O. V. SABLINA,
Kandidat bioloških nauka, SUSC NSU
KLONIRANJE ŽIVOTINJA
Možda nijedno od dostignuća biološka nauka nije izazvalo tako intenzivne strasti u društvu kao što je kloniranje sisara. Ako su neki ljudi, kako biolozi, tako i oni koji nisu vezani za „nauke o životu“, s oduševljenjem prihvatili pojavu, barem teorijsku, mogućnost kloniranja ljudi i spremni su za kloniranje sutra, onda je većina nespecijalista reagovala na tu mogućnost, najblaže rečeno , veoma oprezan.
Burna debata u medijima dovela je do raširenog uvjerenja među stanovništvom da je takva istraživanja izuzetno opasna. To su uvelike olakšali "klonovi" koji su "naselili" fikcija i bioskop. Prije nekoliko godina jedna od pseudonaučnih grupa objavila je svoju namjeru da klonira Hitlera kako bi ga objesila za zločine. To je, zauzvrat, izazvalo strahove da bi diktatori poput Hitlera mogli da ovjekovječe svoju moć prenoseći je na svoje klonove. U većini ovih ideja, ljudski klonovi su “lažni ljudi”, glupi i zli, a klonirane životinje i biljke prijete da unište cijelu biosferu. Ovdje posebno treba napomenuti da ljudi često brkaju kloniranje i transgenezu, dok su to potpuno različite stvari. Doista, kloniranje se koristi za dobivanje transgenih višećelijskih životinja, ali u ovom slučaju kloniranje nije cilj, već sredstvo. Kloniranje bez trans geneze je tehnika koja se široko koristi u projektima s različitim ciljevima.
Koliko su opravdani ovi strahovi i nade? Čini se vrlo važnim da se stvori miran, uravnotežen sud o izgledima i mogućim posljedicama ovih studija. Da biste to učinili, morate odgovoriti na nekoliko osnovnih pitanja, što ćemo i pokušati učiniti.
Dakle, šta je kloniranje? Kako se kloniraju životinje? Zašto naučnici to rade? Za šta se može koristiti tehnika kloniranja životinja? Da li je kloniranje ljudi prihvatljivo?
ŠTA JE KLON?
grčka riječ κλ w n
znači pucaj, pucaj. Sada se klonovima nazivaju pojedinci životinja ili biljaka dobiveni od strane aseksualna reprodukcija i imaju potpuno identične genotipove. Klonovi su vrlo rasprostranjeni među biljkama – sve sorte vegetativno razmnožanih kultiviranih biljaka (krompir, voće i bobice, gladioli, tulipani itd.) su klonovi. Trenutno razvijena tehnika mikroklonskog razmnožavanja omogućava da se u kratkom vremenu dobije ogroman broj genetski identičnih primeraka, čak i biljaka koje se u prirodnim uslovima ne razmnožavaju vegetativno.Kod životinja je ova vrsta reprodukcije mnogo rjeđa. Ipak, poznato je više od 10.000 vrsta višećelijskih životinja koje se razmnožavaju dijeljenjem jednog organizma na dva ili čak nekoliko dijelova (autofragmentacija), koji izrastaju u punopravne organizme. Ovi novi organizmi su takođe klonovi. Prirodni klonovi, koji nastaju odvajanjem dijela tjelesnih stanica i razvojem od njih punopravnog pojedinca, karakteristični su ne samo za tako primitivne životinje kao što su spužve ili hidra iz udžbenika. Čak su i ove dovoljne Svakako, visoko organizirane životinje, poput morskih zvijezda i crva, mogu se razmnožavati diobom. Ali kralježnjacima ili insektima nedostaje ova sposobnost. Međutim, klonovi koji su nastali prirodno, nalaze se čak i kod sisara.
Prirodni klonovi su takozvani monozigotni blizanci, koji potiču iz istog oplođenog jajeta. To se događa kada se embrij, u najranijim fazama cijepanja, podijeli na zasebne blastomere i razvije se iz svakog blastomera. nezavisni organizam. Na primjer, američki oklopnik s devet linija uvijek rađa četiri monozigotna blizanca. Podjela embriona u fazi četiri blastomera na nezavisne embrije normalna je pojava za ovog sisara.
Takvi blizanci su kao zasebni dijelovi jednog organizma i imaju isti genotip, odnosno klonovi su.
Monozigotni (ili identični) blizanci kod ljudi su takođe klonovi. Najveći poznati broj monozigotnih blizanaca rođenih kod ljudi je pet. Vjerovatnoća da će osoba imati blizance je mala - među bijelom populacijom Evrope i Sjeverne Amerike u prosjeku iznosi oko 1%. Najrjeđa stopa nataliteta blizanaca je u Japanu. IN afričko pleme U Yorubi, incidencija blizanaca je 4,5% svih porođaja, au nekim područjima Brazila i do 10%, međutim samo mali dio njih je monozigotan. Postoje i porodice sa genetskom predispozicijom za rođenje blizanaca, ali i samo dizigotnih.
Simultana ovulacija je uzrokovana određenim kvarom hormonskog sistema, koji može biti genetske prirode. Razlog zašto se embrion dijeli i formiraju monozigotni blizanci kod ljudi je nepoznat. Učestalost ovog fenomena je oko 0,3% u svim ljudskim populacijama.
Vrlo rijetko se dešava da iz nekog nepoznatog razloga embrion nije potpuno podijeljen. Tada se rađaju spojeni (tačnije, nepodijeljeni) takozvani sijamski blizanci. Otprilike četvrtina svih jednojajčanih blizanaca su „zrcalni“ blizanci, na primjer, jedan od blizanaca je ljevoruk, drugi je dešnjak, jedan ima kosu na vrhu glave uvijenu u smjeru kazaljke na satu, drugi u suprotnom smjeru kazaljke na satu, jedan ima srce na lijevoj strani i jetru na desnoj strani, drugi ima suprotno. Naučnici vjeruju da je „zrcaljenje“ blizanaca posljedica podjele embrija na dovoljno kasna faza razvoj.
Dakle, životinjski i ljudski klonovi su normalni prirodni fenomen. Ova činjenica nam odmah omogućava da odgovorimo na neka pitanja u vezi s kloniranjem ljudi: klonovi su apsolutno normalni, punopravni ljudi, različiti od svih ostalihdruge ljude samo zato što imaju genetskog dvojnika. Oni su nezavisni, autonomni organizmi, iako imaju identične genotipove. Stoga su sve nade da će se kloniranjem postići besmrtnost potpuno neosnovane. Iz istog razloga, klonovi ne mogu snositi nikakvu odgovornost za radnje koje je počinio njihov „genetski original“.
EKSPERIMENTALNO KLONIRANJE ŽIVOTINJA
Kloniranje je umjetna proizvodnja životinjskih klonova (u slučaju kloniranja biljaka, često se koriste termini "vegetativno razmnožavanje" i "meristemska kultura"). Budući da se više životinje ne mogu razmnožavati vegetativno, u principu se mogu koristiti tri metode za dobivanje klona:
udvostručiti set hromozoma u neoplođenom jajetu, čime se dobija diploidno jaje i prisiliti ga da se razvije bez oplodnje;
umjetno dobiti monozigotne blizance dijeljenjem embrija koji se počeo razvijati;
ukloniti jezgro iz jajeta, zamjenjujući ga diploidnim jezgrom somatske stanice, a također prisiliti takav "zigot" da se razvije.
Naučnici su iskoristili sve tri ove mogućnosti za kloniranje životinja.
Prva metoda se ne može primijeniti na sve životinje. Još 30-ih godina. XX vijek B.L. Astaurov je uspio, koristeći termičke efekte, da aktivira neoplođeno jaje svilene bube za razvoj, dok je blokirao prolaz prve mejotičke diobe. Naravno, jezgro je ostalo diploidno. Razvoj takvog diploidnog jajeta završava se izlijeganjem larvi koje potpuno ponavljaju genotip majke. Naravno, dobijene su samo ženke. Nažalost, ekonomski nije isplativo uzgajati ženke, jer uz veću potrošnju hrane proizvode čahure lošijeg kvaliteta. V.A. Strunnikov je poboljšao ovu metodu razvojem metode za dobijanje klonova svilene bube koji se sastoje samo od muških jedinki. Da bi se to postiglo, jezgro jajeta je bilo izloženo gama zracima i visokoj temperaturi. To je učinilo jezgre nesposobnim za oplodnju. Jezgra sperme koja je prodrla u takvo jaje udvostručila se i počela se dijeliti. To je dovelo do razvoja mužjaka koji je ponovio genotip oca. Istina, dobijeni klonovi nisu pogodni za industrijsko suparstvo, ali se koriste u oplemenjivanju kako bi se postigao efekat heterozisa. Ovo omogućava dramatično ubrzavanje i olakšavanje proizvodnje izuzetno produktivnog potomstva. Sada se ove metode široko koriste u suparstvo u Kini i Uzbekistanu.
Nažalost, uspjeh kod svilene bube je izuzetak - nije moguće dobiti klonove od drugih životinja na ovaj način. Istraživači su pokušali da uklone jedan od pronukleusa iz oplođenog jajeta i udvostruče broj hromozoma drugog tretirajući ih supstancama koje uništavaju mikrotubule vretena. Dobivene diploidne ćelije bile su homozigotne za sve gene (sadržale su ili dva majčina ili dva očeva genoma). Takve su zigote počele da se fragmentiraju, ali je razvoj stao rana faza i pokazalo se da je nemoguće dobiti klonove sisara na ovaj način. Pokušali su da se transplantiraju pronukleusi iz jednog oplođenog jajeta u drugo. Ispostavilo se da se embrioni dobijeni na ovaj način normalno razvijaju samo ako je jedan pronukleus bio jezgro jajeta, a drugi spermatozoid. Ovi eksperimenti su pokazali da su za normalan razvoj embriona sisara potrebna dva različita genoma – majčinski i očinski. Činjenica je da prilikom formiranja zametnih ćelija dolazi do genomskog utiskivanja - metilacije sekcija DNK, što dovodi do isključivanja metiliranih gena. Ovo gašenje ostaje doživotno. Budući da su različiti geni isključeni u muškim i ženskim zametnim stanicama, oba genoma su potrebna za normalan razvoj tijela - mora postojati jedna radna kopija gena.
Druga metoda - podjela embrija u ranim fazama cijepanja - koristi se u embriologiji veoma dugo, iako uglavnom za morski ježevi i žabe. Na taj način su dobijeni podaci o sposobnosti blastomera izolovanih iz embriona da nastanu punopravni organizam. Klonovi monozigotnih blizanaca sisara dobijeni su mnogo kasnije, ali se vještačko odvajanje embrija i njihova naknadna implantacija u “surogat majke” već koriste u selekciji domaćih životinja za dobivanje velikog broja potomaka od posebno vrijednih roditelja. 1999. godine, majmun je kloniran ovom metodom. Oplodnja je obavljena in vitro. Osmoćelijski embrion je podijeljen na četiri dijela, a svaki dvoćelijski dio je implantiran u matericu drugog majmuna. Tri embriona se nisu razvila, ali se iz četvrtog rodio majmun koji je dobio ime Tetra (četvrtina).
