O. V. SABLINA,
A biológiai tudományok kandidátusa, SUSC NSU
ÁLLATOK KLÓNOZÁSA
Talán a biológia tudomány egyik vívmánya sem váltott ki olyan szenvedélyt a társadalomban, mint az emlősök klónozása. Ha a biológusok és az „élettudományokhoz nem kötődők” egy része lelkesen fogadta az ember klónozásának felmerülő, legalábbis elméleti lehetőségét, és készen áll a holnapi klónozásra, akkor a legtöbb nem specialista finoman szólva reagált erre a lehetőségre. , nagyon óvatosan.
A médiában zajló heves vita a lakosság körében elterjedt meggyőződéshez vezetett, hogy az ilyen kutatások rendkívül veszélyesek. Ezt nagyban elősegítették a fikciót és a mozit „lakó” „klónok”. Néhány évvel ezelőtt az egyik áltudományos csoport bejelentette azon szándékát, hogy klónozzák Hitlert, hogy bűnei miatt felakasszák. Ez viszont félelmet keltett, hogy a Hitlerhez hasonló diktátorok megőrizhetik hatalmukat, ha azt klónjaikra ruházzák át. A legtöbb ilyen elképzelésben az emberi klónok „hamis emberek”, ostobák és gonoszok, és a klónozott állatok és növények az egész bioszféra elpusztításával fenyegetnek. Itt különösen meg kell jegyezni, hogy az emberek gyakran összekeverik a klónozást és a transzgenezist, holott ezek teljesen különböző dolgok. A klónozást valóban használják transzgénikus többsejtű állatok előállítására, de ebben az esetben a klónozás nem cél, hanem eszköz. A transzgenezis nélküli klónozás egy olyan technika, amelyet széles körben alkalmaznak különféle célokat szolgáló projektekben.
Mennyire jogosak ezek a félelmek és remények? Nagyon fontosnak tűnik, hogy higgadt, kiegyensúlyozott ítéletet alkossunk e vizsgálatok kilátásairól és lehetséges következményeiről. Ehhez több alapvető kérdésre is választ kell adni, erre igyekszünk is.
Tehát mi a klónozás? Hogyan klónozzák az állatokat? Miért teszik ezt a tudósok? Mire használható az állatklónozási technika? Elfogadható az emberi klónozás?
MI AZ A KLÓN?
görög szó κλ w n
azt jelenti, lőni, lőni. Manapság a klónok olyan állatok vagy növények egyedei, amelyeket ivartalan szaporodás útján nyertek, és teljesen azonos genotípussal rendelkeznek. A klónok nagyon elterjedtek a növények között - a vegetatív úton szaporított kultúrnövények minden fajtája (burgonya, gyümölcs- és bogyós növények, kardvirág, tulipán stb.) klón. A jelenleg kifejlesztett mikroklonális szaporítási technika lehetővé teszi, hogy rövid időn belül óriási számú genetikailag azonos példányt nyerjünk, még olyan növényekből is, amelyek természetes körülmények között nem szaporodnak vegetatívan.Az állatoknál ez a fajta szaporodás sokkal kevésbé gyakori. Ennek ellenére több mint 10 000 többsejtű állatfaj ismeretes, amelyek úgy szaporodnak, hogy egy szervezetet két vagy akár több részre osztanak (autofragmentáció), amelyek teljes értékű élőlényekké nőnek. Ezek az új organizmusok is klónok. A természetes klónok, amelyek a test sejtjeinek egy részének elválasztásával és belőlük teljes értékű egyed kialakításával jönnek létre, nemcsak az olyan primitív állatokra jellemzőek, mint a szivacsok vagy a tankönyvi hidra. Még ezek is elegek Valójában a jól szervezett állatok, például a tengeri csillagok és a férgek, osztódással szaporodhatnak. De a gerincesek vagy rovarok nem rendelkeznek ezzel a képességgel. A természetben előforduló klónok azonban még emlősökben is megtalálhatók.
A természetes klónok úgynevezett monozigóta ikrek, amelyek ugyanabból a megtermékenyített petesejtből származnak. Ez akkor fordul elő, amikor az embrió a hasítás legkorábbi szakaszában különálló blasztomerekre oszlik, és mindegyik blasztomerből önálló organizmus fejlődik ki. Például az amerikai kilencsoros tatu mindig négy egypetéjű ikreket hoz világra. Az embrió négy blasztomer stádiumú független embriókra osztódása normális jelenség ennél az emlősnél.
Az ilyen ikrek olyanok, mint egy szervezet különálló részei, és azonos genotípusúak, azaz klónok.
Az emberi egypetéjű (vagy egypetéjű) ikrek szintén klónok. Az embertől született egypetéjű ikrek ismert legnagyobb száma öt. Alacsony annak a valószínűsége, hogy egy személyben ikrek születnek - Európa és Észak-Amerika fehér lakossága körében ez átlagosan körülbelül 1%. Japánban a legritkább az ikrek születési aránya. Az afrikai joruba törzsben az ikrek előfordulása az összes születés 4,5% -a, Brazília egyes területein pedig akár 10%, de csak kis részük monozigóta. Vannak olyan családok is, amelyek genetikailag hajlamosak ikrek születésére, de csak kétpetéjűek is.
Az egyidejű ovulációt a hormonrendszer bizonyos meghibásodása okozza, amely genetikai természetű lehet. Az embrió osztódásának és egypetéjű ikrek kialakulásának oka ismeretlen. Ennek a jelenségnek a gyakorisága körülbelül 0,3% az összes emberi populációban.
Nagyon ritkán fordul elő, hogy ismeretlen okból az embrió nem osztódik teljesen. Ekkor összenőtt (vagy inkább osztatlan) úgynevezett sziámi ikrek születnek. Az egypetéjű ikrek körülbelül egynegyede „tükör” ikrek, például az egyik iker balkezes, a másik jobbkezes, az egyiknek a feje tetején a haja az óramutató járásával megegyező irányba, a másiké balkezes, az egyik bal oldalon a szív, jobb oldalon a máj, a másiknál pedig az ellenkezője. A tudósok úgy vélik, hogy az ikrek „tükrözése” az embrió meglehetősen késői fejlődési szakaszában történő elválasztásának a következménye.
Így az állati és emberi klónok normális természeti jelenségek. Ez a tény azonnal lehetővé teszi, hogy válaszoljunk néhány kérdésre az emberi klónozással kapcsolatban: a klónok teljesen normális, teljes értékű emberek, mások, mint mindenki más.más emberek csak azért, mert genetikai kettősük van. Független, autonóm organizmusok, bár genotípusuk azonos. Ezért a halhatatlanság klónozás útján történő elérésére vonatkozó remények teljesen alaptalanok. Ugyanezen okból a klónok nem vállalhatnak felelősséget „genetikai eredetijük” által elkövetett cselekedetekért.
ÁLLATOK KÍSÉRLETI KLÓNOZÁSA
A klónozás állati klónok mesterséges előállítása (növényi klónozás esetén gyakran használják a „vegetatív szaporítás” és a „merisztéma kultúra” kifejezéseket). Mivel a magasabb rendű állatok nem tudnak vegetatívan szaporodni, elvileg három módszerrel lehet klónt nyerni:
megduplázzuk a megtermékenyítetlen petesejt kromoszómakészletét, így diploid petesejtet kapunk, és megtermékenyítés nélküli fejlődésre kényszerítjük;
mesterségesen szerezzenek monozigóta ikreket a fejlődésnek indult embrió felosztásával;
távolítsa el a sejtmagot a tojásból, helyettesítve azt egy szomatikus sejt diploid magjával, és egy ilyen „zigóta” kialakulására is kényszeríti.
A tudósok mindhárom lehetőséget felhasználták állatok klónozására.
Az első módszer nem alkalmazható minden állatra. Még a 30-as években. XX század B.L. Astaurovnak termikus hatások segítségével sikerült aktiválnia egy megtermékenyítetlen selyemhernyópetéket a fejlődéshez, miközben megakadályozta az első meiotikus osztódás áthaladását. Természetesen a mag diploid maradt. Az ilyen diploid tojás fejlődése olyan lárvák kikelésével ér véget, amelyek pontosan megismétlik az anya genotípusát. Természetesen csak nőstényeket szereztek be. Sajnos a nőstények tenyésztése gazdaságilag nem kifizetődő, mivel nagyobb táplálékfogyasztás mellett gyengébb minőségű gubókat termelnek. V.A. Strunnikov továbbfejlesztette ezt a módszert azáltal, hogy kifejlesztett egy módszert a kizárólag hím egyedekből álló selyemhernyó-klónok előállítására. Ennek érdekében a tojás magját gamma-sugárzásnak és magas hőmérsékletnek tették ki. Emiatt a magok nem voltak képesek megtermékenyítésre. Az ilyen petesejtbe behatolt spermium magja megduplázódott és osztódni kezdett. Ez egy olyan hím kialakulásához vezetett, amely megismételte az apa genotípusát. Igaz, az így létrejött klónok alkalmatlanok ipari állattenyésztésre, de nemesítésben használják őket a heterózis hatásának eléréséhez. Ez lehetővé teszi a kiemelkedően termő utódnemzés drámai felgyorsítását és megkönnyítését. Ma ezeket a módszereket széles körben alkalmazzák a szerkultúrában Kínában és Üzbegisztánban.
