymów, które zmieniają strukturę DNA. Niektóre z nich mogą rozbijać, inne łączyć elementy DNA. Naukowcy, wykorzystując takie enzymy, uczą się wyodrębniania z DNA określonych genów, wykorzystywanych do tworzenia pożądanych struktur genetycznych. Genetycy wierzą, że mogą udoskonalić spożywaną przez ludzi żywność. Na przykład pomidory - w większości odmian - są wrażliwe na mróz. Ta cecha znacznie skraca okres ich uprawy. Z kolei niektóre gatunki ryb potrafią przetrwać w bardzo zimnej wodzie. Naukowcy, mając na uwadze te uwarunkowania, zidentyfikowali specyficzny gen, który umożliwia flądrze skuteczne opieranie się zimnu i użyli inżynierii genetycznej do przeniesienia "anty-mrozowego" genu do DNA pomidorów. W ten sposób znacznie wydłużono okres uprawy pomidorów. Na pierwszy rzut oka takie osiągnięcie może ekscytować wiele osób. Jednakże głębsze rozważania ujawniają poważne wątpliwości.
Korzyści, jak i zagrożenia związane z żywnością transgeniczną można rozpatrywać w następujących kategoriach:
- potencjalne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia i życia,
- bezpieczeństwo środowiska naturalnego,
- uregulowania prawne i społeczne zaangażowanie,
- socjo-ekonomiczne i etyczne uwarunkowania,
- pozostałe.
Zagrożenia dla ludzkiego zdrowia
Genetycy zmieniają charakter żywności - bez długich i dokładnych testów nie można jednoznacznie stwierdzić, czy zmodyfikowane pożywienie jest w pełni bezpieczne. Wśród ewentualnych zagrożeń dla ludzkiego zdrowia wymienić należy:
a) toksyczność,
W 1983 roku setki Hiszpanów zmarło po spożyciu będącego efektem manipulacji genetycznych oleju rzepakowego. Ten olej, badany uprzednio na szczurach, nie wykazywał toksycznych właściwości. Dr. Parke (School of Bilogical Sciences, University of Surrey, UK) ostrzega, że obecnie stosowane procedury testowania genetycznie zmienionej żywności, włączając w to testy na gryzoniach, nie dowodzą jej bezpieczeństwa dla ludzkości. Zaproponował nawet wprowadzenie moratorium na wytwarzanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów, żywności i leków.
b) wzrost ryzyka zachorowalności na nowotwory,
c) alergie spowodowane obecnością w żywności modyfikowanej obcych protein,
Szacuje się, że wśród dorosłych około 2% populacji, a wśród dzieci 5% cierpi na alergie wywołane przez żywność. Większość alergenów pochodzących z żywności to białka.
d) przeniesienie genu z roślin zmodyfikowanych genetycznie.
Największe obiekcje dotyczą ewentualnego przeniesienia nowego genu przez system trawienny i spowodowanie jego ekspresji w obcym układzie (np. nieprzewidziany transfer tzw. genów markerów warunkujących odporność na antybiotyki, które często są stosowane do genetycznej modyfikacji roślin).
e) mniejsza wartość odżywcza.

Transgeniczne pożywienie bardzo często stwarza pozory świeżości tym samym wprowadza w błąd konsumentów. Soczyście wyglądający, rześki pomidor w rzeczywistości może mieć kilka tygodni oraz niewielką wartość odżywczą.
Zagrożenia dla środowiska naturalnego
Podstawową słabością inżynierii genetycznej jest nieprecyzyjna technologia - genetyk przesuwa geny z jednego organizmu do innego. Gen może być stosunkowo precyzyjnie wyodrębniony z DNA organizmu, ale inżynieria genetyczna w wielu wypadkach nie ma pojęcia, w którym miejscu DNA drugiego organizmu wstawić wyselekcjonowany gen. Jeżeli nawet operacja przeniesienia genu wypadnie pomyślnie, zdarzyć się może, ż nowy element powodować będzie zakłócenia w funkcjonowaniu innych, istotnych dla życia organizmu genów. Dlatego też inżynieria genetyczna porównywana jest często do wykonywania operacji na otwartym sercu przy pomocy niezbyt precyzyjnych narzędzi. Jest to więc zabieg niezwykle ryzykowny. Naukowcy nie posiadają wystarczającej wiedzy aby modyfikować DNA bez ryzyka stworzenia mutacji, które mogą być szkodliwe dla środowiska i naszego zdrowia. Przeprowadzają oni eksperymenty z wrażliwymi, ale ciągle potężnymi siłami natury, nie wiedząc jakie będą konsekwencje tych działań.