Najpoznatija klonirana životinja, ovca Doli, klonirana je trećom metodom - prenošenjem genetskog materijala somatske ćelije u jajnu ćeliju kojoj nedostaje sopstveno jezgro.
Metoda nuklearnog prijenosa razvijena je još 40-ih godina. XX vijek Ruski embriolog G.V. Lopashov, koji je radio sa žabljim jajima. Istina, nije primio odrasle žabe. Kasnije je Englez J. Gurdon uspio natjerati žablja jaja sa stranim nukleusom da se razviju u odrasle jedinke. Ovo je bio izvanredan uspjeh - na kraju krajeva, presadio je jezgre diferenciranih stanica odraslog organizma u jaje. Koristio je ćelije plivajuće membrane i epitelne ćelije crijeva. Ali ne više od 2% takvih jaja razvilo se do odrasle dobi, a žabe koje su rasle od njih su se razlikovale manje veličine i smanjenu vitalnost u odnosu na njihove normalne vršnjake.
Presađivanje nukleusa u jaje sisara je mnogo teže, jer je oko 1000 puta manje od žabljeg jajeta. 1970-ih godina u našoj zemlji, na Institutu za citologiju i genetiku u Novosibirsku, pokušao je to učiniti na miševima divni naučnik L.I. Koročkin. Nažalost, njegov rad nije nastavljen zbog poteškoća sa finansiranjem. Strani znanstvenici su nastavili s istraživanjem, ali se ispostavilo da je operacija transplantacije jezgra previše traumatična za mišja jaja. Stoga su eksperimentatori krenuli drugim putem - jednostavno su počeli spajati jaje, lišeno vlastitog jezgra, s cijelom netaknutom somatskom ćelijom.
Grupa istraživača sa Rosslyn instituta u Škotskoj, predvođena J. Wilmutom, koji je klonirao Dolly, koristila je električni impuls za spajanje ćelija. Uklonili su jezgre iz zrelih jajnih ćelija, zatim pomoću mikro pipete su unele somatsku ćeliju izolovanu iz mlečne žlezde ovce ispod membrane jajeta. Uz pomoć strujnog udara stanice su se spojile i u njima je stimulirana dioba. Zatim je, nakon 6 dana kultivacije u veštačkim uslovima, embrion koji je počeo da se razvija u fazi morule implantiran u matericu posebno pripremljene ovce druge rase (dobro fenotipski različite od donora genetskog materijala). Rođenje ovce Doli postalo je velika senzacija, a neki naučnici sumnjali su da je ona zaista klon. Međutim, specijalne DNK studije su pokazale da je Dolly pravi klon.
Nakon toga, tehnika kloniranja sisara je poboljšana. Grupa naučnika sa Univerziteta u Honoluluu, koju je predvodio Riuzo Yanagimachi, uspjela je prenijeti jezgro somatske ćelije direktno u jaje pomoću mikropipete koju su izmislili. To im je omogućilo da bez električnog impulsa, koji je bio daleko od bezbednog za žive ćelije. Osim toga, koristili su manje diferencirane stanice - to su bile kumulusne stanice (somatske stanice koje okružuju jaje). i prateći je dok se kreće kroz jajovod). Do danas su ovom metodom klonirani i drugi sisari - krava, svinja, miš, mačka, pas, konj, mazga, majmun.
ZAŠTO KLONIRATI ŽIVOTINJE?
Uprkos ogromnom napretku, kloniranje sisara ostaje složena i skupa procedura. Zašto naučnici ne prekinu ove eksperimente? Prije svega, zato što je... zanimljivo. I nije samo znatiželjno hoće li to uspjeti ili ne, već je jasno šta će se dogoditi. Kloniranje sisara je izuzetno važno za osnovnu nauku. Ovo je jedinstveni alat koji vam omogućava da istražite jedno od najsloženijih i najintrigantnijih pitanja biologije - kako i na koji način se informacije snimljene nizom nukleotida u DNK implementiraju u odrasli jedinstveni organizam, kako precizna interakcija hiljada gena, od kojih se svaki „uključuje“ i „isključuje“ „tačno u vreme i u ćeliji gde je to potrebno. Poznato je da se neki geni koji djeluju u najranijim fazama embriogeneze nepovratno isključuju tokom daljeg razvoja i diferencijacije ćelija.
Kako se to događa? Da li je moguće natjerati diferenciranu ćeliju da se podvrgne obrnutoj diferencijaciji? Općenito je nemoguće odgovoriti na posljednje pitanje bez kloniranja. Sama činjenica da je kloniranje sisara uspješno ukazuje da je moguća obrnuta diferencijacija. Međutim, nije sve tako jednostavno. Životinje se često kloniraju iz nediferenciranih embrionalnih matičnih stanica ili iz kumulusnih stanica. U drugim slučajevima, možda su korištene i matične ćelije. Konkretno, ovca Doli je klonirana iz ćelije mliječne žlijezde gravidne ovce, a tokom trudnoće, pod utjecajem hormona, matične stanice mliječne žlijezde počinju da se razmnožavaju, pa je vjerovatno da će eksperimentatori uzeti upravo matične ćelije, diže se. Vjeruje se da se upravo to dogodilo s Doli. Ovo takođe može objasniti veoma nisku efikasnost kloniranja – na kraju krajeva, u tkivu je malo matičnih ćelija.
Ali, naravno, da metoda kloniranja nema jasno vidljive praktične rezultate, istraživanje ne bi bilo tako intenzivno. Koja vrsta praktična upotreba mozda od kloniranih zivotinja? Prije svega, kloniranjem visokoproduktivnih domaćih životinja moguće je u kratkom roku dobiti velike količine elitnih krava, vrijednih krznarskih životinja, sportskih konja itd. Neki naučnici vjeruju da kloniranje nikada neće biti široko korišteno u stočarstvu jer je postupak tako skup. Osim toga, uslov za selekciju je oduvijek bila genetska raznolikost, dok kloniranje, repliciranjem jednog genotipa, sužava tu raznolikost. Međutim, pošto seksualna reprodukcija nužno povezano s rekombinacijom, koja uništava kombinacije alela, kloniranje može pomoći u očuvanju jedinstvenih genotipova. Kloniranje dijeljenjem embrija koji su se počeli fragmentirati već se koristi u selekciji velikih goveda.
Naučnici polažu posebne nade u kloniranje divljih životinja koje su u opasnosti od izumiranja. Već se stvaraju „Zamrznuti zoološki vrtovi“ - uzorci ćelija takvih životinja, pohranjeni smrznuti na temperaturi tekućeg dušika (-196°C). U Americi su već rođena dva divlja teleta banteng, klonirana iz ćelija životinje koja je umrla 1980. Njegove ćelije su zamrznute i pohranjene u tekućem dušiku više od 20 godina. Druga vrsta divljeg bika, gaur, evropska divlja ovca i divlje afričke stepske mačke su također klonirane.
Kloniranje mačaka je posebno zanimljiv i važan eksperiment koji se provodi na Institutu za prirodu Audubon (SAD). Tamo su dobijena dva klona ženke od jedne mačke donora i jedan muški klon od mačke po imenu Jazz. Džez je, zauzvrat, uzgojen iz embrija koji je držan zamrznut u tečnom azotu 20 godina, a zatim je donet do termina i rođen normalno. domaća mačka. Godine 2005. obje mačke klonirane zajedno su rodile osam mačića. Otac svih osmoro je bio mačka klon Jazz. Ovaj eksperiment je pokazao da su klonovi sposobni za normalnu reprodukciju. Međutim, treba shvatiti da je malo vjerovatno da će kloniranje "uskrsnuti" izumrlu vrstu. Međutim, može pomoći u očuvanju genskog fonda ako se dobiveni klonovi koriste u križanjima sa životinjama koje se drže u zoološkim vrtovima. Ova upotreba klonova može pomoći u izbjegavanju negativne posljedice inbreeding, koji je neizbežan kada je broj vrsta mali.
Ovdje treba reći o nadi da će se klonirati već izumrle životinje - mamut, tasmanski tobolčarski vuk, kvaga zebra. Optimisti sugeriraju da je moguće koristiti DNK ovih životinja, sačuvan ili u permafrostu ili u očuvanom tkivu. Međutim, pokušaj kloniranja tasmanskog tobolčarskog vuka, čiji je posljednji primjerak uginuo u zoološkom vrtu 1936. godine, nije uspio. To nije iznenađujuće, budući da naučnici nisu imali na raspolaganju žive ćelije, već samo uzorke tkiva pohranjenih u alkoholu. Iz njih je izolirana DNK, ali se ispostavilo da je previše oštećena, a trenutno postojeće metode ne dopuštaju kloniranje životinja") bez dovoljnog broja živih stanica. Iz istog razloga, malo je vjerovatno da će mamut ikada biti kloniran. U svakom slučaju, svi pokušaji uzgoja ćelija mamuta koje su milenijumima ležale u permafrostu bili su neuspješni. Osim toga, treba imati na umu da čak i kada bi bilo moguće dobiti i uzgajati jedan klon mamuta ili kvage, to ne bi bilo uskrsnuće vrste. Nemoguće je dobiti vrstu iz jednog ili čak nekoliko primjeraka. Smatra se da je za održivo postojanje i reprodukciju vrste potrebno najmanje nekoliko stotina jedinki. Stoga je fosilna DNK ili DNK iz tkiva sačuvanih u alkoholu dovoljna za analizu ili čak transgenezu, ali nije dovoljna za kloniranje. Iako su poznati slučajevi da vrsta preživi nakon katastrofalnog pada brojnosti. Jedna takva vrsta je gepard. Genetska analiza pokazuje da je postojao trenutak u njegovoj istoriji kada je njegova populacija brojala 7-10 jedinki. Iako su gepardi preživjeli, posljedice inbreedinga su ostale - česta neplodnost, mrtvorođenost i druge poteškoće s razmnožavanjem. Druga takva vrsta je čovjek. U evolucijskoj istoriji čovjeka postojale su najmanje dvije epizode prijelaza oštar pad broj vrsta, a za američke Indijance - čak i više (naseljavanje Amerike došlo je iz istočnog Sibira duž Beringijske prevlake u vrlo malim grupama - 7-10 ljudi). Zbog toga je ljudska genetska raznolikost mala, što rezultira fenotipskom raznolikošću – mnogi geni su u homozigotnom stanju.
Naravno, kloniranje je nezamjenjiva metoda za dobivanje transgenih životinja. Iako se koriste i druge metode za proizvodnju transgenih životinja, upravo kloniranje omogućava dobivanje životinja sa željenim svojstvima za praktične potrebe. Na istom Roslin institutu u Edinburgu, gdje je Doli rođena, dobijene su klonirane ovce Poli i Molly. Za njihovo kloniranje korišćene su genetski modifikovane ćelije koje su uzgajane u njima veštački uslovi. Ove ćelije, pored uobičajenih gena ovaca, nosile su ljudski gen za faktor zgrušavanja krvi IX.