Sajnos a selyemhernyó sikere kivétel – más állatokból ilyen módon nem lehet klónokat szerezni. A kutatók megpróbálták eltávolítani az egyik pronukleust a megtermékenyített petesejtből, és megkétszerezni a másik kromoszómaszámát oly módon, hogy olyan anyagokkal kezelték őket, amelyek elpusztítják az orsó mikrotubulusait. A kapott diploid sejtek minden génre homozigóták voltak (két anyai vagy két apai genomot tartalmaztak). Az ilyen zigóták fragmentálódni kezdtek, de a fejlődés korai stádiumban leállt, és lehetetlennek bizonyult ilyen módon emlős klónok beszerzése. Kísérletek történtek pronukleusz átültetésére egyik megtermékenyített petesejtből a másikba. Kiderült, hogy az így nyert embriók csak akkor fejlődtek normálisan, ha az egyik pronukleusz a petesejt magja, a másik pedig a spermium. Ezek a kísérletek azt mutatták, hogy az emlős embriók normális fejlődéséhez két különböző genomra van szükség - anyai és apai. A helyzet az, hogy a csírasejtek kialakulása során genomiális imprinting történik - a DNS-szakaszok metilációja, amely a metilált gének kikapcsolásához vezet. Ez a leállás egy életre szól. Mivel a férfi és női csírasejtekben különböző gének kapcsolódnak ki, mindkét genomra szükség van a szervezet normális fejlődéséhez – a génnek egy működő példánynak kell lennie.
A második módszert, az embrió felosztását a hasítás korai szakaszában, nagyon régóta alkalmazzák az embriológiában, bár főként tengeri sünökön és békákon. Ily módon szereztek adatokat arról, hogy az embrióból izolált blasztomerek képesek-e teljes értékű szervezetet létrehozni. Az emlősök egypetéjű ikreiből készült klónok jóval később kerültek elő, de az embriók mesterséges leválasztását és az azt követő „pótmanyákba” beültetést már alkalmazzák a haszonállatok szelekciója során, hogy nagyszámú utódot kapjanak különösen értékes szülőktől. 1999-ben ezzel a módszerrel klónoztak egy majmot. A megtermékenyítést in vitro végeztük. A nyolcsejtes stádiumú embriót négy részre osztották, és minden kétsejtes részt egy másik majom méhébe ültettek be. Három embrió nem fejlődött ki, de a negyedikből egy majom született, ami a Tetra (negyed) nevet kapta.
A leghíresebb klónozott állatot, a bárány Dollyt egy harmadik módszerrel klónozták – egy szomatikus sejt genetikai anyagát egy saját mag nélküli tojássejtbe vitték át.
A nukleáris transzfer módszerét a 40-es években fejlesztették ki. XX század Orosz embriológus G.V. Lopashov, aki békatojással dolgozott. Igaz, felnőtt békákat nem kapott. Később az angol J. Gurdonnak sikerült rákényszerítenie az idegen maggal rendelkező békatojásokat, hogy felnőtt egyedekké fejlődjenek. Ez kiemelkedő teljesítmény volt – elvégre egy felnőtt szervezet differenciálódott sejtjeit ültette át egy tojásba. Úszómembránsejteket és bélhámsejteket használt. De az ilyen tojások legfeljebb 2%-a fejlődött ki felnőttkorig, és a belőlük kinőtt békák kisebbek voltak, és csökkent életképességűek voltak normál társaikhoz képest.
A sejtmagot az emlős tojásába átültetni sokkal nehezebb, mivel az körülbelül 1000-szer kisebb, mint egy békatojás. Az 1970-es években hazánkban, a novoszibirszki Citológiai és Genetikai Intézetben a csodálatos tudós, L.I. Korochkin. Sajnos munkája finanszírozási nehézségek miatt nem folytatódott. Külföldi tudósok folytatták kutatásaikat, de a nukleáris transzplantációs művelet túl traumatikusnak bizonyult az egérpeték számára. Ezért a kísérletezők más utat választottak - egyszerűen elkezdték egyesíteni a saját magjától mentes tojást egy egész ép szomatikus sejttel.
A skóciai Rosslyn Intézet kutatóinak egy csoportja J. Wilmut vezetésével, akik klónoztak Dollyt, elektromos impulzus segítségével egyesítették a sejteket. Az érett tojásokból eltávolították a magokat, majd mikro segítségével pipettákkal egy birka emlőmirigyéből izolált szomatikus sejtet juttattak a tojás membránja alá. Áramütés segítségével a sejtek összeolvadtak, osztódást serkentettek bennük. Majd 6 napos mesterséges körülmények között végzett tenyésztést követően a morula stádiumban fejlődésnek indult embriót egy speciálisan előkészített, eltérő fajtájú (a genetikai anyag donorjától fenotípusosan jól eltérő) juh méhébe ültettük be. Dolly, a bárány születése hatalmas szenzáció lett, és néhány tudósnak kétségei támadtak afelől, hogy ő valóban egy klón. Különleges DNS-vizsgálatok azonban kimutatták, hogy Dolly igazi klón.
Ezt követően az emlősök klónozásának technikáját továbbfejlesztették. A Honolului Egyetem tudósainak egy csoportja Riuzo Yanagimachi vezetésével egy általuk kitalált mikropipetta segítségével egy szomatikus sejt magját közvetlenül egy tojásba juttatta. Ez lehetővé tette számukra, hogy nélkülözzék az elektromos impulzust, ami távolról sem volt biztonságos az élő sejtek számára. Ezenkívül kevésbé differenciált sejteket használtak - ezek kumuluszsejtek (a tojást körülvevő szomatikus sejtek és elkíséri, miközben áthalad a petevezetéken). A mai napig más emlősöket klónoztak ezzel a módszerrel – tehén, sertés, egér, macska, kutya, ló, öszvér, majmot.
MIÉRT AZ ÁLLATOK KLÓNOZÁSA?
A hatalmas fejlődés ellenére az emlősök klónozása továbbra is összetett és költséges eljárás. Miért nem állítják le a tudósok ezeket a kísérleteket? Először is azért, mert... érdekes. És nem csak az a kíváncsiság, hogy sikerül-e vagy sem, hanem az már világos, hogy mi fog történni. Az emlősök klónozása rendkívül fontos az alaptudomány számára. Ez egy egyedülálló eszköz, amely lehetővé teszi a biológia egyik legbonyolultabb és legérdekesebb kérdésének feltárását - hogyan és milyen módon valósul meg a DNS-ben lévő nukleotidszekvenciák által rögzített információ egy felnőtt egyedi szervezetben, hogyan valósítható meg ezrek pontos kölcsönhatása. géneket hajtanak végre, amelyek mindegyike „bekapcsolva” és „kikapcsolva” „pontosan abban az időben és abban a sejtben történik, ahol szükség van rá. Ismeretes, hogy egyes, az embriogenezis legkorábbi szakaszában működő gének a sejtek további fejlődése és differenciálódása során visszafordíthatatlanul kikapcsolnak.
Hogyan történik ez? Lehetséges-e egy differenciált sejtet fordított differenciálódásra kényszeríteni? Az utolsó kérdésre általában lehetetlen válaszolni klónozás nélkül. Már maga a tény, hogy az emlősök klónozása sikeres, azt jelzi, hogy lehetséges a fordított differenciálódás. Azonban nem minden olyan egyszerű. Az állatokat gyakran differenciálatlan embrionális őssejtekből vagy kumuluszsejtekből klónozzák. Más esetekben őssejteket is felhasználhattak. Dolly juhot különösen egy vemhes birka emlőmirigysejtjéből klónozták, és a vemhesség alatt a hormonok hatására az emlőmirigy őssejtek szaporodni kezdenek, így megnő annak a valószínűsége, hogy a kísérletezők őssejtet vesznek. Úgy gondolják, hogy pontosan ez történt Dollyval. Ez magyarázhatja a klónozás nagyon alacsony hatékonyságát is – elvégre kevés az őssejt a szövetben.
De természetesen, ha a klónozási módszernek nem lennének világosan látható gyakorlati eredményei, a kutatás nem lenne olyan intenzív. Milyen gyakorlati haszna lehet a klónozott állatoknak? Először is, a nagy termelékenységű háziállatok klónozásával rövid időn belül nagy mennyiségű elit tehén, értékes prémes állat, sportló stb. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a klónozást soha nem fogják széles körben alkalmazni az állattenyésztésben, mert az eljárás nagyon drága. Ráadásul a szelekció feltétele mindig is a genetikai diverzitás volt, míg a klónozás egy genotípus replikációjával ezt a diverzitást szűkíti. Mivel azonban az ivaros szaporodás szükségszerűen rekombinációval jár, amely elpusztítja az allélkombinációkat, a klónozás segíthet megőrizni az egyedi genotípusokat. A feldarabolódásnak indult embriók felosztásával történő klónozást a szarvasmarha-tenyésztésben már alkalmazzák.
