Klonowanie – wybrane techniki klonowania. Moje za czy przeciw

Pojecie "klonowanie" ma wiele znaczeń. Jedno z nich mówi, że klonowanie to proces tworzenia organizmów mających taką samą informację genetyczną jak dawca. Szczególnym przypadkiem jest twinning, czyli powstawanie lub otrzymywanie bliźniąt monozygotycznych (jednojajowych), gdzie nie można wyróżnić dawcy. Natomiast klonowanie organizmów oznacza procedurę otrzymywania organizmów o takiej samej informacji genetycznej, z reguły poprzez procedurę transferu jądra z komórki somatycznej do komórki jajowej pozbawionej uprzednio jądra. W przypadku klonowania roślin stosuje się procedurę odróżnicowania komórek dawcy do komórek merystematycznych (po każdym podziale odtwarza samą siebie). Klonowanie genów (w genetyce i biologii molekularnej) jest to proces wyosobniania genu. Polega na łączeniu fragmentów materiału genetycznego z wektorem molekularnym i ich namnażaniu w innym organizmie. Otrzymuje się w ten sposób wiele kopii tego samego genu. Termin klonowanie genów odnosi się też do identyfikacji genów poprzez wykorzystanie procedury klonowania genów. Jeśli pojedynczy fragment genomu jest przenoszony z jednego wektora do drugiego, taki proces określa się mianem subklonowania.

Chronologia postępów w klonowaniu zwierząt
- (1938) Hans Spemann zaproponował wykorzystanie transferu jądrowego w celu sklonowania organizmu. Pomysł pochodzi z rozważań nad sposobem eksperymentalnego rozstrzygnięcia kontrowersji, czy w procesie różnicowania następuje utrata materiału genetycznego. Gdyby następowała, klonowanie byłoby niemożliwe.
- żaba Rana pipiens (1952) Robert Briggs i Thomas King. Mieli trudności z uzyskaniem klonów z komórek zróżnicowanych, doszli do konkluzji, błędnej, że następuje utrata materiału genetycznego.
- żaba Xenopus laevis (1958, 1962) John B. Gurdon odniósł sukces. Przez wiele lat jednak jego wynik był kwestionowany, zwłaszcza w świetle nieudanych prób klonowania ssaków. Gurdon wielokrotnie udoskonalał eksperyment, by odpowiedzieć na kolejne zarzuty.
- karp: (1963) informacja kontrowersyjna
- owca: (1996) pierwszy sklonowany ssak: Owca Dolly

Dolly urodziła się 23 lutego 1996 roku jako wynik eksperymentu naukowców Roslin Institute w Edynburgu. Wraz z nią urodziło się także 254 innych sklonowanych organizmów, jednak większość obciążona była mutacjami i błędami genetycznymi, pozostałe były zniekształcone - wszystkie zostały uśmiercone.

W czasie życia owieczki Dolly zebrano dużo informacji na temat rozwoju sklonowanego organizmu. Zaobserwowano między innymi, że wiek materiału genetycznego sklonowanego organizmu jest identyczny z wiekiem dawcy. Tym samym Dolly miała biologicznie 6 lat w chwili urodzenia, tyle ile miała owca-dawczyni. Prawidłowość ta powoduje między innymi, że klon nie jest pozbawiony wad genetycznych wieku starczego dawcy i ma mniejszą odporność na choroby.

Dolly została uśpiona ze względu na nieuleczalną chorobę płuc po 6 latach 14 lutego 2003 roku (owce żyją średnio 11-12 lat). Wcześniej cierpiała także na zwyrodnieniową chorobę stawów. Wydała na świat 6 zdrowych jagniąt. Po śmierci została wypchana i zaprezentowana publiczności w edynburskim muzeum 11 kwietnia 2003.

- małpa (Rezus): (samica, styczeń 2000)
- świnia: (5 prosiaków z jednej świni, Szkocja - 2000)
- bawół: (samiec, styczeń 2001)
- krowa: Alpha and Beta (samica, 2001)
- kot: CopyCat "CC" (samica, jesień 2001)
- mysz: (1998) Wakayama i Yanagimachi. W 2002 roku Hochedlinger i Jaenisch sklonowali myszy z limfocytów T i pokazali, że otrzymane osobniki mają rearanażacje genu receptora limfocytu T właściwą dla wyjściowej populacji limfocytów. Powszechnie uważa się to za najsilniejszy dowód, że klonowanie jest możliwe z komórek zróżnicowanych.
- królik: (marzec-kwiecień, 2003) we Francji i Korei Południowej.
- muł: Idaho Gem (samiec, maj 2003) i Utah Pioneer (samiec, lipiec 2003)
- jeleń: Dewey (2003)
- koń: Prometea (samica, 2003)
- szczur: Ralph (samiec, 2003)
- muszki owocowe (2004)
- człowiek (2004) grupa Shin Yong Moona. Otrzymano pluripotentne komórki macierzyste.
- pies: Snuppy (kwiecień 2005)