Genetski konstrukt je sadržavao promotor eksprimiran u stanicama mliječne žlijezde. Stoga se protein kodiran ovim genom izlučuje u mlijeko. Polly je bio prvi transgeni sisar koji je kloniran. Njeno rođenje otvorilo je nove izglede u liječenju određenih ljudskih bolesti. Uostalom, mnoge bolesti su povezane s nedostatkom određenog proteina - faktora zgrušavanja ili hormona. Do sada su se takvi lijekovi mogli nabaviti samo iz krvi donatora. Ali količina hormona u krvi je vrlo mala! Osim toga, upotreba krvnih proizvoda prepuna je zaraznih bolesti - ne samo AIDS-a, već i virusnog hepatitisa, koji nisu ništa manje opasni. A transgene životinje mogu biti pažljivo odabrane i testirane i držane na najčistijim alpskim pašnjacima. Naučnici su izračunali da će za pružanje ljekovitog proteina svim (!) pacijentima s hemofilijom na Zemlji biti potrebno ne previše veliko stado transgenih životinja - 35-40 krava. Istovremeno, potrebno je provesti transgenezu i kloniranje samo dvije životinje - ženke i mužjaka, a one će, prirodno se razmnožavajući, prenijeti željeni gen na svoje potomstvo. Štoviše, kako kod mužjaka gen u mliječnoj žlijezdi uopće ne radi, a kod ženki radi samo za vrijeme laktacije i proizvod se odmah izlučuje iz tijela s mlijekom, ovaj strani gen ne predstavlja nikakve neugodnosti ili neželjene posljedice za životinje. . Sada se kao takvi bioreaktori koriste ovce, koze, zečevi, pa čak i miševi. Istina, krave daju znatno više mlijeka, ali se i mnogo sporije razmnožavaju i kasnije počinju laktirati. Postoje i druge mogućnosti za korištenje transgenih klonova u naučne i praktične svrhe, ali to ovdje nećemo razmatrati.
TEŠKOĆE I PROBLEMI KOJI SE JAVLJAJU PRILIKOM KLONIRANJA SISARA
Uprkos impresivnim uspjesima, još uvijek se ne može reći da je kloniranje postalo uobičajena laboratorijska tehnika. Ovo je još uvijek vrlo složena procedura koja često ne dovodi do očekivanog rezultata. Koje poteškoće nastaju prilikom kloniranja životinja?
Prije svega, to je niska efikasnost kloniranja. Postupci koji se koriste u kloniranju sisara su veoma traumatični za ćelije. Ne uspijevaju ih sve ćelije sigurno preživjeti. Ne prežive svi embriji koji se počnu razvijati do rođenja. Dakle, da bi se dobila Doli, trebalo je operisati 40 ovaca da bi se izvukla jaja (vidi sliku 5). Od 430 jajnih ćelija dobijeno je 277 diploidnih "zigota", od kojih je samo 29 počelo da se razvija i implantirano u "surogat" majke. Od njih je samo jedan embrion preživio do rođenja - Doli. Trebalo je dobiti kloniranog konja Promethea Oko 840 embriona je “proizvedeno”, od kojih se samo 17 razvilo dovoljno da se implantiraju u “majke”. Četiri od njih su se počele razvijati, ali je samo jedna Promethea preživjela do rođenja.
Još jedna velika briga je zdravlje rođenih klonova. U pravilu, kada se prijavi rođenje drugog klona, ističe se njegovo odlično zdravlje. Zaista, mnoge klonirane životinje koje su pri rođenju bile potpuno zdrave preživjele su odraslu dob i rodile normalno potomstvo. Međutim, kasnije su pokazali prekršaje od strane različiti sistemi organi. Dakle, Doli se rodila zdrava i rodila nekoliko zdravih janjadi, ali je onda počela ubrzano stariti i živjela upola kraće od obične ovce. Transgene Poli i Molly, također klonirane na Roslyn institutu, živjele su još kraće. Klonirane stepske mačke uspješno su se razmnožile. Istina, još nema podataka o njihovom životnom vijeku. Ali bik gaur, koji je također izgledao zdrav na rođenju, živio je samo dva dana zbog crijevne bolesti. Pitanje zdravlja klonova još se ne može smatrati konačno riješenim - rezultati različitih istraživača su kontradiktorni. Prema nekim podacima, mnogi klonovi imaju slab imunitet, podložni su prehladama i gastrointestinalnim bolestima i stare 2-3 puta brže od svojih genetskih roditelja. Istraživanje japanskih naučnika pokazalo je da je funkcionisanje otprilike 4% gena kod kloniranih miševa ozbiljno narušeno.
Ali možda najviše zabrinjava to što klonovi mogu biti prilično drugačiji od originala. Također V.A. Strunnikov on svilena buba ustanovljeno je da se, uprkos istim genotipovima, pripadnici istog klona razlikuju po nizu karakteristika. Pokazalo se da je kod nekih klonova ta raznolikost čak i veća nego u običnim, genetski heterogenim populacijama. Prije nekoliko godina u SAD-u je rođena još jedna klonirana mačka, koja je dobila ime Sisi (Cs, CopyCat). Njena genetska majka je bila calico cat Duga (Duga). Ispostavilo se da je Sisi drugačija od svoje majke - dvobojna. Ali DNK analiza je pokazala da je ona zaista klon Duge. Razlike su zbog činjenice da se gen crvene boje nalazi na X hromozomu. Kod žena, jedan od X hromozoma postaje inaktiviran u ranoj embriogenezi. X hromozomi se inaktiviraju nasumično, stanje inaktivacije u ćeliji i potomcima ostaje doživotno. Kod heterozigotne mačke, one ćelije u kojima je "necrveni" X hromozom inaktiviran su crvene. Klon je dobijen iz jedne somatske ćelije u kojoj je jedan od X hromozoma već bio inaktiviran. Ispostavilo se da je Sisiin "crveni" X hromozom inaktiviran. Kod sisara X hromozom sadrži oko 5% svih gena, a klonovi se mogu međusobno razlikovati po prilično velikom broju karakteristika. Inače, ovaj fenomen je poznat i po prirodnim klonovima - monozigotnim blizancima. Opisane su dvije sestre - monozigotne bliznakinje, od kojih je jedna bila zdrava, a druga hemofilija. Poznato je da se hemofilija izuzetno rijetko javlja kod žena, samo u slučaju homozigota™. Kod heterozigota, otprilike polovina "zdravih" X hromozoma je inaktivirana, ali je preostala polovina dovoljna za normalno zgrušavanje krvi. Pomenuti blizanci su očigledno nastali kao rezultat deobe embrija u fazi kada su X hromozomi već bili inaktivirani, a kod jedne od sestara normalni hromozom je inaktiviran u svim ćelijama tela. Rezultat je bio razvoj bolesti kod heterozigota.
Mogu postojati i drugi razlozi za različitost klonova. Svi umjetno proizvedeni klonirani embriji ne razvijaju se pod istim uvjetima kao originalni. Drugi su godine surogat majke, nje hormonalni status, ishrana, itd. A ovi faktori su veoma važni tokom embriogeneze. Razlozi za razlike između klona i originala mogu biti i varijacije u fenotipskoj manifestaciji gena (ekspresivnost i penetrantnost), razlike u genomu mitohondrija (klonovi nemaju iste mitohondrije kao original), razlike u obrascu inaktivacije (utiskivanja) nekih gena u embriogenezi, neuklonjivih razlika u jezgri somatskih i zametnih stanica (na primjer, nepotpuna dediferencijacija jezgra somatske ćelije smještene u jajetu).
PROBLEM KLONIRANJA LJUDI
Upravo je mogućnost umjetnog kloniranja čovjeka izazvala snažne emocije u društvu. Broj najpolarnijih izjava (njihov raspon od „do kraja sljedećeg stoljeća će se populacija planete sastojati od klonova“ do „neke vrste naučnofantastičnog romana, zanimljivog, ali apsolutno nerealnog“) je neprocjenjiv. Neki ljudi su već napravili volju da svoje ćelije drže u stanju dubokog zamrzavanja kako bi, kada se razradi tehnika kloniranja, mogli uskrsnuti kao klon, čime bi se osigurala besmrtnost. Drugi misle da prevladaju neplodnost kloniranjem ili uzgojem “rezervnih dijelova” za sebe – organa za transplantaciju. Drugi pak žele koristiti čovječanstvu tako što će ga naseliti klonovima genija. Koliko su ove procjene i težnje opravdane? Pokušajmo mirno, „bez ljutnje ili pristrasnosti“, odgovoriti na neka pitanja koja se nameću u vezi s konceptom „kloniranja čovjeka“.
Prvo pitanje: da li je moguće kloniranje ljudi? Odgovor je jasan: da, naravno, tehnički je moguće.
Drugo pitanje: zašto klonirati osobu? Postoji nekoliko odgovora, sa različitim stepenom realizma:
1. Postizanje lične besmrtnosti. O ovoj perspektivi ne treba ozbiljno raspravljati o apsurdnosti ovih nada.
2. Odrastanje briljantnih pojedinaca. Glavna nedoumica je: da li će biti briljantni? Ova osobina je previše složena, i iako je genetska komponenta u njenom formiranju nesumnjiva, veličina ove komponente može varirati, a uticaj faktora sredine može biti veliki i nepredvidiv. I - važno pitanje- hoće li biti zahvalni onima koji su stvorili svoje dvojnike, kršeći prirodno ljudsko pravo na vlastitu posebnost? Uostalom, monozigotni blizanci ponekad imaju probleme povezane s ovim aspektom.
3. Naučno istraživanje. Sumnjivo je da postoje naučni problemi koji bi se mogli riješiti isključivo uz pomoć ljudskih klonova (više o etičkim aspektima ovoga nešto kasnije).
4. Upotreba kloniranja u medicinske svrhe. Upravo o tome treba ozbiljno razgovarati.
Pretpostavlja se da se kloniranje može koristiti za prevladavanje neplodnosti – to je takozvano reproduktivno kloniranje. Neplodnost je zaista izuzetno važan problem mnoge porodice bez djece pristaju na najskuplje procedure kako bi mogle imati dijete.
Ali postavlja se pitanje - šta suštinski novo može da pruži kloniranje u poređenju sa npr. vantjelesna oplodnja korištenje donora zametnih ćelija? Iskren odgovor ne bi bio ništa. Klonirano dijete neće imati genotip koji je kombinacija genotipova muža i žene. Genetski, takva djevojka će biti njena monozigotna sestra Ona neće imati gene svoje majke ili oca. Na isti način, klonirani dječak će biti genetski stran svojoj majci. Drugim rečima, porodica bez dece neće moći da dobije potpuno genetski „sopstveno“ dete korišćenjem kloniranja, baš kao i kada se koriste zametne ćelije donora („deca iz epruvete“ dobijena korišćenjem sopstvenih zametnih ćelija muža i žene nisu genetski različita od “obična” “djeca). A zašto u ovom slučaju tako složen i, što je najvažnije, vrlo rizičan postupak? A ako se sjetite kolika je efikasnost kloniranja, zamislite koliko jajnih stanica treba dobiti da bi se rodio jedan klon, koji, osim toga, može biti bolestan, sa skraćenim životnim vijekom, koliko je embriona koji su već počeli živi će umrijeti, tada izgledi za ljudsko reproduktivno kloniranje postaju zastrašujući. U većini zemalja u kojima je kloniranje ljudi tehnički moguće, reproduktivno kloniranje je zabranjeno zakonom.