A tudósok különös reményeket fűznek a kihalás veszélyében lévő vadon élő állatok klónozásához. Már készülnek a „fagyasztott állatkertek” - az ilyen állatok sejtmintái, amelyeket folyékony nitrogén hőmérsékletén (-196 ° C) fagyasztva tárolnak. Amerikában már megszületett két vadon élő banteng bikaborjú, amelyeket egy 1980-ban elhullott állat sejtjeiből klónoztak. Sejtjeit lefagyasztották és folyékony nitrogénben tárolták több mint 20 évig. Egy másik vadon élő bikafajt, a gaurt, az európai vadjuhokat és a vadon élő afrikai sztyeppei macskákat is klónozták.
A macskák klónozása egy különösen érdekes és fontos kísérlet, amelyet az Audubon Institute of Nature (USA) végeztek. Ott két nőstény klónt kaptak egy donor macskától és egy hím klónt egy Jazz nevű macskától. A Jazz pedig egy olyan embrióból nőtt ki, amelyet 20 évig folyékony nitrogénben fagyasztottak, mielőtt kihordták, és normál házimacskává született. 2005-ben mindkét klónmacska együtt nyolc cicának adott életet. Mind a nyolc gyermek apja Jazz klónmacska volt. Ez a tapasztalat azt mutatta, hogy a klónok képesek voltak normális szaporodásra. Meg kell azonban érteni, hogy a klónozás nem valószínű, hogy „feltámaszt” egy kihalt fajt. A génállomány megőrzését azonban segítheti, ha az így létrejött klónokat állatkertekben tartott állatokkal való keresztezésben használják fel. A klónok ilyen használata segíthet elkerülni a beltenyésztés negatív következményeit, ami elkerülhetetlen, ha alacsony a fajok száma.
Itt meg kell említeni a már kihalt állatok – a mamut, a tasmán erszényes farkas, a quagga zebra – klónozásának reményét. Az optimisták azt sugallják, hogy fel lehet használni ezeknek az állatoknak a DNS-ét, amely akár örökfagyban, akár konzervált szövetben konzervált. A tasmán erszényes farkas klónozására tett kísérlet azonban, amelynek utolsó példánya 1936-ban pusztult el egy állatkertben, kudarcot vallott. Ez nem meglepő, hiszen a tudósok nem rendelkeztek élő sejtekkel, csak alkoholban tárolt szövetmintákkal. DNS-t izoláltak belőlük, de az túlságosan sérültnek bizonyult, és a jelenleg létező módszerek nem teszik lehetővé az állatok klónozását") elegendő számú élő sejt nélkül. Ugyanezen okból nem valószínű, hogy valaha is klónoznak mamutot. Mindenesetre az évezredekig a permafrostban heverő mamutsejtek tenyésztésére tett minden kísérlet sikertelen volt. Ezenkívül nem szabad megfeledkezni arról, hogy még ha lehetséges is egy mamut vagy quagga klón beszerzése és termesztése, ez nem jelenti a faj feltámasztását. Egy vagy akár több példányból nem lehet fajt előállítani. Úgy tartják, hogy a faj fenntartható létéhez és szaporodásához legalább több száz egyedre van szükség. Ezért a fosszilis DNS vagy az alkoholban megőrzött szövetekből származó DNS elegendő az elemzéshez vagy akár a transzgenezishez, de nem elegendő a klónozáshoz. Bár ismertek olyan esetek, amikor a faj katasztrofális egyedszám-csökkenés után túlélte. Az egyik ilyen faj a gepárd. A genetikai elemzés azt mutatja, hogy volt egy pont a történetében, amikor populációja 7-10 egyedből állt. Bár a gepárdok túlélték, a beltenyésztés következményei megmaradtak - gyakori meddőség, halvaszületések és egyéb szaporodási nehézségek. Egy másik ilyen faj az ember. Az ember evolúciós történetében legalább két epizód volt a fajszám meredek csökkenése, az amerikai indiánok esetében pedig még több (Amerika betelepülése Kelet-Szibériából, a Beringi-földszoros mentén, nagyon kis csoportokban - 7 -10 fő). Ezért kicsi az emberi genetikai diverzitás, ami fenotípusos diverzitást eredményez - sok gén homozigóta állapotban van.
Természetesen a klónozás nélkülözhetetlen módszer a transzgenikus állatok megszerzéséhez. Bár a transzgenikus állatok előállítására más módszereket is alkalmaznak, a klónozás teszi lehetővé, hogy gyakorlati szükségletekre kívánt tulajdonságokkal rendelkező állatokat nyerjünk. Ugyanabban az edinburghi Roslin Intézetben, ahol Dolly született, Polly és Molly klónozott juhokat szereztek. Klónozásukhoz genetikailag módosított sejteket használtak, amelyeket ben tenyésztettek mesterséges körülmények. Ezek a sejtek a szokásos birkagéneken kívül a IX-es véralvadási faktor humán génjét hordozták.
A genetikai konstrukció emlőmirigysejtekben expresszált promotert tartalmazott. Ezért az e gén által kódolt fehérje kiválasztódott a tejbe. Polly volt az első transzgénikus emlős, amelyet klónoztak. Születése új távlatokat nyitott bizonyos emberi betegségek kezelésében. Végül is sok betegség egy bizonyos fehérje - egy véralvadási faktor vagy hormon - hiányával jár. Ilyen gyógyszereket eddig csak donorvérből lehetett beszerezni. De a hormon mennyisége a vérben nagyon kicsi! Ezenkívül a vérkészítmények használata tele van fertőző betegségekkel - nemcsak az AIDS-szel, hanem a vírusos hepatitissel is, amelyek nem kevésbé veszélyesek. A transzgénikus állatok pedig gondosan kiválaszthatók és tesztelhetők, és a legtisztább alpesi legelőkön tarthatók. A tudósok számításai szerint ahhoz, hogy a Földön élő összes (!) hemofíliás beteg gyógyászati fehérjéhez jusson, nem túl nagy, transzgénikus állatállományra lesz szükség - 35-40 tehénre. Ugyanakkor csak két állat - egy nőstény és egy hím - transzgenezisét és klónozását kell elvégezni, és természetes módon szaporodva továbbadják a kívánt gént utódaiknak. Sőt, mivel a hímeknél az emlőmirigyben lévő gén egyáltalán nem, a nőstényeknél pedig csak a laktáció alatt működik, és a termék a tejjel azonnal kiürül a szervezetből, ez az idegen gén nem okoz kellemetlenséget vagy nemkívánatos következményeket az állatok számára. . Jelenleg birkákat, kecskéket, nyulakat és még egereket is használnak ilyen bioreaktorként. Igaz, a tehenek lényegesen több tejet adnak, de sokkal lassabban szaporodnak is, és később kezdenek laktálni. Vannak más lehetőségek is a transzgenikus klónok tudományos és gyakorlati célú felhasználására, de ezt itt nem fogjuk figyelembe venni.
AZ EMLŐSÖK KLÓNOZÁSÁNAK FELADÓDÓ NEHÉZSÉGEK ÉS PROBLÉMÁK
A lenyűgöző sikerek ellenére még nem mondható el, hogy a klónozás általános laboratóriumi technikává vált. Ez még mindig nagyon összetett eljárás, amely nem túl gyakran vezet a várt eredményhez. Milyen nehézségek adódhatnak állatok klónozása során?
Először is ez a klónozás alacsony hatékonysága. Az emlősök klónozásánál alkalmazott eljárások nagyon traumatikusak a sejtek számára. Nem minden sejt képes túlélni őket biztonságosan. Nem minden fejlődésnek induló embrió éli túl a születést. Tehát ahhoz, hogy Dollyt megszerezzük, 40 bárányt kellett megoperálni a tojások kinyeréséhez (lásd 5. ábra). 430 tojásból 277 diploid „zigótát” kaptak, amelyek közül csak 29 kezdett fejlődni, és beültettük „pótmamákhoz”. Ezek közül csak egy embrió élte túl a születést - Dolly. A klónozott ló, Promethea megszerzése volt az Körülbelül 840 embriót „megterveztek”, amelyek közül csak 17 fejlődött annyira, hogy „anyába” ültessék be. Négy közülük fejlődésnek indult, de csak egy Promethea élte túl a születését.
Egy másik nagy gond a megszületett klónok egészsége. Általában egy másik klón születésének bejelentésekor kiemelik annak kiváló egészségi állapotát. Valójában sok klónozott állat, amely születésükkor teljesen egészséges volt, túlélte a felnőttkort, és normális fiókákat szült. Később azonban különféle szervrendszeri zavarokat mutattak ki. Dolly tehát egészségesen született, és számos egészséges bárányt szült, de aztán gyorsan öregedett, és feleannyi ideig élt, mint egy közönséges birka. A szintén a Roslyn Intézetben klónozott transzgenikus Polly és Molly még rövidebb ideig élt. A klónozott sztyeppei macskák sikeresen szaporodtak. Igaz, várható élettartamukról egyelőre nincs adat. Ám a szintén egészségesnek tűnő gaur bika egy bélbetegség miatt csak két napig élt. A klónok egészségének kérdése még nem tekinthető véglegesen megoldottnak – a különböző kutatók eredményei egymásnak ellentmondóak. Egyes adatok szerint sok klón gyenge immunitású, érzékeny a megfázásra és a gyomor-bélrendszeri betegségekre, és 2-3-szor gyorsabban öregszik, mint genetikai szülei. Japán tudósok kutatásai kimutatták, hogy a klónozott egerekben a gének körülbelül 4%-ának működése súlyosan károsodott.