Opracowanych jest kilka metod klonowania ssaków. Do klonowania zarodków - czyli jeszcze nie zróżnicowanych komórek - stosuje się metody: izolacji blastomerów, reagregacja blastomerów, dzielenie zarodków, czy transplantacja jąder komórkowych. Ta ostania metoda jest także stosowana do klonowania somatycznego, czyli takiego w którym wykorzystywane są komórki pochodzące z osobników dorosłych. Tą metodą właśnie została sklonowana - jako pierwszy ssak - w 1996 roku owca Dolly.

Klonowanie zarodków metodą izolacji blastomerów polega na usunięciu osłonki przejrzystej zarodka, gdy występuje on w stadium 4-komórkowym - składa się z 4 blastomerów (wykorzystywane też są czasami zarodki składające się z 2, lub 8 blastomerów). Następnie umieszcza się go w pożywce pozbawionej jonów magnezu i wapnia, co powoduje osłabienie połączeń pomiędzy blastomerami i rozdzielenie się ich. Rozdzielone blastomery hoduje się w warunkach in vitro do momentu uzyskania przez nie stadium moruli lub blastocysty. Następnie wszczepia się je do macicy samicy-biorcy. Klonowanie tą metodę jest jednak mało skuteczne. Jest to metoda laboratoryjna.

Organizm chimerowy (chimera) jest to organizm złożonych z komórek pochodzących z dwóch lub więcej organizmów, czyli pochodzący z komórek różniących się pod względem genetycznym i genotypowym.
Klonowanie zarodków metodą reagregacji blastomerów (klonowanie chimerowe) opiera się na hipotezie - inside-outside, wg której zewnętrznie położone komórki zarodka wytwarzają trofoblast (odpowiedzialny za implantację w ścianie macicy), a z komórek będących wewnątrz, odizolowanych od środowiska zewnętrznego, rozwinie się ostatecznie przyszły osobnik. W metodzie tej pojedyncze blastomery wyizolowane wcześniej z zarodka klonowanego (zwykle 4 lub 8 komórkowego) otacza się innymi blastomerami - tzn. blastomerami nośnikowymi. Następnie po hodowli in vitro wszczepia się taki już chimerowy zarodek do samicy-biorcy. Metoda ta mimo że pozwala na uzyskanie większej liczby klonów pozostaje jednak metodą czysto laboratoryjną, ze względu na duże trudności z hodowlą i przeżywalnością agregowanych blastomerów.

Klonowanie metodą dzielenia zarodków (bisekcji) polega na przecięciu zarodków występujących w stadium moruli lub blastocysty odpowiednie przygotowanym skalpelem. Jest to zabieg stosunkowo prosty, dzieli się zarodek na dwie równe części i po krótkiej hodowli in vitro przeszczepia się je do samic-biorczyń. Ograniczeniem tej metody jest możliwość uzyskania tylko dwóch identycznych genetycznie osobników - dzielenie zarodka na 3, 4 i więcej części nie przynosiło rezultatów.

Klonowanie metodą transplantacji jąder komórkowych jest najczęściej wykorzystywana metoda klonowania. Jako jedyna pozwala na sklonowanie dorosłych osobników i umożliwia uzyskanie wielu klonów. Ta metodą sklonowana została owca Dolly. Polega ona na usunięciu jądra komórkowego z niezapłodnionego oocytu (komórki jajowej) i wszczepieniu jądra z innej komórki - pochodzącej z organizmu jaki chcemy sklonować. Jądro można obierać z komórek zarodka, z komórek hodowanych in vitro, a także co najważniejsze w tej metodzie, z dorosłych już osobników. W przypadku Dolly były to komórki pochodzące z wymienia jednej z owiec. Pierwszym etapem tej metody klonowania jest usuniecie jądra z niezapłodnionego oocytu. Zabieg polega na mikrochirurgicznym usunięciu chromosomów ułożonych w płytce metafazowej II podziału mejotycznego. Następnie izoluje się jądra z komórek, które chcemy klonować. W przypadku klonowania zarodków będą to blastomery, a przypadku chęci sklonowania dorosłego osobnika będą to komórki pochodzące z różnych tkanek. Kolejnym etapem jest wprowadzenie wyizolowanego jądra do oocytu, z którego wcześniej usunięto jego własne jądro. Zabieg ten można przeprowadzić metodą mikrochirurgiczną - polegającą na bezpośrednim wprowadzeniu jądra do komórki jajowej za pomocą mikromanipulatora lub metodą niechirurgiczną - za pomocą inaktywowanego wirusa Sendai albo poprzez elektrofuzję, czyli za pomocą impulsów pola elektrycznego. Oocyt z umieszczonym wcześniej jądrem pod osłonką przejrzysta umieszcza się w roztworze dielektryku pomiędzy dwoma elektrodami. Impulsy prądu stałego powodują fuzję. Następnie aktywuje się oocyt - czyli pobudza go do rozwoju. W tym celu stosuje się czynniki chemiczne: np. alkohol etylowy, lub fizyczne: np. impulsy prądu stałego. W końcu rozwijający się zarodek wszczepie się do macicy samicy-biorcy. W rezultacie, powstaje osobnik będący kopią genetyczną innego, z którego pobrano komórkę somatyczną.