Terapijsko kloniranje uključuje dobivanje embrija, uzgoj do 14 dana starosti, a zatim korištenje embrionalnih matičnih stanica za medicinske svrhe. Izgledi za liječenje korištenjem matičnih stanica su zapanjujući - izlječenje mnogih neurodegenerativnih bolesti (na primjer, Alchajmerova, Parkinsonova bolest), obnavljanje izgubljenih organa, a uz kloniranje transgenih stanica, liječenje mnogih nasljednih bolesti. Ali hajde da se razumijemo: ovo zapravo znači odgojiti brata ili sestru, a zatim ih ubiti da bi koristili njihove ćelije kao lijek. A ako nije ubijeno novorođenče, već dvonedeljni embrion, to ne menja situaciju. I, iako ograničena upotreba terapeutskog kloniranja nije zabranjena u većini zemalja, očigledno je da je malo vjerovatno da će čovječanstvo slijediti ovaj put. Stoga naučnici traže druge načine za dobijanje matičnih ćelija.
Da bi dobili matične ćelije ljudskog embriona, kineski naučnici su stvorili hibridne embrione kloniranjem jezgra ćelija ljudske kože u zečjim jajima. Dobijeno je više od 100 takvih embriona, koji su se nekoliko dana razvijali u veštačkim uslovima, a potom su iz njih dobijene matične ćelije. Neminovno se postavlja pitanje šta bi se dogodilo kada bi se takav embrion implantirao u matericu surogat majke i dobio priliku da se razvije. Eksperimenti s drugim životinjskim vrstama sugeriraju da je malo vjerovatno da će se razviti održivi fetus. Naučnici se nadaju da će ova metoda dobijanja matičnih ćelija biti etički prihvatljivija od kloniranja ljudskih embriona.
Ali, na sreću, ispostavilo se da se embrionalne matične ćelije mogu dobiti mnogo lakše, bez pribjegavanja etički upitnim manipulacijama. Svako novorođenče ima svoje krv iz pupkovine sadrži dosta matičnih ćelija. Ako se ove ćelije izoluju i potom skladište zamrznute, mogu se koristiti ako se ukaže potreba. Sada je moguće kreirati takve banke matičnih ćelija. Međutim, treba imati na umu da matične ćelije i dalje mogu predstavljati iznenađenja, uključujući i ona neugodna. Konkretno, postoje dokazi da matične ćelije mogu lako dobiti maligna svojstva. Najvjerovatnije je to zbog činjenice da se u umjetnim uvjetima uklanjaju iz stroge kontrole tijela. Ali kontrola “društvenog ponašanja” ćelija u tijelu nije samo stroga, već je vrlo složena i na više nivoa. Ali, naravno, mogućnosti korištenja matičnih stanica su toliko impresivne da istraživanja u ovoj oblasti i pretrage pristupačan izvor matične ćelije će se nastaviti.
I na kraju, posljednje pitanje: da li je kloniranje ljudi prihvatljivo?
Naravno, kloniranje ljudi je svakako neprihvatljivo dok se ne prevaziđu tehničke poteškoće i niska efikasnost kloniranja i dok se ne garantuje normalna održivost klonova. Unatoč činjenici da s vremena na vrijeme postoje izvještaji da su negdje rođena klonirana djeca, do danas nije zabilježen niti jedan dokumentovan, pouzdan slučaj uspješnog kloniranja ljudi. Senzacionalni izvještaj o kloniranju ljudskih embriona sa vrlo velikom efikasnošću južnokorejskog naučnika Woo-Suk Hwan nije potvrđen dokazima o falsifikovanju rezultata. Još je dug put prije nego što kloniranje postane rutinska, sigurna procedura. Značenje pitanja je drugačije - da li je kloniranje ljudi u principu dozvoljeno? Kakve bi posljedice mogla imati upotreba ovog načina reprodukcije?
Jedna od vrlo stvarnih posljedica kloniranja može biti kršenje omjera spolova kod potomstva. Nije tajna da bi veoma, veoma mnoge porodice u mnogim zemljama želele da imaju dečaka, a ne devojčicu. Već u Kini mogućnost prenatalne rodne dijagnoze i mjere kontrole rađanja dovele su do situacije da u nekim područjima postoji značajna prevlast dječaka među djecom. Šta će ovi momci raditi kada dođe vrijeme za osnivanje porodice?
Još jedna negativna posljedica široka primena kloniranje – smanjenje ljudske genetske raznolikosti. Već je malo - znatno manje nego, na primjer, čak i kod tako malih vrsta kao što su majmuni. Razlog tome - nagli pad veličina populacije vrste, koja se dogodila najmanje dva puta u posljednjih 200 hiljada godina. Posljedica je veliki broj nasljednih bolesti i defekata uzrokovanih prijelazom mutantnih alela u homozigotno stanje. Daljnji pad raznolikosti mogao bi ugroziti postojanje ljudi kao vrste. Istina, pošteno treba reći da je tako široku rasprostranjenost kloniranja teško očekivati čak ni u dalekoj budućnosti.
Konačno, ne treba zaboraviti na posljedice koje još ne možemo predvidjeti.
U zaključku, moram ovo reći. Brzi razvoj biologije i medicine pokrenuo je pred čovjeka mnoga nova pitanja koja se nikada prije nisu ni mogla postaviti – prihvatljivost kloniranja ili eutanazije; mogućnosti reanimacije postavile su pitanje granice između života i smrti; prijetnja prenaseljenosti Zemlje zahtijeva kontrolu rađanja. Čovječanstvo se nikada nije susrelo s takvim problemima i stoga nije razvilo nikakve etičke smjernice u vezi s njima. Zato je sada nemoguće dati jasne i precizne odgovore šta je moguće, a šta ne. Morate biti svjesni još jedne stvari: možete zakonski zabraniti određena djela, ali ljudska priroda je takva da ako je nešto (kloniranje čovjeka, na primjer) tehnički moguće, prije ili kasnije će to biti učinjeno uprkos svim zabranama. Zato je neophodna široka rasprava o ovakvim pitanjima kako bi se razvio svjesni odnos prema takvim problemima za koje je trenutno nemoguće dati jednoznačan odgovor.
"Biologija za školarce". - 2014. - br. 1. - str. 18-29.
I. KLONIRANJE - ETIČKI PROBLEM
Mehanizam kloniranja kao postupak genetskog inženjeringa općenito nije mnogo kompliciran. Obična ćelija živog organizma, ne ulazeći u detalje, je takozvana citoplazma u kojoj lebdi jezgro. Jezgro sadrži program razvoja tijela - skup gena primljenih od roditelja. Polne ćelije, za razliku od drugih ćelija u telu, su samo napola kompletne. Dakle, žensko jaje, sposobno da proizvede embrion, prije oplodnje sadrži nekompletan skup gena u svom jezgru nema muškog skupa gena, odnosno hromozoma. Ova okolnost sugerirala je genetičarima prilično jednostavnu eksperimentalnu shemu
Jezgro se uklanja iz reproduktivnog jajeta životinje i umjesto toga se unosi jezgro iz bilo koje obične (neseksualne) stanice donatorskog organizma (citoplazma iz jednog organizma, a nukleus iz drugog) se posadi u reproduktivni organ majke usvojitelje, tada će organizam rođen iz nje biti genetska kopija (klon) onog iz kojeg je uzeto jezgro. Takav proizvod ljudskih ruku bila je ovca Doli, o kojoj je već mnogo napisano i rečeno. Njegovi kreatori su grupa biologa predvođena Ianom Wilmutom sa Roslyn instituta u Edinburgu (Škotska).
Naravno, ovo je veliko naučno dostignuće. Vrijednost razvijene metodologije je u tome što je otvorila mogućnost da se na početku procijeni originalnost i korisnost već formiranog organizma, a zatim se odluči o preporučljivosti izrade identične kopije. Ranije je ova tehnika bila primjenjiva samo na stvaranje kopija embriona, odnosno razvijanje vrijednih organizama; što nije bilo jasno. Međutim, prva objava u časopisu Nature ne daje konačan odgovor na pitanje: da li je moguće dobiti kopije na osnovu ćelija (nukleusa) odraslog organizma. Najprije je opisan jedini pozitivan rezultat, koji još nisu potvrdili ni sami autori niti bilo ko drugi. Drugo, članak ne daje odgovor na niz drugih pitanja. I što je najvažnije: autori rada ne mogu sa sigurnošću reći iz čijeg jezgra je dobivena Dolly. Za kloniranje smo uzimali ćelije iz epitela mliječne žlijezde, odnosno vimena odrasle gravidne ovce. Ovo može biti vrlo specifična i rijetka ćelija u tijelu koja se pojavljuje u mliječnoj žlijezdi tokom trudnoće. Također treba imati na umu da proizvodnja Dolly iz jezgra somatske ćelije (ako se to zaista dogodilo) značajno mijenja naše razumijevanje mehanizama razvoja organizama i promjena u genetskom materijalu koji prate ovaj proces. Barem se donedavno vjerovalo da različite vrste mutacija koje se nakupljaju u genomu treba da ometaju proces kloniranja.
Rekonstrukcija, tehnički ne složena operacija, najčešće se izvodi običnim mehaničkim alatima, samo vrlo malim. Međutim, za to je potrebno mnogo iskustva i vještine. Uostalom, veličina ćelije je prilično mala - unutar 1020 mikrona, a jezgro je još manje. Škotski eksperimentatori koristili su, posebno, električno pražnjenje da spoje jezgro i jaje. Postoje određene suptilnosti u drugim fazama eksperimenta. Ali oni su tehnički premostivi.
Još uvijek je nemoguće sa sigurnošću reći koliko je predloženi pristup pouzdan. Wilmut je izvršio oko 300 nuklearnih transplantacija iz epitelnih stanica, ali je dobivena samo jedna normalna odrasla ovca, genetski slična nuklearnom donoru. Ne može se isključiti da, slijedeći ovaj put, sa sljedećim stotinama transplantacija neće biti moguće dobiti niti jedan primjerak. Alarmantno je da se oko ovog rada diže prevelika pompa. Moguće je da u tome ima elementa samopromocije.
Iskustvo sa Doli je pokazalo da se u odraslom organizmu pojedinačne ćelije mogu sačuvati i razviti u celi živi organizam. A glavna stvar će biti potraga za ovim specifičnim ćelijama. Kada se procjenjuju budući izgledi za kloniranje, treba imati na umu još jedan problem: kopije gena mogu se odviknuti samo aseksualno. Također se ne može isključiti da rezultirajuća genetska kopija uopće neće moći proizvesti potomstvo. Međutim, može se zamisliti da će u budućnosti, uz dobro uhodanu, jeftinu tehnologiju kloniranja, biti moguće dobiti stada elitnih ovaca i krava. Vjerojatno će se na taj način moći ispraviti situacija s ugroženim vrstama životinja navedenih u Crvenoj knjizi, na primjer, presađivanjem jezgra smrznute ćelije mamuta u jaje slona iz zoološkog vrta. U Rusiji već dugo postoje stručnjaci koji su potencijalno sposobni riješiti probleme embriogenetike. Nažalost, posljednjih godina mnogi od njih rade u inostranstvu i tamo su, inače, veoma cijenjeni. Pa ipak, imamo određene uspjehe u tom smjeru, koji su, prije svega, povezani s prijenosom gena u jezgri zigota i embrionalnih stanica i naknadnom proizvodnjom cijelih organizama iz njih. Takvi eksperimenti se izvode i na Ruskoj akademiji poljoprivrednih nauka i na Ruskoj akademiji nauka. Na primjer, naš Institut je nedavno prvi put u Rusiji uspio nabaviti miša kod kojeg je jedan od gena namjerno uništen (to se zove gen nokaut). Takav eksperiment u osnovi nije ništa manje složen od kloniranja miša pomoću embrionalnih stanica. U prvoj fazi dobili smo himeru, odnosno organizam u kojem neke ćelije potiču od jednog para roditelja, a neke od drugog para.