De talán a legzavaróbb az volt, hogy a klónok egészen másak lehetnek, mint az eredeti. Szintén V.A. Strunnikov a selyemhernyó segítségével azt találta, hogy az azonos genotípusok ellenére egy klón tagjai számos jellemzőben különböznek egymástól. Egyes klónokban ez a sokféleség még nagyobbnak bizonyult, mint a közönséges, genetikailag heterogén populációkban. Néhány éve egy másik klónozott macska született az USA-ban, ami a Sisi nevet kapta (Cs, CopyCat). Genetikai anyja a Rainbow (Rainbow) háromszínű macska volt. Sisiről kiderült, hogy különbözik az anyjától – kétszínű. De a DNS-elemzés kimutatta, hogy ő valóban a Szivárvány klónja. A különbségek abból adódnak, hogy a vörös szín gén az X kromoszómán található. Nőkben az egyik X-kromoszóma inaktiválódik a korai embriogenezisben. Az X-kromoszómák véletlenszerűen inaktiválódnak, az inaktivált állapot a sejtben és a leszármazott sejtekben egy életen át megmarad. Egy heterozigóta macskában azok a sejtek, amelyekben a „nem vörös” X-kromoszóma inaktiválva van, vörösek. A klónt egyetlen olyan szomatikus sejtből nyerték, amelyben az egyik X-kromoszóma már inaktiválva volt. Sisi „vörös” X kromoszómája inaktiváltnak bizonyult. Emlősökben az X kromoszóma az összes gén körülbelül 5%-át tartalmazza, és a klónok meglehetősen sok jellemzőben különbözhetnek egymástól. Ez a jelenség egyébként a természetes klónokról - egypetéjű ikrekről is ismert. Két nővért írtak le – egypetéjű ikreket, akik közül az egyik egészséges, a másik hemofíliás volt. Ismeretes, hogy a hemofília rendkívül ritkán fordul elő nőknél, csak homozigóta ™ esetén. A heterozigótákban az „egészséges” X-kromoszómák körülbelül fele inaktiválódik, de a fennmaradó fele elegendő a normál véralvadáshoz. Az említett ikrek nyilvánvalóan az embrió osztódása következtében keletkeztek abban a stádiumban, amikor az X kromoszómák már inaktiváltak, és az egyik nővérnél a normál kromoszóma a test összes sejtjében inaktiválódott. Az eredmény a betegség heterozigótában való kialakulása volt.
A klónok eltérőségének más okai is lehetnek. Minden mesterségesen előállított klónozott embrió nem fejlődik olyan körülmények között, mint az eredeti. Mások a béranya életkora, hormonális állapota, táplálkozása stb. Ezek a tényezők nagyon fontosak az embriogenezis során. A klón és az eredeti közötti különbségek okai lehetnek a gének fenotípusos megnyilvánulásának eltérései (expresszivitás és penetrancia), a mitokondriumok genomjának eltérései (a klónok nem rendelkeznek ugyanazzal a mitokondriummal, mint az eredeti), mintázatbeli különbségek. egyes gének inaktiválódása (lenyomódása) az embriogenezisben, eltávolíthatatlan eltérések a szomatikus és csírasejtek magjában (például a tojásba helyezett szomatikus sejtmag nem teljes dedifferenciálódása).
AZ EMBERI KLÓNOZÁS PROBLÉMÁJA
A mesterséges emberi klónozás lehetősége volt az, ami erős érzelmeket váltott ki a társadalomban. A legsarkosabb állítások száma (a „a következő évszázad végére klónokból áll majd a bolygó lakossága”-tól a „valamiféle tudományos-fantasztikus regényig, érdekes, de abszolút irreális”-ig) felbecsülhetetlen. Vannak, akik már azt akarták, hogy sejtjeiket mélyhűtött állapotban tartsák, hogy a klónozási technika kidolgozása után klónként feltámadhassanak, ezáltal biztosítva maguknak a halhatatlanságot. Mások a meddőség leküzdésére gondolnak klónozással vagy „pótalkatrészek” – átültetésre szánt szervek – termesztésével. Megint mások az emberiség javát akarják szolgálni azzal, hogy zsenikklónokkal népesítik be. Mennyire indokoltak ezek az értékelések és törekvések? Próbáljunk meg higgadtan, „harag és elfogultság nélkül” válaszolni néhány kérdésre, amelyek az „emberi klónozás” fogalmával kapcsolatban merülnek fel.
Első kérdés: lehetséges-e az emberi klónozás? A válasz egyértelmű: igen, természetesen, technikailag lehetséges.
Második kérdés: miért kell klónozni egy embert? Számos válasz létezik, különböző fokú realizmussal:
1. Személyes halhatatlanság elérése. Ezt a kilátást nem kell komolyan megvitatni, e remények abszurditását már fentebb tárgyaltuk.
2. Ragyogó egyedek növekedése. A fő kétely az: zseniálisak lesznek? Ez a tulajdonság túlságosan összetett, és bár kialakulásának genetikai összetevője kétségtelen, ennek a komponensnek a nagysága változhat, a környezeti tényezők hatása pedig nagy és kiszámíthatatlan lehet. És - fontos kérdés - hálásak lesznek-e azoknak, akik megalkották párosukat, megsértve a saját egyediségükhöz való természetes emberi jogot? Végtére is, az egypetéjű ikreknek néha problémái vannak ezzel a vonatkozással.
3. Tudományos kutatás. Kétséges, hogy vannak-e olyan tudományos problémák, amelyeket kizárólag emberi klónok segítségével lehetne megoldani (ennek etikai vonatkozásairól kicsit később).
4. A klónozás gyógyászati célú felhasználása. Pontosan ezt a kérdést kell komolyan megvitatni.
Feltételezik, hogy a klónozás felhasználható a meddőség leküzdésére – ez az úgynevezett reproduktív klónozás. A meddőség valóban rendkívül fontos probléma, sok gyermektelen család vállalja a legdrágább eljárásokat annak érdekében, hogy gyermeket szülhessen.
Felmerül azonban a kérdés – milyen alapvetően újat tud nyújtani a klónozás a donor csírasejtekkel végzett in vitro megtermékenyítéshez képest? Az őszinte válasz nem lenne semmi. A klónozott gyermeknek nem lesz olyan genotípusa, amely a férj és a feleség genotípusának kombinációja. Genetikailag egy ilyen lány egypetéjű nővére lesz Nem lesznek benne sem az anyja, sem az apja génjei. Ugyanígy a klónozott fiú is genetikailag idegen lesz az anyjától. Más szóval, egy gyermektelen család nem lesz képes teljesen genetikailag „saját” gyermeket szerezni klónozással, ugyanúgy, mint a donor csírasejtek felhasználásával (a férj és feleség saját csírasejtjeivel kapott „kémcsöves gyerekek” genetikailag nem különböznek a „közönséges” „gyerekek”). És ebben az esetben miért egy ilyen összetett, és ami a legfontosabb, nagyon kockázatos eljárás? És ha emlékszel a klónozás hatékonyságára, képzeld el, hány tojást kell szerezni egy klón megszületéséhez, amely ráadásul beteg is lehet, rövidebb élettartammal, hány olyan embrió, amely már elkezdődött. élni fog meghalni, akkor az emberi reproduktív klónozás lehetősége ijesztővé válik. A legtöbb országban, ahol az emberi klónozás technikailag lehetséges, a reproduktív klónozást törvény tiltja.
A terápiás klónozás magában foglalja az embrió kinyerését, 14 napos koráig történő felnevelését, majd az embrionális őssejtek terápiás célú felhasználását. Az őssejtekkel történő kezelés kilátásai lenyűgözőek – számos neurodegeneratív betegség (például Alzheimer-kór, Parkinson-kór) gyógyítása, az elveszett szervek helyreállítása, a transzgenikus sejtek klónozásával pedig számos örökletes betegség kezelése. De valljuk be: ez valójában azt jelenti, hogy felnevelünk egy testvért, majd megöljük őket, hogy a sejteiket gyógyszerként használják fel. És ha nem egy újszülöttet ölnek meg, hanem egy kéthetes embriót, ez nem változtat a helyzeten. És bár a terápiás klónozás korlátozott használata a legtöbb országban nem tiltott, nyilvánvaló, hogy az emberiség valószínűleg nem követi ezt az utat. Ezért a tudósok más módokat keresnek az őssejtek megszerzésére.