Klony otrzymane w procesie transferu jądrowego nie są w 100% genetycznie identyczne z dawcami. W trakcie tego procesu wymienia się bowiem tylko materiał genetyczny zawarty w jądrze komórkowym pozostawiając RNA mitochondrialny biorcy. Mitochondrialne RNA ma jednak minimalny wkład w dziedziczenie cech genetycznych.

Klonowanie ma wiele zalet i wad oraz zwolenników i przeciwników. Jestem za klonowaniem, ponieważ dzięki temu możliwe jest otrzymywanie tkanek lub organów, które posłużą do leczenia różnych chorób. Naukowcy wierzą, że sklonowanie ludzkiego zarodka może stworzyć grupę komórek macierzystych potrzebnych do leczenia ludzi, z takich chorób jak Alzheimer, Parkinson, zawały, cukrzyce i wielu innych. Klonowanie daje również możliwość do badań różnych chorób. Na przykład sklonowane specjalnie zmutowane myszy są doskonałym modelem do obserwowanie ludzkich błędów genetycznych. Proces klonowania może pozwolić na sprawdzenie jednej z teorii dotyczącej przyczyn starzenia się i zachorowań na raka wraz z wzrostem wieku. Teoria ta zauważa, iż od momentu narodzin człowieka prawie każda z jego komórek ulega 20 - 30 podziałom. Niewielkie błędy w procesie replikacji DNA (zwane mutacjami) zdarzające się podczas każdego podziału komórkowego są wg naukowców przyczyną starzenia się oraz wzrostu liczby zachorowań na raka u osób w podeszłym wieku. Ta hipoteza może być obecnie sprawdzona dzięki zastosowaniu operacji transplantacji jądra komórkowego z komórek dorosłych organizmów. Do eksperymentów, których przeprowadzanie rozpoczęto w kilku ośrodkach badawczych na świecie, użyto jak na razie nie owiec, ale żyjących znacznie krócej myszy. Daje do również możliwość zapewnienia bezdzietnym i bezpłodnym małżeństwom swojego potomka. Klonowanie będzie wyjątkowo użyteczne dla firm zajmujących się zwierzętami transgenicznymi. Koszt stworzenia krowy, która produkuje w swym mleku ludzkie białko wyniósł ok. 4 milionów dolarów. Koszt sklonowania tej krowy wyniesie ok. 750 tys. Dolarów, a firma będzie miała pewność, ze ta krowa będzie identyczna z orginałem.

Natomiast przeciwnicy klonowania boją się wskrzeszania zmarłych przed laty ludzi, czy klonowania tylko dla uzyskania źródła organów do przeszczepów. Naukowcy są jednak zgodni w tych kwestiach i wiedzą, ze byłoby to naruszeniem wszelkich zasad etyczno- moralnych..

Prawo w USA zabrania klonowania dla celów reprodukcyjnych. Zakazując go powoływano się na argumenty etyczne, a także opinie większości naukowców, że istnieje duże prawdopodobieństwo, iż sklonowane osobniki nie będą normalne. Klonowanie daje możliwość klonowania ludzi wybitnych. Jest to niemoralne, a ludzka inteligencja przestałaby być już niepowtarzalna i rzadka.

Klonowanie mogłoby być nadmiernie wykorzystywane. Na przykład do tworzenia planowanego społeczeństwa, albo do eksperymentowania i tym podobnych. Oczywiste jest, ze wiele sprzeciwów napływa ze strony religijnej. Klonowanie podważa niepowtarzalność życia ludzkiego. Podważa to też wyłączność Boga do powoływania istnienia człowieka i innych organizmów żywych.