Dobivanje himera - ovce koze - da stvarna činjenica. U ovom slučaju koristi se sljedeća tehnika - prijenos cijelih embrionalnih stanica jedne vrste organizma u rane embrije druge vrste. Nedavno je prijavljen djelomični embrionalni razvoj hibrida koji se sastoji od svinjskog jezgra prenesenog u kravlje jaje. Stoga je sada teško u potpunosti zamisliti fantastične mogućnosti koje savremena molekularna genetika i embriogenetika donose.
Glavna intriga u problemu je kloniranje ljudi? Ali ovdje moramo imati na umu ne toliko tehnički problemi, koliko etički, psihološki. Prvo: mogu postojati nedostaci u procesu kloniranja, što je prihvatljivo u slučaju životinja i neprihvatljivo u slučaju kloniranja ljudi. Nadalje, treba imati na umu da se samo 50 posto čovjeka kao pojedinca formira pod utjecajem gena. Ostalo je u velikoj mjeri određeno životnim uslovima. Reproducirati u potpunosti materijal i socijalnih uslova razvoj u kojem je nastao genetski original je nemoguć. Umjesto genija, možete završiti s uspješnim ponavljačem umjesto talentovanim naučnikom, možda ćete završiti s nesposobnim biznismenom. I iako su svi negativni aspekti očigledni, nemoguće je zabraniti rad na kloniranju ljudi. Veliki novac može sve riješiti. Needed detaljna analiza situacije i jasna zakonska regulativa.
Stoga, ne čekajući prave uspjehe naučnika u ovom pravcu, treba razmišljati o razvoju pravni dokumenti regulisanje takvih aktivnosti. Predsjednik Clinton je, kao što znate, odmah nakon objavljivanja članka na ovu temu uveo zabranu takvih eksperimenata. O tome se raspravlja iu našoj Dumi, u Evropskoj etičkoj komisiji.
U Engleskoj već 6 godina postoji zakon prema kojem je zabranjeno raditi sa jezgrima i ćelijama ljudskih embriona. Međutim, rad škotskih naučnika nije obuhvaćen ovim zakonom jer su koristili ćelijska jezgra odraslih ovaca. Činjenica je da kada se pripremao Zakon o zabrani niko nije mogao ni zamisliti da je tako nešto moguće. Sada u Engleskoj vlada metež, na koji čak vjerske organizacije. Bilo je upozorenja protiv objavljivanja članka o Doli u časopisu. Kada se teoretski raspravlja o prednostima stvaranja kopija gena, imamo na umu takve humane izglede kao što je korištenje kloniranja za stvaranje duplih genetskih organa u svrhu transplantacije bez rizika od njihovog odbacivanja.
Najvažnija otkrića u biologiji u 20. stoljeću
Baš kao u kasno XIX stoljeća, otkrića fizike rendgenskih zraka i radioaktivnosti potaknula su razvoj prirodnih znanosti u sljedećem stoljeću, a dostignuća molekularne biologije s kraja 20. vijeka će očigledno odrediti...
Animal Cloning
Campbell i njegove kolege su u svom eksperimentu izdvojili ćeliju iz ovčjeg embrija u ranoj fazi razvoja (u fazi embrionalnog diska) i uzgajali ćelijsku kulturu, odnosno postigli...
Glavni problemi genetike i uloga reprodukcije u razvoju živih bića
Izraz "klon" dolazi od grčke riječi "klon", što znači grančica, izdanak, rezanje, a prvenstveno se odnosi na vegetativno razmnožavanje. Kloniranje biljaka iz reznica, pupoljaka ili gomolja u poljoprivreda...
Osnove biotehnologije i njena istraživačka i proizvodna baza
Karakteristike kloniranja
Klon je identičan blizanac druge osobe, odgođen u vremenu. U suštini, ne govorimo ni o kloniranju, već o dobijanju kopije pojedinca, jer pojam „kloniranje“ podrazumeva dobijanje određenog broja jedinki...
Područja primjene genetskog inženjeringa
Nekoliko decenija za redom naučnici širom sveta pokušavaju da proučavaju ljudski genom, gde su pohranjene sve njegove nasledne informacije. Prva faza ovog globalnog istraživanja bila je stvaranje projekta Human Genome 1990.
Kloniranje biljaka, za razliku od kloniranja životinja, uobičajen je proces s kojim se suočava svaki vrtlar ili vrtlar. Uostalom, biljka se često razmnožava izbojcima, reznicama, viticama itd. Ovo je primjer kloniranja...
Proces i problemi kloniranja
Eksperimenti kloniranja ljudi traju već dugi niz godina. Naučnik iz Južne Koreje (Univerzitet Kyungji) je 1993. godine stvorio ljudski klon, narastao na 4 ćelije i uništio. Jedini način da saznate da li je eksperiment bio uspješan je...
Reprodukcija je jedno od osnovnih svojstava živih bića. Načini i oblici razmnožavanja organizama
Proizvodnja identičnog potomstva aseksualnom reprodukcijom naziva se kloniranje. U prirodnim uslovima, klonovi se retko pojavljuju. Dobro poznati primjer prirodnog kloniranja...
Moderna biotehnologija
Kloniranje je skup metoda koje se koriste za dobijanje klonova. Kloniranje višećelijskih organizama uključuje prijenos jezgra somatskih stanica u oplođeno jaje sa uklonjenim pronukleusom. J...
Savremena pitanja kloniranje. Njihova etička suština
Možda jedno od najupečatljivijih dostignuća genetike u novije vrijeme je eksperiment kloniranja ovaca, koji su 23. februara 1997. uspješno završili naučnici sa Univerziteta Roslyn u Škotskoj pod vodstvom Iana Wilmuta. Za to...
Transformacija bakterija kao osnova genetskog inženjeringa i molekularnog kloniranja
Molekularno kloniranje (molekularno kloniranje ili kloniranje gena) - kloniranje molekula DNK (uključujući gene, fragmente gena, genske setove, DNK sekvence koje ne sadrže gene)...
Ljudski embrion (6 dana nakon oplodnje) |
Pluripotentne zametne ćelije izvedene iz ljudske krvi iz pupčane vrpce |
Matične ćelije ljudske koštane srži (elektronski mikrograf) |
Crvena krvna zrnca su prve specijalizirane stanice izvedene iz ljudskih matičnih stanica |
Kolonije nediferenciranih ljudskih embrionalnih matičnih ćelija pri x20 uvećanju |
U oktobru 2001. godine kompanija Napredna ćelijska tehnologija(AST, SAD) je po prvi put uspio dobiti klonirani ljudski embrion koji se sastoji od 6 ćelija. To znači da je kloniranje embriona u medicinske svrhe (zvano terapeutsko kloniranje) samo iza ugla.
Svrha takvog kloniranja je dobijanje ljudskih blastocista (šuplje sferne strukture koje se sastoje od približno 100 ćelija) koje sadrže unutrašnju ćelijsku masu. Nakon ekstrakcije iz blastocista, unutrašnje ćelije se mogu razviti u kulturi, pretvarajući se u matične ćelije, koje se, zauzvrat, mogu pretvoriti u bilo koje diferencirane ljudske ćelije: nervne, mišićne, hematopoetske ćelije, ćelije žlezda itd.
Medicinske primjene matičnih ćelija su vrlo obećavajuće i izuzetno raznolike. Mogu se koristiti, na primjer, za liječenje dijabetesa obnavljanjem populacije mrtvih ili oštećenih stanica gušterače koje proizvode inzulin. Mogu se koristiti i za zamjenu nervne celije sa povredama mozga ili kičmene moždine. U tom slučaju ne postoji opasnost od odbacivanja transplantata i drugih neželjenih komplikacija koje prate konvencionalne operacije transplantacije ćelija, tkiva i organa.
Nedavno se termin „terapijsko kloniranje“ koristio i za kloniranje embriona namijenjenih za implantaciju u matericu žene, koja potom može roditi klonirano dijete. To se opravdava činjenicom da će takvo kloniranje omogućiti neplodnim parovima da imaju djecu. Međutim, to nema nikakve veze sa tretmanom kao takvim. Stoga većina naučnika koji se bave kloniranjem u medicinske svrhe smatra da vrijeme za "reproduktivno" kloniranje još nije stiglo - mnogi složeni biološki, medicinski i etički problemi tek treba riješiti.
Kloniranje se odnosi na proizvodnju embrija ili zamjenom jezgra jajeta jezgrom somatske stanice, ili partenogenezom, tj. tokom diobe neoplođenog jajeta. U oba slučaja, kloniranje zahtijeva održiva jajašca, koja se mogu dobiti samo od donatora.
Na oglas kompanije AST sa zahtjevom za materijal za naučno istraživanje Na polju kloniranja odazvalo se mnogo žena, od kojih je nakon temeljnog zdravstvenog i psihičkog pregleda odabrano 12 donora. Zanimljivo je da je većina potencijalnih donatora rekla da bi odbila učestvovati u eksperimentima reproduktivnog kloniranja.
Donatorima su davane posebne injekcije hormona kako bi se prilikom ovulacije oslobodilo ne jedno, već oko 10 jajnih ćelija. Fibroblasti su korišteni kao izvor jezgara za transplantaciju u jajašca. Fibroblasti su dobijeni iz biopsija kože anonimnih donatora, uključujući pacijente dijabetes melitus, kao i pacijenti sa povredama kičmene moždine. Nakon izolacije fibroblasta, iz njih su dobijene ćelijske kulture.
U prvim eksperimentima korištena su jezgra fibroblasta. Međutim, nakon transplantacije jezgra, iako je jajna stanica počela da se dijeli, proces je brzo završen, a nisu formirane ni dvije odvojene ćelije. Nakon niza neuspjeha, američki istraživači su odlučili koristiti pristup T. Wakayame i R. Yanagimachija (tzv. havajski metod), kojim je dobiven prvi klonirani miš.
Ova metoda se sastoji od transplantacije cijele ćelije jajnika u jaje umjesto jezgra somatske stanice (fibroblasta). Ćelije jajnika obezbeđuju prehranu jajne ćelije u razvoju i tako su čvrsto povezane sa njom da ostaju na njenoj površini čak i nakon ovulacije. Ove ćelije su toliko male da se umesto jezgra može koristiti cela ćelija.
Međutim, u ovom slučaju pojavile su se značajne poteškoće. Bilo je potrebno više od 70 eksperimenata prije nego što je dobijeno jaje koje se dijeli. Od 8 jajnih ćelija u koje su unesene ćelije jajnika, dva su formirala četvoroćelijski embrion, a jedno šestoćelijski embrion. Nakon toga njihova podjela je prestala.