Az emberi embrionális őssejtek kinyerése érdekében kínai tudósok hibrid embriókat hoztak létre emberi bőrsejtek magjának nyúltojásokban való klónozásával. Több mint 100 ilyen embriót kaptak, amelyek több napig mesterséges körülmények között fejlődtek, majd őssejteket nyertek belőlük. Óhatatlanul felmerül a kérdés, mi történne, ha egy ilyen embriót egy béranya méhébe ültetnének, és lehetőséget kapnának a fejlődésre. Más állatfajokkal végzett kísérletek arra utalnak, hogy nem valószínű, hogy életképes magzat fejlődik ki. A tudósok azt remélik, hogy az őssejtek megszerzésének ez a módszere etikailag elfogadhatóbb lesz, mint az emberi embriók klónozása.
De szerencsére kiderül, hogy az embrionális őssejteket sokkal könnyebben lehet megszerezni anélkül, hogy etikailag megkérdőjelezhető manipulációkhoz folyamodnánk. Minden újszülöttnek elég sok őssejtje van a saját köldökzsinórvérében. Ha ezeket a sejteket izoláljuk, majd fagyasztva tároljuk, szükség esetén felhasználhatók. Ma már lehetséges ilyen őssejtbankokat létrehozni. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy az őssejtek még mindig okozhatnak meglepetéseket, beleértve a kellemetleneket is. Különös tekintettel arra, hogy az őssejtek könnyen szerezhetnek rosszindulatú tulajdonságokat. Valószínűleg ez annak a ténynek köszönhető, hogy mesterséges körülmények között eltávolítják a test szigorú ellenőrzése alól. De a testben lévő sejtek „szociális viselkedésének” az ellenőrzése nemcsak szigorú, hanem nagyon összetett és többszintű. De természetesen az őssejtek felhasználási lehetőségei annyira lenyűgözőek, hogy az ezen a területen végzett kutatások és folytatódik a megfizethető őssejtforrás keresése.
És végül az utolsó kérdés: elfogadható-e az emberi klónozás?
Az emberi klónozás természetesen elfogadhatatlan mindaddig, amíg a klónozás technikai nehézségeit és alacsony hatékonyságát meg nem oldják, és amíg a klónok normális életképessége nem garantált. Annak ellenére, hogy időről időre érkeznek hírek arról, hogy klónozott gyermekek születtek valahol, a mai napig egyetlen dokumentált, megbízható eset sem volt sikeres emberi klónozásról. A dél-koreai tudós Woo-Suk Hwan szenzációs jelentését az emberi embriók igen nagy hatékonyságú klónozásáról nem erősítették meg az eredmények meghamisítására. Még hosszú utat kell megtenni ahhoz, hogy a klónozás rutinszerű, biztonságos eljárássá váljon. A kérdés jelentése más - elvileg megengedett-e az emberi klónozás? Milyen következményekkel járhat ennek a szaporodási módszernek az alkalmazása?
A klónozás egyik nagyon is valós következménye az utódok ivararányának megsértése lehet. Nem titok, hogy sok országban nagyon-nagyon sok család szeretne inkább fiút, mint lányt. Már Kínában a születés előtti nemi diagnózis és a születésszabályozási intézkedések lehetősége olyan helyzethez vezetett, hogy egyes területeken jelentős túlsúlyban vannak a fiúk a gyerekek között. Mit fognak tenni ezek a fiúk, ha eljön a családalapítás ideje?
A klónozás széles körű elterjedésének másik negatív következménye az emberi genetikai sokféleség csökkenése. Már kicsi – lényegesen kisebb, mint például még az olyan kis fajoknál is, mint a majmok. Ennek oka a fajok számának meredek csökkenése, amely az elmúlt 200 ezer év során legalább kétszer előfordult. A következmény nagyszámú örökletes betegség és hiba, amelyet a mutáns allélek homozigóta állapotba való átmenete okoz. A diverzitás további csökkenése veszélyeztetheti az ember, mint faj létét. Igaz, az igazság kedvéért azt kell mondanunk, hogy a klónozás ilyen széles körű elterjedésére még a távoli jövőben sem lehet számítani.
Végül nem szabad megfeledkeznünk azokról a következményekről sem, amelyeket még nem tudunk előre látni.
Befejezésül ezt kell mondanom. A biológia és az orvostudomány rohamos fejlődése sok új kérdést vetett fel az ember számára, amelyek korábban soha nem merültek fel és nem is merülhettek fel – a klónozás vagy az eutanázia megengedhetőségét; az újraélesztés lehetőségei felvetették az élet és halál határának kérdését; a Föld túlnépesedésének veszélye születésszabályozást igényel. Az emberiség soha nem találkozott ilyen problémákkal, ezért nem dolgozott ki semmilyen etikai irányelvet ezekre vonatkozóan. Éppen ezért ma már lehetetlen egyértelmű és pontos válaszokat adni arra vonatkozóan, hogy mit lehet és mit nem. Még egy dologgal tisztában kell lenni: törvényesen meg lehet tiltani bizonyos műveket, de az emberi természet olyan, hogy ha valami (például az ember klónozása) technikailag lehetséges, akkor azt előbb-utóbb minden tiltás ellenére megteszik. Éppen ezért szükséges az ilyen kérdések széles körű megvitatása, hogy tudatos hozzáállást alakítsunk ki azokkal a problémákkal kapcsolatban, amelyekre jelenleg nem lehet egyértelmű választ adni.
"Biológia iskolásoknak". - 2014. - 1. sz. - 18-29.
I. KLÓNOZÁS – ETIKAI PROBLÉMA
A klónozási mechanizmus mint géntechnológiai eljárás általában nem túl bonyolult. Egy élő szervezet közönséges sejtje, anélkül, hogy a részletekbe mennénk, az úgynevezett citoplazma, amelyben a sejtmag lebeg. A sejtmag tartalmazza a szervezet fejlesztési programját – a szülőktől kapott génkészletet. A csírasejtek, ellentétben a test többi sejtjével, csak félig teljesek. Így a női petesejt, amely képes embriót hozni, a megtermékenyítés előtt hiányos génkészletet tartalmaz a magjában, nincs hím génkészlet, pontosabban kromoszómák. Ez a körülmény egy meglehetősen egyszerű kísérleti sémát sugallt a genetikusoknak
A sejtmagot eltávolítják egy állat reproduktív petesejtjéből, és helyette a donor szervezet bármely közönséges (nem ivaros) sejtjéből egy magot visznek be (az egyik szervezetből a citoplazmát, a másikból a sejtmagot) az örökbefogadó anya reproduktív szervébe ültetik, akkor a belőle született szervezet annak genetikai másolata (klónja) lesz, amelyből a sejtmagot vették. Az emberi kéz ilyen terméke volt a bárány Dolly, amelyről már sokat írtak és mondtak. Alkotói egy biológuscsoport Ian Wilmut vezetésével, az Edinburgh-i Roslyn Intézetből (Skócia).
Természetesen ez nagy tudományos eredmény. A kidolgozott módszertan értéke abban rejlik, hogy lehetőség nyílt egy már kialakult szervezet eredetiségének és hasznosságának kezdeti felmérésére, majd eldönteni, hogy célszerű-e egy azonos másolatot készíteni. Korábban ez a technika csak embriók másolatának, azaz értékes organizmusok fejlesztésére volt alkalmazható; ami nem volt egyértelmű. A Nature folyóiratban megjelent első publikáció azonban nem ad végleges választ arra a kérdésre: lehetséges-e másolatokat szerezni egy felnőtt szervezet sejtjei (magjai) alapján. Először is az egyetlen pozitív eredményt ismertetjük, amelyet még nem erősítettek meg sem maguk a szerzők, sem senki más. Másodszor, a cikk nem ad választ számos egyéb kérdésre. És ami a legfontosabb: a mű szerzői nem tudják biztosan megmondani, melyik sejt sejtmagjából kapták Dollyt. A klónozáshoz az emlőmirigy hámjából, azaz egy felnőtt vemhes juh tőgyéből vettünk sejteket. Ez egy nagyon specifikus és ritka sejt lehet a szervezetben, amely a terhesség alatt az emlőmirigyben jelenik meg. Nem szabad megfeledkezni arról is, hogy a Dolly előállítása egy szomatikus sejt magjából (ha ez valóban megtörtént) jelentősen megváltoztatja az élőlények fejlődési mechanizmusairól és a folyamatot kísérő genetikai anyag változásairól alkotott ismereteinket. Legalábbis egészen a közelmúltig úgy vélték, hogy a genomban felhalmozódó különféle mutációknak meg kell akadályozniuk a klónozási folyamatot.
A rekonstrukciót, a műszakilag egyszerű műveletet leggyakrabban hagyományos mechanikus műszerrel végzik, csak nagyon kicsivel. Ehhez azonban sok tapasztalatra és készségre van szükség. Végül is a sejt mérete meglehetősen kicsi - 1020 mikronon belül, és a mag még kisebb. A skót kísérletezők különösen elektromos kisülést használtak a mag és a tojás egyesítésére. A kísérlet más szakaszaiban vannak bizonyos finomságok. De technikailag megoldhatók.