Partenogenetski pristup zasniva se na činjenici da jaje ne postaje haploidno odmah, već u prilično kasnoj fazi sazrijevanja. Kada bi se tako skoro zrelo jaje moglo aktivirati, tj. stimulisane na podjelu, mogle su se dobiti blastociste i matične ćelije. Nedostatak ovog pristupa je što će rezultirajuće matične ćelije biti samo genetski povezane sa donorom jajne ćelije. Nemoguće je dobiti matične ćelije za druge ljude na ovaj način - bit će potrebna transplantacija nukleusa u jaje.
Ranije je bilo uspješnih pokušaja aktiviranja jajašca miševa i zečeva korištenjem raznih supstanci ili električna struja. Davne 1983. E. Robertson je dobio matične ćelije iz partenogenetičkog embriona miša i pokazao da one mogu formirati razne tkanine, uključujući mišićne i nervne.
S ljudskim embrionom sve se pokazalo komplikovanije. Od 22 hemijski aktivirana jajašca, samo 6 je nakon pet dana formiralo nešto nalik na blastociste. Međutim, u ovim blastocistama nije bilo unutrašnje ćelijske mase...
Postoje tri tipa kloniranja sisara: kloniranje embriona, kloniranje zrele DNK (reproduktivno kloniranje, Roslin metoda) i terapijsko (biomedicinsko) kloniranje.
At embrionalno kloniranjećelije nastale podjelom oplođenog jajeta dijele se i nastavljaju da se razvijaju u nezavisne embrije. Na ovaj način možete dobiti monozigotne blizance, trojke itd. do 8 embriona koji se razvijaju u normalnim organizmima. Ova metoda se dugo koristila za kloniranje životinja. razne vrste, ali njegova primjena na ljude nije dovoljno proučena.
Kloniranje DNK sastoji se od prenošenja jezgra somatske ćelije u neoplođeno jaje iz kojeg je prethodno uklonjeno sopstveno jezgro. Ovakvu ćelijsku operaciju prvi je izveo genetičar G. Spemann 1920-ih.
Nakon uklanjanja jezgra, jaje Različiti putevi prisiljeni da uđu u G0 fazu ćelijskog ciklusa. U tom stanju ćelija miruje, što je veoma važno kada se priprema za transplantaciju novog jezgra. Nuklearni prijenos se postiže ili transplantacijom, kao što je gore opisano, ili spajanjem jajeta s drugom ćelijom koja sadrži jezgro.
Svaka laboratorija koristi svoje modifikacije zajednički pristupi. Najpoznatija je Roslinova metoda, uz pomoć koje je dobijena ovca Doli.
Za uspjeh operacije nuklearnog prijenosa važno je sinkronizirati ćelijske cikluse ćelija donora i jajne stanice. Ovu metodu su razvili i koristili I. Wilmut i K. Campbell. Prvo su ćelije donora (kod kloniranja ovaca, iz vimena) stavljene u medijum za kulturu, gde su počele da se dele. Zatim je jedan od njih odabran i stavljen u osiromašeni medij, zbog čega je izgladnjela ćelija ušla u G0 fazu ćelijskog ciklusa. Nakon odstranjivanja jezgra iz jajeta, ono je odmah postavljeno uz ćeliju donora, a nakon 1-8 sati električnim impulsom je indukovana stanična fuzija i aktivacija razvoja embrija.
Međutim, samo nekoliko ćelija preživi ovu proceduru. Preživjela ćelija stavljena je u jajovod ovce i ostavljena da se razvija otprilike 6 dana, nakon čega je prebačena u matericu, gdje se nastavio embrionalni razvoj. Ako bi sve prošlo kako treba, na kraju bi se rodila klonirana ovca — tačna genetska kopija ovce od koje je uzeta ćelija donora.
Zbog visokog rizika od razvoja genetskih defekata i raka, mnogi naučnici i javne ličnosti protive se upotrebi ove metode za kloniranje ljudi. U većini zemalja, ljudsko reproduktivno kloniranje je zabranjeno.
Nova i najefikasnija je gore spomenuta havajska metoda reproduktivnog kloniranja. U junu 1998. godine, grupa naučnika sa Univerziteta Havaji uspjela je po prvi put klonirati miša, proizvevši tri generacije genetski identičnih klonova. Unatoč činjenici da su genetika i struktura mišjih stanica bolje proučeni od onih drugih životinja, kloniranje miša je bio težak zadatak. To je zbog činjenice da se mišje jaje počinje dijeliti gotovo odmah nakon oplodnje. Stoga nije slučajno što je Roslin koristila ovcu za kloniranje: njeno jaje počinje da se dijeli tek nekoliko sati nakon oplodnje.
Wakayama i Yanagimuchi su uspjeli savladati ovu poteškoću i dobili su klonove miša sa čak većim prinosom (3 od 100 pokušaja) od Wilmuta (1 od 277 pokušaja). Wakayama je pristupio problemu sinkronizacije ćelija drugačije nego Wilmut. Ćelije vimena koje je koristio Wilmut morale su biti umjetno prisiljene u G0 fazu. Wakayama je od samog početka koristio tri vrste ćelija - Sertolijeve ćelije, ćelije mozga i ćelije jajnika - koje su same ili uvek u G0 fazi (prva dva tipa ćelija) ili skoro uvek u G0 ili G1 fazi. Osim toga, ćelije donora su korištene u roku od nekoliko minuta nakon izolacije od miša umjesto da su držane u kulturi.
Nakon što je jezgro uklonjeno iz jajne ćelije, u nju je ubrizgano jezgro ćelije donora. Nakon otprilike 1 sata, stanica je počela normalno funkcionirati s novim jezgrom. Nakon još 5 sati, ćelija je stavljena u poseban medij koji je stimulisao ćelijska dioba slično kao što se dešava tokom prirodne oplodnje. Istovremeno, medij je sadržavao posebnu tvar - citohalazin B - koja je spriječila razvoj polarnih tijela. Kao rezultat toga, iz jajeta se razvio embrion, koji se potom mogao presaditi u maternicu buduće majke.
Da bi osigurao održivost klonova, Wakayama je dobio klonove klonova, kao i normalno potomstvo od roditelja klonova, a do trenutka objavljivanja dobio je više od 50 klonova.
Biomedicinsko kloniranje gore opisano. Razlikuje se od reproduktivnog kloniranja samo po tome što se jajašce s presađenim nukleusom razvija u umjetnom okruženju, zatim se matične stanice uklanjaju iz blastociste, a sam predembrij umire. Matične ćelije se u mnogim slučajevima mogu koristiti za regeneraciju oštećenih ili nedostajućih organa i tkiva, ali postupak za njihovo dobijanje postavlja mnoge moralne i etičke probleme, a u mnogim zemljama zakonodavci raspravljaju o mogućnosti zabrane biomedicinskog kloniranja. Ipak, istraživanja u ovoj oblasti se nastavljaju, a hiljade terminalno bolesnih pacijenata (Parkinsonova i Alchajmerova bolest, dijabetes, multipla skleroza, reumatoidni artritis, raka, kao i oni sa ozljedama kičmene moždine) raduju se njihovim pozitivnim rezultatima.
Naučnici u Sjedinjenim Državama zaključili su da kloniranje ljudi vjerovatno nije izvodljivo. Nakon provođenja nekoliko stotina eksperimenata na majmunima, otkriveno je da struktura jaja primata, koja uključuje i ljude, čini njihovo kloniranje gotovo nemogućim. Do sada nijedan majmun nije kloniran. Kloniranje ljudi možda nije izvodljivo, prenosi BBC. Razlozi za to leže u biologiji.
NA OVU TEMU
Američki naučnici došli su do zaključka da je kloniranje nemoguće. Prema njima, stotine pokušaja da se stvori klon majmuna su propale. Činjenica je da struktura jajašaca primata, uključujući ljude, čini njihovo kloniranje gotovo nemogućim, kažu naučnici.
Neke životinje, poput miševa i ovaca, uspješno su klonirane, ali sve više očiglednih znakovačinjenica da se sve vrste ne mogu umjetno razmnožavati.
Studija, objavljena u časopisu Science, dodaje argument za one koji ne vjeruju u Clonaidove tvrdnje da je stvorio prve ljudske klonove.
Podsjetimo, ova kompanija, koju su stvorili sljedbenici ufološkog kulta Raelita, izvještavala je o kloniranju ljudi, ali nije pružila uvjerljive dokaze o tome.
Većina naučnika se slaže da su pokušaji stvaranja ljudskog klona opasni i moralno upitni. Mnogi klonovi životinja rođeni su s jednom ili drugom abnormalnošću. Rijetko su se rađali zdravi.
Istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta u Pitsburgu pokušali su da kloniraju rezus majmuna koristeći tehnologiju koja je korištena za stvaranje klona poznate ovce Dolly.
Nakon stotina pokušaja, nikada nisu uspjele postići trudnoću u nosiocu klona. Druge grupe naučnika takođe nisu uspele da kloniraju majmune.
Kod primata se čini da kada se klonirane ćelije podijele, DNK se ne prenosi na nove stanice kako treba. Neke ćelije na kraju imaju previše ili premalo DNK i nisu održive.
Naučnici vjeruju da pokušaji kloniranja drugih primata, uključujući ljude, izgledaju osuđeni na neuspjeh.
"Ovo potvrđuje činjenicu da šarlatani koji su prijavili kloniranje ljudi nikada nisu razumjeli ćelijsku biologiju dovoljno dobro da bi uspjeli", rekao je vođa tima dr. Gerald Schatten za magazin Sceince.
Kloniranje
Komercijalno kloniranje
Poslednjih decenija prošlog veka došlo je do naglog razvoja jedne od najzanimljivijih grana biološke nauke – molekularne genetike. Već početkom 1970-ih nastao je novi pravac u genetici - genetski inženjering. Na osnovu njegove metodologije počele su se razvijati različite vrste biotehnologija i stvarati genetski modificirani organizmi. Imaj priliku genska terapija neke ljudske bolesti. Do danas su znanstvenici napravili mnoga otkrića u području kloniranja životinja iz somatskih stanica, koja se uspješno koriste u praksi.
Ideja o kloniranju Homo sapiensa predstavlja probleme za čovječanstvo s kojima se nikada prije nije suočilo. Nauka se razvija tako da svaki novi korak sa sobom nosi ne samo nove, do tada nepoznate prilike, već i nove opasnosti.
Šta je kloniranje kao takvo? U biologiji, metoda dobivanja nekoliko identičnih organizama aseksualnom (uključujući vegetativnu) reprodukciju, kaže nam enciklopedija Krugosvet. To je upravo ono koliko se vrsta biljaka i nekih životinja razmnožava u prirodi tokom miliona godina. Međutim, sada se izraz "kloniranje" obično koristi u užem smislu i znači kopiranje ćelija, gena, antitijela, pa čak i višećelijskih organizama u laboratorijskim uslovima. Uzorci koji se pojavljuju kao rezultat aseksualne reprodukcije su, po definiciji, genetski identični, međutim, kod njih se može uočiti nasljedna varijabilnost, uzrokovana slučajnim mutacijama ili umjetno stvorena laboratorijskim metodama. Izraz "klon" kao takav dolazi od grčke riječi "klon", što znači grančica, izdanak, rezanje, a odnosi se prvenstveno na vegetativno razmnožavanje. Kloniranje biljaka iz reznica, pupoljaka ili gomolja u poljoprivredi je poznato hiljadama godina. At vegetativno razmnožavanje a tokom kloniranja geni se ne distribuiraju među potomcima, kao u slučaju polne reprodukcije, već se čuvaju u cijelosti. Samo se kod životinja sve dešava drugačije. Kako životinjske stanice rastu, dolazi do njihove specijalizacije, odnosno, stanice gube sposobnost implementacije svih genetskih informacija ugrađenih u jezgro mnogih generacija.
Ovo je šema kloniranja koju je dao doktor Eddie Lawrence (zasnovano na materijalima ruske vazduhoplovne službe).
Šta se podrazumijeva pod reproduktivnim kloniranjem? Ovo je umjetna reprodukcija u laboratorijskim uvjetima genetski tačne kopije bilo kojeg živog bića. Terapijsko kloniranje, pak, znači isto reproduktivno kloniranje, ali s ograničenim periodom rasta embrija ili, kako stručnjaci kažu, "blastociste" do 14 dana. Nakon dvije sedmice, proces reprodukcije ćelija se prekida. Takve ćelije budućih organa nazivaju se "embrionalne matične ćelije".
Prije otprilike pola vijeka otkriveni su lanci DNK. Proučavanje DNK dovelo je do otkrića procesa umjetnog kloniranja životinja.
Mogućnost kloniranja embrija kralježnjaka prvi put je demonstrirana ranih 1950-ih u eksperimentima na vodozemcima. Eksperimenti s njima su pokazali da serijske nuklearne transplantacije i in vitro kultivacija stanica povećavaju ovu sposobnost u određenoj mjeri. Nakon što je dobio patent 1981. godine, pojavila se prva klonirana životinja - miš. Početkom 1990-ih, istraživanja naučnika su se okrenula velikim sisarima. Rekonstruisana jaja velikih domaćih životinja, krava ili ovaca se ne uzgajaju prvo. in vitro, a in vivo- u vezanom jajovodu ovce - srednji (prvi) recipijent. Zatim se odatle ispiru i presađuju u matericu konačnog (drugog) primaoca - krave ili ovce, gdje se njihov razvoj odvija do rođenja bebe. Prije nekog vremena, medije su šokirali izvještaji o pojavi Doli, škotske ovce koja, prema riječima njenih kreatora, predstavlja tačnu kopiju njene genetske materije. Kasnije su se pojavili američki gobi Jefferson i drugi gobi kojeg su uzgajali francuski biolozi.
Odjednom se grupa naučnika sa Rokfelera i Univerziteta Havaji suočila sa problemom kloniranja miševa u šestoj generaciji. Prema rezultatima istraživanja, postoje dokazi da eksperimentalne životinje razvijaju određeni skriveni nedostatak, jasno stečen tokom procesa kloniranja. Iznesene su dvije verzije ovog fenomena. Jedan je da bi kraj hromozoma morao da se „troši“ sa svakom generacijom, bivajući sve kraći, što bi moglo dovesti do degeneracije, odnosno do nemogućnosti daljeg razmnožavanja i preranog starenja klonova. Druga verzija je pogoršanje općeg zdravlja kloniranih miševa sa svakim novim kloniranjem. Ali ova verzija još nije potvrđena. Svi ovi podaci su alarmantni i skreću pažnju na činjenicu da drugi sisari (uključujući ljude) možda neće izbjeći istu “sudbinu”.
Međutim, mnogi ljudi vide kloniranje kao nešto pozitivni aspekti, i isto toliko ljudi ga koristi. Prema Genoterra.ru, biotehnološka kompanija Genetic Savings & Clone, koja ima četiri godine iskustva u kloniranju mačaka, već radi na narudžbama šest klijenata koji bi željeli vidjeti klonove svojih ljubimaca nakon što oni umru. Ovo zadovoljstvo će ih koštati 50.000 dolara. Ove sedmice kompanija je javnosti predstavila svoju četvrtu kloniranu mačku na Međunarodnoj izložbi mačaka u Hjustonu, SAD. Ova mačka je dobila nadimak Breskve, čiji je nuklearni donator mačka Mango. Generalno su slični, ali klon ima svijetlu mrlju na leđima. Takve razlike u klonovima su neizbježne, jer mitohondrijska DNK ostaje u jajnoj stanici primaoca sa enukleacijom, koja se razlikuje od donora. Razni faktori životne sredine takođe igraju značajnu ulogu u razvoju životinja. Kompanija planira započeti kloniranje pasa 2005. godine.
Osim toga, Genetic Savings & Clone je nedavno licencirao novu, poboljšanu verziju procesa kloniranja i pokazao rezultat - dva klonirana mačića po imenu Tabuli i Baba Ganoush. Novi proces, nazvan prijenos hromatina, prenosi genetski materijal mnogo pažljivije i potpunije od ćelije donora do jajne stanice, koja bi trebala izrasti u klon. Ključ je u otvaranju nuklearne membrane i uklanjanju proteina ćelija kože koji su nepotrebni za ovaj proces (koji se obično koristi u kloniranju). Ova vrsta kloniranja rezultira uspješnošću od više od 8 posto, navodi se u članku na Genoterra.ru. Čini se da “pročišćeni” kromatin proizvodi klonirane embrije sličnije izvornom organizmu, što pokazuju mačići koji su slični prototipu ne samo izgledom, već, čini se, i karakterom.
Ali povratak voljene životinje u kuću je iluzija, jer se definicija "potpuno ista" odnosi samo na genetski set, inače će to ipak biti drugačije stvorenje.
2002. godine formirana je skoro potpuna ljudska genetska mapa. Istovremeno, kompanija Clonaid (dio vjerske sekte Raelian Movement) objavila je da je prvi put u svijetu klonirala osobu. Za to vrijeme, prema navodima kompanije, rođeno je troje klonirane djece, ali za to nisu predstavljeni ozbiljni dokazi. Clonaid traži od bilo koga da plati 200.000 dolara za pravo da napravi sopstvenu kopiju.
Koje su praktične prednosti kloniranja?
Razvoj biotehnologije za dobijanje velike količine matične ćelije tokom terapijskog kloniranja omogućiće lekarima da isprave i leče mnoge od ovih bolesti neizlječive bolesti, kao što su dijabetes (inzulinsko ovisan), Parkinsonova bolest, Alchajmerova bolest (senilna demencija), bolesti srčanog mišića (infarkt miokarda), bolesti bubrega, bolesti jetre, bolesti kostiju, bolesti krvi i druge.
Nova medicina će se bazirati na dva glavna procesa: uzgoju zdravog tkiva iz matičnih ćelija i transplantaciji takvog tkiva na mjesto oštećenog ili bolesnog tkiva. Metoda stvaranja zdravih tkiva zasnovana je na dva složena biološka procesa - početnom kloniranju ljudskih embrija do faze pojave „matičnih“ ćelija i naknadnoj kultivaciji nastalih ćelija, te uzgoju potrebnih tkiva i eventualno , organi u hranljivim medijima.
Odavno ljudi sanjaju da uzgajaju samo kvalitetno i ukusno povrće i voće, da uzgajaju krave sa dobrim prinosom mlijeka, ovce s velikim striženjem vune ili odlične kokoši nesilice, te da imaju domaće životinje - točne kopije favorita koje imaju već zastareli. Međutim, tek nedavno je ovo zdravo interesovanje potaknuto uspjesima naučnika u kloniranju životinja i biljaka. Ali da li je zaista moguće ostvariti ovaj san čovečanstva koristeći metode kloniranja?
Pojava na poljima transgenih biljnih sorti otpornih na insekte, herbicide i viruse označava novu eru u poljoprivrednoj proizvodnji. Biljke stvorene od strane genetskih inženjera ne samo da će moći prehraniti rastuću populaciju planete, već će postati i glavni izvor jeftinih lijekova i materijala.
Biljna biotehnologija je donedavno znatno zaostajala, ali sada tržište bilježi stalni porast udjela transgenih biljaka s novim korisnim svojstvima. Ovo su podaci dati u članku “Biotehnologija biljaka”: “Klonirane biljke u SAD-u već 1996. zauzimale su površinu od 1,2 miliona hektara, koja se 1998. povećala na 24,2 miliona hektara.” Budući da su se dobro dokazali glavni transgeni oblici kukuruza, soje i pamuka otporni na herbicide i insekte, s razlogom se može očekivati da će se površine pod kloniranim biljkama u budućnosti višestruko povećati.
Istorija genetskog inženjeringa biljaka počinje 1982. godine, kada su prvi put dobijene genetski transformisane biljke. Metoda transformacije bila je zasnovana na prirodnoj sposobnosti bakterije Agrobacterium tumefaciens genetski modificiraju biljke. Tako su uz pomoć uzgoja biljnih stanica i tkiva koji garantuju prirodu biljke bez virusa razvijeni karanfili, krizanteme, gerberi i druge ukrasne biljke koje se prodaju posvuda. Također možete kupiti cvijeće egzotičnih biljaka orhideja, čija proizvodnja klonova već ima industrijsku osnovu. Neke sorte jagoda, malina i citrusa uzgojene su tehnikama kloniranja. Ranije je za razvoj nove sorte bilo potrebno 10-30 godina, ali sada je, zahvaljujući korištenju metoda kulture tkiva, ovaj period smanjen na nekoliko mjeseci. Posao koji se odnosi na proizvodnju ljekovitih i tehničkih supstanci na bazi uzgoja biljnih tkiva koja se ne mogu dobiti sintezom prepoznat je kao vrlo perspektivan. Tako se izokinolinski alkaloid berberin već dobija na sličan način iz ćelijskih struktura žutika, a ginsenozid se dobija iz ginsenga.
Poznato je da će svaki napredak u biljnoj biotehnologiji zavisiti od razvoja genetskih sistema i alata koji će omogućiti efikasnije upravljanje transgenima.
Što se tiče životinja, od početka 19. stoljeća naučnici pokušavaju riješiti pitanje da li je sužavanje funkcija jezgra diferencirane ćelije nepovratan proces. Nakon toga je razvijena tehnika za kloniranje jezgara. Najveći uspjeh u kloniranju embriona vodozemaca postigao je engleski biolog John Gurdon. Koristio je metodu serijske nuklearne transplantacije i potvrdio svoju hipotezu o postepenom gubitku potencije kako razvoj napreduje. Drugi istraživači su dobili slične rezultate.
Unatoč ovim uspjesima, napominje ruski medicinski server u svom članku, problem kloniranja vodozemaca ostaje neriješen do danas. Sada možemo ocijeniti da ovaj model naučnici nisu baš uspješno odabrali za ovakva istraživanja, jer se pokazalo da je kloniranje sisara jednostavnija stvar. Ne treba zaboraviti da razvoj mikroskopske opreme i tehnologije mikromanipulacije u to vrijeme još nije dozvoljavao manipulaciju embrionima sisara i nuklearnu transplantaciju. Volumen jajeta vodozemca je otprilike 1000 puta veći od volumena jajne stanice placente, zbog čega su vodozemci bili tako privlačni za proučavanje ranih razvojnih procesa.