Még mindig nem lehet biztosan megmondani, mennyire megbízható a javasolt megközelítés. Wilmut körülbelül 300 nukleáris transzplantációt hajtott végre hámsejtekből, de csak egy normál felnőtt juhot sikerült elérni, amely genetikailag hasonló a nukleáris donorhoz. Nem zárható ki, hogy ezen az úton haladva a következő több száz transzplantációval egyetlen példányt sem lehet majd megszerezni. Riasztó, hogy túl sok a hype e munka körül. Lehetséges, hogy van benne önreklám elem.
A Dollyval szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy egy felnőtt szervezetben az egyes sejtek megőrizhetők, és egész élő szervezetté fejlődhetnek. És a fő dolog ezeknek a konkrét sejteknek a keresése lesz. A klónozás jövőbeli kilátásainak értékelésekor még egy problémát kell szem előtt tartani: a génmásolatokat csak ivartalanul lehet leszoktatni. Az sem zárható ki, hogy a létrejövő genetikai másolat egyáltalán nem lesz képes utódokat nemzeni. Elképzelhető azonban, hogy a jól bevált, olcsó klónozási technológiával a jövőben elit birka- és tehéncsordákhoz lehet majd jutni. Valószínűleg így lehet korrigálni a helyzetet a Vörös Könyvben szereplő veszélyeztetett állatfajokkal, például egy fagyott mamutsejt magjának átültetésével egy állatkerti elefánt tojásába. Oroszországban régóta vannak olyan szakemberek, akik potenciálisan képesek megoldani az embriogenetikai problémákat. Sajnos az utóbbi években sokan külföldön dolgoznak, és nem mellesleg ott nagyon megbecsülik őket. És mégis vannak bizonyos sikereink ebben az irányban, amelyek mindenekelőtt a zigóták és embrionális sejtek magjaiban lévő gének átvitelével és az azt követő teljes organizmusok előállításával kapcsolatosak. Ilyen kísérleteket mind az Orosz Mezőgazdasági Tudományos Akadémián, mind az Orosz Tudományos Akadémián végeznek. Intézetünknek például a közelmúltban sikerült először Oroszországban olyan egeret szereznie, amelyben az egyik gént szándékosan megsemmisítették (ezt hívják génkiütésnek). Egy ilyen kísérlet alapvetően nem kevésbé bonyolult, mint egy egér klónozása embrionális sejtekkel. Az első szakaszban egy kimérát kaptunk, vagyis egy olyan organizmust, amelyben a sejtek egy része az egyik szülőpártól, néhány pedig a másik pártól származik.
A kimérák – juhkecske – termelése valós tény. Ebben az esetben a következő technikát alkalmazzák - egy szervezetfaj teljes embrionális sejtjeinek átvitelét egy másik faj korai embrióiba. A közelmúltban egy tehéntojásba átvitt sertésmagból álló hibrid részleges embrionális fejlődéséről számoltak be. Így most már nehéz teljesen elképzelni, hogy a modern molekuláris genetika és embriogenetika milyen fantasztikus lehetőségeket rejt magában.
A probléma fő intrikája az emberi klónozás? De itt nem annyira technikai problémákat kell szem előtt tartanunk, mint inkább etikai és pszichológiai problémákat. Először is: hibák lehetnek a klónozási folyamatban, ami állatok esetében elfogadható, emberi klónozás esetén pedig elfogadhatatlan. Továbbá figyelembe kell venni, hogy az embernek mint egyednek csak 50 százaléka alakul ki gének hatására. A többit nagymértékben meghatározzák az életkörülmények. Lehetetlen teljesen reprodukálni a fejlődés anyagi és társadalmi feltételeit, amelyek között a genetikai eredeti kialakult. Egy zseni helyett egy sikeres visszaesővel végezhet tehetséges tudós helyett, egy alkalmatlan üzletemberrel. És bár minden negatív aspektus nyilvánvaló, lehetetlen betiltani az emberi klónozást. A nagy pénz mindent megold. Részletes helyzetelemzésre és egyértelmű jogi szabályozásra van szükség.
Ezért anélkül, hogy megvárnánk a tudósok valódi sikerét ebben az irányban, gondolkodni kell az ilyen tevékenységeket szabályozó jogi dokumentumok kidolgozásán. Clinton elnök, mint tudják, közvetlenül az e témáról szóló cikk megjelenése után betiltotta az ilyen kísérleteket. A mi Dumánkban, az Európai Etikai Bizottságban is tárgyalnak róla.
Angliában 6 éve van törvény, amely szerint tilos emberi embriók sejtmagjával és sejtjeivel dolgozni. A skót tudósok munkájára azonban nem terjed ki ez a törvény, mivel felnőtt juhokból származó sejtmagokat használtak. Az tény, hogy a tiltó törvény előkészítésekor senki sem gondolta volna, hogy ilyesmi lehetséges. Most zűrzavar van Angliában, amibe még vallási szervezetek is bekapcsolódtak. Figyelmeztetések hangzottak el attól, hogy Dollyról cikket tegyenek közzé a magazinban. Amikor elméletileg tárgyaljuk a génmásolatok létrehozásának előnyeit, olyan humánus kilátásokat tartunk szem előtt, mint a klónozás alkalmazása genetikai szervek megkettőzésének létrehozására transzplantáció céljából, anélkül, hogy fennállna a kilökődés veszélye.
A biológia legfontosabb felfedezései a XX
Ahogy a 19. század végén a röntgensugarak és a radioaktivitás fizikájának felfedezései ösztönözték a természettudomány fejlődését a következő évszázadban, úgy a molekuláris biológia 20. század végi vívmányai is láthatóan meghatározásra kerülnek. .
Állatok klónozása
Campbell és munkatársai kísérletükben a fejlődés korai szakaszában (az embrionális korong stádiumában) birkaembrióból kinyertek egy sejtet, és sejttenyészetet növesztettek, vagyis elérték...
A genetika főbb problémái és a szaporodás szerepe az élőlények fejlődésében
A "klón" kifejezés a görög "klon" szóból származik, ami gallyat, hajtást, vágást jelent, és elsősorban a vegetatív szaporításhoz kapcsolódik. Növények klónozása dugványok, rügyek vagy gumók segítségével a mezőgazdaságban...
A biotechnológia alapjai és kutatási és termelési bázisa
A klónozás jellemzői
A klón egy másik személy egypetéjű, időben késleltetett ikertestvére. Lényegében nem is klónozásról beszélünk, hanem egy egyed másolatának megszerzéséről, hiszen a „klónozás” kifejezés bizonyos számú egyed megszerzését jelenti...
A géntechnológia alkalmazási területei
A tudósok világszerte több évtizede egymás után próbálják tanulmányozni az emberi genomot, ahol minden örökletes információt tárolnak. Ennek a globális kutatásnak az első szakasza a Human Genome Project létrehozása volt 1990-ben...
A növények klónozása, ellentétben az állatok klónozásával, egy gyakori folyamat, amellyel minden kertész vagy kertész szembesül. Hiszen a növényt gyakran szaporítják hajtásokkal, dugványokkal, indákkal stb. Ez egy példa a klónozásra...
A klónozás folyamata és problémái
Az emberi klónozási kísérletek évek óta folynak. 1993-ban egy dél-koreai tudós (Kyungji Egyetem) létrehozott egy emberi klónt, 4 sejtesre növesztette és megsemmisítette. Az egyetlen módja annak, hogy megtudjuk, sikeres volt-e a kísérlet, ha...
A szaporodás az élőlények egyik alapvető tulajdonsága. Az élőlények szaporodásának módszerei és formái
Az ivartalan szaporodás révén azonos utódnemzést klónozásnak nevezzük. Természetes körülmények között a klónok ritkán jelennek meg. A természetes klónozás jól ismert példája...
Modern biotechnológia
A klónozás a klónok előállítására használt módszerek összessége. A többsejtű organizmusok klónozása magában foglalja a szomatikus sejtmagok átvitelét a megtermékenyített petesejtbe, a pronucleust eltávolítva. J...
A klónozás modern problémái. Az etikai lényegük
A genetika talán egyik legszembetűnőbb eredménye az utóbbi időkben a birkák klónozási kísérlete, amelyet 1997. február 23-án sikeresen befejeztek a skóciai Roslyn Egyetem tudósai Ian Wilmut vezetésével. Azért...
A baktériumok transzformációja, mint a géntechnológia és a molekuláris klónozás alapja
Molekuláris klónozás (molekuláris klónozás vagy génklónozás) - DNS-molekulák klónozása (beleértve a géneket, génfragmenseket, génkészleteket, géneket nem tartalmazó DNS-szekvenciákat)...
Emberi embrió (6 nappal a megtermékenyítés után) |
Humán köldökzsinórvérből származó pluripotens csírasejtek |
Humán csontvelői őssejtek (elektronmikrográfia) |
A vörösvérsejtek az első speciális sejtek, amelyek emberi őssejtekből származnak |
Differenciálatlan emberi embrionális őssejtek telepei 20-szoros nagyítással |
2001 októberében a cég Fejlett Cell Technology(AST, USA) először sikerült 6 sejtből álló klónozott emberi embriót előállítani. Ez azt jelenti, hogy az embriók orvosi célú klónozása (úgynevezett terápiás klónozás) a sarkon van.
Az ilyen klónozás célja olyan emberi blasztociszták (körülbelül 100 sejtből álló üreges gömb alakú struktúrák) előállítása, amelyek belső sejttömeget tartalmaznak. A blasztocisztákból való kivonás után a belső sejtek tenyészetben fejlődhetnek, őssejtekké alakulhatnak, amelyek viszont bármilyen differenciált emberi sejtté alakulhatnak: ideg-, izom-, vérképző-, mirigysejtek stb.
Az őssejtek orvosi alkalmazásai nagyon ígéretesek és rendkívül sokrétűek. Használhatók például a cukorbetegség kezelésére az inzulint termelő elhalt vagy sérült hasnyálmirigysejtek populációjának helyreállításával. Az agy vagy a gerincvelő károsodása esetén idegsejtek pótlására is használhatók. Ebben az esetben nem áll fenn a transzplantátum kilökődésének és egyéb nemkívánatos szövődményeknek a veszélye, amelyek a hagyományos sejt-, szövet- és szervátültetési műveleteket kísérik.
Az utóbbi időben a „terápiás klónozás” kifejezést a nő méhébe történő beültetésre szánt embriók klónozására is használják, akik aztán klónozott gyermeket szülhetnek. Ezt az a tény indokolja, hogy az ilyen klónozás lehetővé teszi a meddő párok gyermekvállalását. Ennek azonban semmi köze a kezeléshez, mint olyanhoz. Ezért a legtöbb orvosi célú klónozással foglalkozó tudós úgy véli, hogy még nem érkezett el a „reproduktív” klónozás ideje – számos összetett biológiai, orvosi és etikai problémát még meg kell oldani.
A klónozás egy embrió előállítását jelenti vagy a tojás magjának egy szomatikus sejt magjával való helyettesítésével, vagy partenogenezissel, azaz. megtermékenyítetlen petesejt osztódása során. A klónozáshoz mindkét esetben életképes petesejtekre van szükség, amelyeket csak donoroktól lehet beszerezni.
Az ACT cég hirdetésére sok nő jelentkezett azzal a kéréssel, hogy adjanak anyagot a klónozás területén végzett tudományos kutatásokhoz, akik közül 12 donort választottak ki egészségi és lelki állapotuk alapos vizsgálata után. Érdekes módon a potenciális donorok többsége azt mondta, hogy nem hajlandó részt venni a reproduktív klónozási kísérletekben.
A donorok speciális hormoninjekciókat kaptak, hogy az ovuláció során ne egy, hanem körülbelül 10 tojás szabaduljon fel. A fibroblasztokat sejtmagforrásként használták a tojásokba való transzplantációhoz. A fibroblasztokat névtelen donorok bőrbiopsziájából nyerték, beleértve a diabetes mellitusban szenvedő betegeket és a gerincvelő-sérült betegeket. A fibroblasztok izolálása után sejttenyészeteket nyertünk belőlük.
Az első kísérletekben fibroblaszt magokat használtak. A magtranszplantáció után azonban, bár a petesejt osztódni kezdett, a folyamat gyorsan lezajlott, és még két külön sejt sem keletkezett. Az amerikai kutatók sorozatos kudarcok után úgy döntöttek, hogy T. Wakayama és R. Yanagimachi megközelítését (az úgynevezett hawaii módszert) alkalmazzák, amellyel az első klónozott egeret sikerült megszerezni.
Ez a módszer abból áll, hogy a szomatikus sejt (fibroblaszt) magja helyett egy egész petefészek sejtet ültetnek át tojásba. A petefészeksejtek táplálják a fejlődő tojást, és olyan szorosan kapcsolódnak hozzá, hogy az ovuláció után is a felszínén maradnak. Ezek a sejtek olyan kicsik, hogy a sejtmag helyett egy egész sejt is használható.
Ebben az esetben azonban jelentős nehézségek adódtak. Több mint 70 kísérletbe telt, mire osztódó tojást kaptunk. A 8 petesejt közül, amelyekbe petefészeksejtek kerültek, kettő négysejtes embriót, egy pedig hatsejtes embriót alkotott. Ezt követően a hadosztályuk megszűnt.
A partenogenetikai megközelítés azon alapul, hogy a petesejt nem azonnal, hanem az érés elég késői szakaszában válik haploidtá. Ha egy ilyen majdnem érett tojást aktiválni lehetne, i.e. osztódásra serkentve blasztocisztákat és őssejteket lehetett nyerni. Ennek a megközelítésnek az a hátránya, hogy a keletkező őssejtek csak genetikailag lesznek rokonok a petedonorral. Lehetetlen más emberek számára őssejteket szerezni ilyen módon - magok átültetésére lesz szükség a tojásba.
Korábban voltak sikeres kísérletek egerek és nyulak tojásainak aktiválására különféle anyagok vagy elektromos áram segítségével. Még 1983-ban E. Robertson őssejteket nyert egy partenogenetikus egérembrióból, és kimutatta, hogy ezek különféle szöveteket képezhetnek, beleértve az izom- és idegszövetet is.
Az emberi embrióval minden bonyolultabbnak bizonyult. A 22 kémiailag aktivált petesejt közül öt nap elteltével mindössze 6-ban alakult ki valami blasztocisztához hasonló. Ezekben a blasztocisztákban azonban nem volt belső sejttömeg...
Az emlős klónozásnak három típusa van: embrionális klónozás, érett DNS klónozás (reproduktív klónozás, Roslin-módszer) és terápiás (orvosbiológiai) klónozás.
Nál nél embrionális klónozás a megtermékenyített petesejt osztódásából származó sejtek osztódnak és tovább fejlődnek önálló embriókká. Így kaphat egypetéjű ikreket, hármasokat stb. legfeljebb 8 embrió fejlődik normál szervezetekben. Ezt a módszert régóta használják különféle fajokba tartozó állatok klónozására, de emberre való alkalmazhatóságát nem vizsgálták kellőképpen.
A DNS klónozás abból áll, hogy egy szomatikus sejt magját egy megtermékenyítetlen petesejtbe visszük át, amelyből előzőleg eltávolították a saját sejtmagját. Ilyen sejtműtétet először G. Spemann genetikus hajtott végre az 1920-as években.
A sejtmag eltávolítása után a tojást különféle eszközökkel arra kényszerítik, hogy belépjen a sejtciklus G0 szakaszába. Ebben az állapotban a sejt nyugalomban van, ami nagyon fontos az új sejtmag átültetésére való felkészítés során. A nukleáris transzfer vagy transzplantációval történik a fent leírtak szerint, vagy úgy, hogy a tojást egy másik sejtmagot tartalmazó sejttel fuzionálják.
Mindegyik laboratórium alkalmazza ezeknek az általános megközelítéseknek a saját módosításait. A leghíresebb a Roslin-féle módszer, melynek segítségével sikerült megszerezni a bárányt Dollyt.
A sejtmagtranszfer műtét sikere érdekében fontos a donorsejtek és a petesejt sejtciklusának szinkronizálása. Ezt a módszert I. Wilmut és K. Campbell fejlesztette ki és alkalmazta. Először a donorsejteket (birkák klónozásakor a tőgyből) tenyésztő táptalajba helyezték, ahol elkezdtek osztódni. Ezután az egyiket kiválasztottuk és kimerített táptalajba helyeztük, aminek következtében az éhező sejt a sejtciklus G0 szakaszába került. A mag eltávolítása után a petesejtből azonnal a donorsejt mellé helyezték, majd 1-8 óra elteltével elektromos impulzus segítségével indukáltuk a sejtfúziót és az embriófejlődés aktiválását.
Azonban csak néhány sejt éli túl ezt az eljárást. A túlélő sejtet egy birka petevezetékébe helyeztük, és körülbelül 6 napig hagytuk fejlődni, majd átvitték a méhbe, ahol az embrionális fejlődés folytatódott. Ha minden jól megy, végül egy klónozott birka születik – annak a juhnak a pontos genetikai másolata, amelyből a donorsejtet vették.
A genetikai hibák és a rák kialakulásának magas kockázata miatt sok tudós és közéleti személyiség ellenzi ennek a módszernek az emberi klónozásra való alkalmazását. A legtöbb országban tilos az emberi reproduktív klónozás.
Új és leghatékonyabb a fent említett hawaii reproduktív klónozási módszer. 1998 júniusában a Hawaii Egyetem tudósainak egy csoportjának sikerült először egeret klónoznia, és három generációt állított elő genetikailag azonos klónokból. Annak ellenére, hogy az egérsejtek genetikáját és szerkezetét jobban tanulmányozták, mint más állatokét, az egér klónozása nehéz feladat volt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az egér tojása a megtermékenyítés után szinte azonnal osztódni kezd. Ezért nem véletlen, hogy Roslin juhot használt a klónozáshoz: petéje csak néhány órával a megtermékenyítés után kezd osztódni.