Trenutno se provode fundamentalna istraživanja o problemu kloniranja miševa. Potpuni embrionalni razvoj i rođenje zdravih i plodnih klonalnih miševa postignuti su jedino transplantacijom jezgara kumulusnih stanica, Sertolijevih stanica, fibroblasta vrha repa, embrionalnih matičnih stanica i fetalnih gonadnih stanica. U ovim slučajevima, broj novorođenih miševa nije prelazio 3% od ukupan broj rekonstruisane oocite.
Pokazalo se da je kloniranje domaćih životinja više težak zadatak nego što se očekivalo. Godine 2001. Genetic Savings and Clone objavili su rođenje prve klonirane mačke na svijetu. Ova kompanija, čije se sjedište nalazi u modernom predgrađu San Francisca Saosalito, specijalizirana je za “ovjekovječenje” kućnih ljubimaca - mačaka i pasa. Unatoč činjenici da je prva klonirana mačka na svijetu "napravljena kao kopija", po boji ne podsjeća ni na svoju prirodnu majku (donator DNK) niti na usvojenu (koja je nosila embrion). Naučnici to objašnjavaju činjenicom da bojanje krzna samo delimično zavisi od genetskih informacija i faktora razvoja.
Međutim, inspirirana početnim uspjehom, kompanija je započela komercijalno kloniranje prve serije kloniranih mačaka po komercijalnoj narudžbi. Cijena usluge je 50 hiljada dolara.
“Prije godinu dana smo rekli da ćemo započeti komercijalnu uslugu u roku od godinu dana, a sada je prošla godina,” kaže Ben Carlson, glasnogovornik Genetic Savings & Clone, “i još nije moguće predvidjeti koliko dugo biće potrebno usavršavanje tehnologije da bi se postigli dobri rezultati."
Još uvijek nije bilo moguće uopće klonirati pse. Imaju, kako naučnici kažu, veoma složen reproduktivni ciklus, a njihova jajašca je teško nabaviti i rasti.
Danas, GSC-ov glavni posao nije kloniranje (još nije komercijalno dostupno), već skladištenje životinjskih DNK uzoraka. Takva biopsija u SAD košta od 100 do 500 dolara, u zavisnosti od parametara kućnog ljubimca.
Stručnjaci, međutim, upozoravaju da bi vlasnici koji vjeruju da će kompanija klonirati njihove ljubimce mogli biti razočarani. Ljubav prema određenoj mački ili psu u pravilu je određena njenim navikama i karakterom, što nema puno veze s genima. Napominju da vanjski faktori nemaju ništa manje utjecaja na razvoj životinje od naslijeđa.
Kloniranje ovce Doli 1996. godine od strane Iana Wilmuta i njegovih kolega na Roslin institutu u Edinburgu izazvalo je pometnju širom svijeta. Doli je začeta iz mliječne žlijezde ovce koja je odavno umrla, a njene ćelije su pohranjene u tekućem dušiku. Tehnika kojom je Dolly nastala poznata je kao nuklearni transfer, što znači da se jezgro neoplođenog jajeta uklanja i na njegovo mjesto postavlja jezgro iz somatske ćelije. Od 277 nuklearno transplantiranih jaja, samo se jedno razvilo u relativno zdravu životinju. Ova metoda reprodukcije je "aseksualna" jer ne zahtijeva po jedan spol za stvaranje djeteta. Wilmutov uspjeh postao je međunarodna senzacija.
U decembru 1998. godine saznalo se za uspješne pokušaje kloniranja goveda, kada su Japanci I. Kato, T. Tani i dr. uspjeli dobiti 8 zdravih teladi nakon transfera 10 rekonstruisanih embriona u matericu krava primaoca.
Očigledno je da su zahtjevi uzgajivača stoke za kopijama svojih životinja mnogo skromniji od onih koji žele klonirati svoje ljubimce. Klon bi dao istu količinu mlijeka kao i "klonična majka", ali koje je boje i karaktera - kakve je to razlike? Na osnovu toga, novozelandski biolozi nedavno su poduzeli novi važan korak u kloniranju krava. Za razliku od svojih američkih kolega iz Kalifornije, ograničili su se na reprodukciju samo jedne osobine klonirane životinje. U njihovom slučaju, sposobnost krave da proizvodi mlijeko povećan sadržaj proteini. Kao što je tipično u svim eksperimentima kloniranja, postotak preživjelih embrija bio je vrlo nizak. Od 126 transgenih klonova, samo 11 je preživjelo, a samo njih devet je imalo potrebnu sposobnost. Dakle, izgledi za razvoj ove oblasti kloniranja su, kako kažu, "očigledni".
Krajem 2000. - početkom 2001. godine cijeli naučni svijet pratio je pokušaj istraživača američke kompanije AST da kloniraju ugroženu vrstu bivola Bos gaurus (giaur), koja je nekada bila rasprostranjena u Indiji i jugozapadnoj Aziji. Ćelije somatskog nuklearnog donora (fibroblasti kože) dobijene su post mortem biopsijom bika u dobi od 5 godina i nakon dva pasaža u kulturi. dugo vrijeme(8 godina) pohranjeni su kriokonzervirani u tečnom azotu. Ukupno su ostvarene četiri trudnoće. Da bi se potvrdilo genetsko porijeklo plodova, dva od njih su selektivno uklonjena. Citogenetskom analizom potvrđeno je prisustvo u ćelijama normalnog kariotipa karakterističnog za giaoure, ali se ispostavilo da sva mitohondrijska DNK potiče od jaja krava donora druge vrste (Bos taurus).
Nažalost, prema iskustvu američkih naučnika, jedna trudnoća je prekinuta na 200 dana, a kao posljedica druge rođeno je tele koje je uginulo 48 sati kasnije , koji nije povezan s kloniranjem".
Realizacija punog potencijala svojstvenog nova tehnologija kloniranje radi spašavanja ugroženih životinjskih vrsta može biti moguće samo uz razuman pristup rješavanju novih problema. Vrijedi napomenuti da se kao rezultat kloniranja vrlo često otkriva razne patologije fetusi: hipertrofirana posteljica, hidroalantois, placentomi, prošireni krvni sudovi pupčane vrpce, otok membrane. Klonove koji su umrli u roku od nekoliko dana nakon rođenja karakterizira prisustvo patologije srca, pluća, bubrega i mozga. Takozvani “sindrom velikog mladog djeteta” je također čest kod novorođenčadi.
Klonirane životinje ne žive dugo i imaju smanjenu sposobnost borbe protiv bolesti. To su pokazali eksperimenti, čije su rezultate objavili istraživači s tokijskog Nacionalnog instituta za infektivne bolesti, prenosi Newsru.com Za eksperimente su odabrali 12 kloniranih miševa i isto toliko rođenih prirodno. Klonovi su počeli umirati nakon 311 dana života. Deset ih je umrlo prije nego što su izdržali čak 800 dana. U isto vrijeme uginuo je samo jedan “normalan” miš. Većina klonova umrla je od akutne upale pluća i bolesti jetre. Očigledno, oni imuni sistem nije mogao da se bori protiv infekcija i proizvodi dovoljna količina neophodna antitijela, prema japanskim istraživačima.
Razlozi slabosti klonova, smatraju, potrebno je pažljivo proučavati i mogu biti povezani s poremećajima na genetskom nivou i nedostacima sadašnje tehnologije reprodukcije.
Međutim, naučnici ne staju u svojim istraživanjima. Mnogi ljudi vide široke izglede za kloniranje. Na primjer, naučnici iz britanske kompanije PPL Therapeutics, koji su u Virdžiniji uspješno klonirali pet prasadi, čiji se organi i tkiva mogu koristiti za transplantaciju bolesnim ljudima, smatraju da bi klinička ispitivanja ovakvih operacija mogla početi u naredne četiri godine, prenose.
Ali, kako napominju mnogi stručnjaci, prije velikih transplantacija organa sa svinja na ljude, društvo i naučni svijet tek treba da riješe niz teških etičkih pitanja, poput „ispravnosti“ presađivanja životinjskih organa u ljudsko tijelo ili zamjene organa. organi jedne vrste živih bića sa organima druge vrste.
S druge strane, mnogi naučnici vjeruju da će vrlo brzo kloniranje domaćih životinja početi davati plodove. Mlijeko od kloniranih krava, meso od potomaka kloniranih krava i svinja moglo bi se pojaviti u prodaji već u sljedeće godine. Zapravo, čak ni sada u SAD-u, gdje su kompanije koje se bave uzgojem stoke već stvorile stotinjak klonova najboljih predstavnika elitnih pasmina, ne postoji službena zabrana takvih aktivnosti.
Međutim, postoji neformalni zahtjev Uprave za hranu i lijekove (FDA) da se ne žuri sa plasiranjem takvih proizvoda. Nacionalna akademija nauka SAD je učvrstila uvjerenje da su takvi proizvodi sigurni za zdravlje. Kako prenose Mednovosti, zaključci komisije koja se bavila kloniranjem krava i svinja sadržavali su preporuke za neka dodatna istraživanja, ali su naučnici općenito smatrali da je prodaja proizvoda od kloniranih životinja i njihovih potomaka bezbedna. Naravno, ne govorimo o klanju kloniranih životinja radi mesa. Ovo je sada veoma skup proces, koji obično košta preko 20.000 dolara. Međutim, životinje iz prve ili druge generacije potomaka klona mogu se koristiti za meso. Međutim, stručnjaci FDA brinu da kada se životinje kloniraju, vlasnici mogu biti u iskušenju da podese svoje gene kako bi poboljšali svoje karakteristike. Naučnici se toga boje mnogo više od samog kloniranja, u kojem geni životinje ostaju nepromijenjeni.
Ali u Japanu je od 1999. godine dozvoljeno obnavljanje stoke mliječnih i goveđih pasmina tehnikom "replikacije" oplođenih jaja. Međutim, zabranjeno je komercijalno kloniranje u klasičnom smislu, odnosno “korištenje somatske (nereproduktivne) stanice”. Ali postoji velika vjerovatnoća da će Japan ipak postati prva zemlja na svijetu u kojoj će se na policama trgovina pojaviti meso kloniranih životinja.
Na ovaj ili onaj način, mogućnosti kloniranja otvaraju nove izglede vrtlarima, stočarima i medicini, iako je njegova upotreba trenutno ograničena neriješenim tehnološkim i biološkim problemima. Osim toga, nedostaje nam poznavanje strukture genoma domaćih životinja, što je neophodno za njihovu ciljanu promjenu. Proizvodi od kloniranih životinja prvo moraju biti odobreni od strane odgovarajuće državne agencije odgovorne za upotrebu hrane i medicinskih resursa, koja zabranjuje prodaju mlijeka ili mesa od genetski modificiranih i kloniranih životinja dok se ne uspostave svi potrebni propisi. Eksperimenti takođe tek treba da se sprovedu kako bi se ispitala bezbednost dobijenog mleka za ljude. Međutim, bez obzira na sve, možda će prije ili kasnije stada kloniranih i genetski modificiranih krava lutati poljima i livadama, a voljeni lajavci i predeće ljubimci će desetljećima oduševljavati poglede svojih vlasnika i vjerno ih gledati u oči.