Wakayama és Yanagimuchi képesek voltak leküzdeni ezt a nehézséget, és még nagyobb hozamú egérklónokat szereztek (100 kísérletből 3), mint Wilmut (277 kísérletből 1). Wakayama másként közelítette meg a sejtszinkronizálás problémáját, mint Wilmut. A Wilmut által használt tőgysejteket mesterségesen a G0 fázisba kellett kényszeríteni. Wakayama a kezdetektől fogva háromféle sejtet - Sertoli sejteket, agysejteket és petefészeksejteket - használt, amelyek maguk vagy mindig a G0 fázisban (az első két sejttípus), vagy szinte mindig a G0 vagy G1 fázisban vannak. Ezenkívül a donorsejteket az egérből való izolálás után perceken belül felhasználtuk, nem pedig a tenyészetben.
Miután a sejtmagot eltávolították a petesejtből, egy donorsejt magját fecskendezték bele. Körülbelül 1 óra elteltével a sejt normálisan működni kezdett egy új maggal. További 5 óra elteltével a sejtet speciális táptalajba helyezték, amely a természetes megtermékenyítéshez hasonlóan serkentette a sejtosztódást. A tápközeg ugyanakkor tartalmazott egy speciális anyagot - a citokalazin B-t -, amely megakadályozta a poláris testek kialakulását. Ennek eredményeként a petesejtből embrió fejlődött ki, amelyet aztán átültethettek a kismama méhébe.
A klónok életképességének biztosítása érdekében Wakayama beszerezte a klónok klónjait, valamint a klónszülők normális utódait, és a publikáció időpontjára több mint 50 klónt szerzett.
Orvosbiológiai klónozás fentebb leírtak szerint. A reproduktív klónozástól csupán annyiban tér el, hogy az átültetett maggal rendelkező tojás mesterséges környezetben fejlődik, majd a blasztocisztából eltávolítják az őssejteket, és maga a preembrió elhal. Az őssejtekkel sok esetben regenerálhatók a sérült vagy hiányzó szervek, szövetek, de a megszerzésük eljárása számos morális és etikai problémát vet fel, és számos országban tárgyalnak a jogalkotók az orvosbiológiai klónozás betiltásának lehetőségéről. Ennek ellenére a kutatás ezen a területen folytatódik, és több ezer halálos állapotú (Parkinson- és Alzheimer-kórban, cukorbetegségben, sclerosis multiplexben, reumás ízületi gyulladásban, daganatos és gerincvelősérülésben szenvedő) betegek ezrei várják pozitív eredményeiket.
Az Egyesült Államok tudósai arra a következtetésre jutottak, hogy az emberi klónozás valószínűleg nem kivitelezhető. Több száz majmokon végzett kísérlet után kiderült, hogy a főemlős tojások szerkezete, amelybe az ember is beletartozik, szinte lehetetlenné teszi klónozásukat. Eddig még egyetlen majmot sem klónoztak. Lehet, hogy az emberi klónozás nem kivitelezhető – írja a BBC. Ennek okai a biológiában keresendők.
EBBEN A TÉMÁBAN
Amerikai tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a klónozás lehetetlen. Szerintük a majom klónjának létrehozására tett kísérletek százai kudarcot vallottak. A tudósok szerint az a tény, hogy a főemlősök, köztük az emberek tojásainak szerkezete szinte lehetetlenné teszi klónozásukat.
Egyes állatokat, például egereket és juhokat sikeresen klónoztak, de egyre több jel utal arra, hogy nem minden faj szaporítható mesterségesen.
A Science folyóiratban megjelent tanulmány tovább fokozza azok érvelését, akik nem hiszik el Clonaid állításait, miszerint létrehozták az első emberi klónokat.
Emlékezzünk vissza, hogy ez a társaság, amelyet a raeliták ufológiai kultuszának követői hoztak létre, emberi klónozásról számolt be, de erre nem szolgált meggyőző bizonyítékkal.
A legtöbb tudós egyetért abban, hogy az emberi klón létrehozására irányuló kísérlet veszélyes és morálisan megkérdőjelezhető. Sok állati klón született ilyen vagy olyan rendellenességgel. Ritkán születtek egészségesen.
A Pittsburgh-i Egyetem Orvostudományi Karának kutatói megpróbáltak klónozni egy rhesusmajmot a híres bárány Dolly klónjának létrehozásához használt technológia segítségével.
Több száz próbálkozás után soha nem sikerült teherbe esniük a klón hordozójában. Más tudóscsoportoknak sem sikerült majmokat klónozniuk.
Úgy tűnik, hogy a főemlősöknél a klónozott sejtek osztódása során a DNS nem jut át megfelelően az új sejtekhez. Néhány sejt túl sok vagy túl kevés DNS-t tartalmaz, és nem életképes.
A tudósok úgy vélik, hogy más főemlősök – köztük az ember – klónozására tett kísérletek kudarcra vannak ítélve.
"Ez megerősíti azt a tényt, hogy azok a sarlatánok, akik emberi klónozásról számoltak be, soha nem értették meg eléggé a sejtbiológiát ahhoz, hogy sikerrel járjanak" - mondta Dr. Gerald Schatten, a csoport vezetője a Sceince magazinnak.
Klónozás
Kereskedelmi klónozás
A múlt század utolsó évtizedeiben rohamosan fejlődött a biológiai tudomány egyik legérdekesebb ága - a molekuláris genetika. Már az 1970-es évek elején új irányvonal jelent meg a genetikában - a géntechnológia. Módszertana alapján különféle típusú biotechnológiákat kezdtek fejleszteni, és genetikailag módosított szervezeteket hoztak létre. Felmerült a génterápia lehetősége egyes emberi betegségek esetében. A mai napig a tudósok számos felfedezést tettek az állatok szomatikus sejtekből történő klónozása terén, amelyeket sikeresen alkalmaznak a gyakorlatban.
A Homo sapiens klónozásának ötlete olyan problémákat vet fel az emberiség számára, amelyekkel korábban soha nem találkozott. A tudomány úgy fejlődik, hogy minden új lépés nemcsak új, eddig ismeretlen lehetőségeket, hanem új veszélyeket is hoz magával.
Mi a klónozás mint olyan? A biológiában egy módszer, amellyel ivartalan (beleértve a vegetatív) szaporodást is több azonos organizmushoz juthatunk, mondja el a Krugosvet enciklopédia. Pontosan így szaporodik sok növény- és egyes állatfaj a természetben évmilliók alatt. Azonban manapság a „klónozás” kifejezést általában szűkebb értelemben használják, és a sejtek, gének, antitestek és akár többsejtű szervezetek laboratóriumi másolását jelenti. Az ivartalan szaporodás eredményeként megjelenő példányok definíció szerint genetikailag azonosak, azonban megfigyelhető náluk örökletes variabilitás, amelyet véletlenszerű mutációk okoznak, vagy laboratóriumi módszerekkel mesterségesen hoztak létre. A „klón” kifejezés mint olyan a görög „klon” szóból származik, amely gallyat, hajtást, vágást jelent, és elsősorban a vegetatív szaporításra vonatkozik. A növények dugványokból, rügyekből vagy gumókból történő klónozása a mezőgazdaságban évezredek óta ismert. A vegetatív szaporítás és klónozás során a gének nem oszlanak el a leszármazottak között, mint az ivaros szaporodás esetén, hanem teljes egészükben megmaradnak. Csak az állatoknál minden másképp történik. Ahogy az állati sejtek növekednek, specializálódásuk következik be, vagyis a sejtek elveszítik azt a képességüket, hogy a sok generáció sejtmagjába ágyazott összes genetikai információt megvalósítsák.
Ezt a klónozási sémát Eddie Lawrence orvos adta (az orosz légierő anyagai alapján).
Mit jelent a reproduktív klónozás? Ez bármely élőlény genetikailag pontos másolatának mesterséges reprodukálása laboratóriumi körülmények között. A terápiás klónozás viszont ugyanazt a reproduktív klónozást jelenti, de az embrió korlátozott növekedési periódusával vagy, ahogy a szakértők mondják, a „blasztocisztával” 14 napig. Két hét elteltével a sejtszaporodási folyamat megszakad. A jövőbeli szervek ilyen sejtjeit „embrionális őssejteknek” nevezik.
Körülbelül fél évszázaddal ezelőtt fedeztek fel DNS-szálakat. A DNS tanulmányozása az állatok mesterséges klónozásának folyamatának felfedezéséhez vezetett.
A gerinces embriók klónozásának lehetőségét először az 1950-es évek elején mutatták be kétéltűeken végzett kísérletekben. A velük végzett kísérletek azt mutatták, hogy a sorozatos magtranszplantáció és az in vitro sejttenyésztés bizonyos mértékig növeli ezt a képességet. Miután 1981-ben megkapta a szabadalmat, megjelent az első klónozott állat - egy egér. Az 1990-es évek elején a tudósok kutatása a nagy emlősök felé fordult. A nagy háziállatok, tehenek vagy juhok rekonstruált tojásait először nem tenyésztik ki. in vitro, a in vivo- a birka megkötött petevezetékében - a köztes (első) befogadó. Ezután kimossák őket onnan, és átültetik a végső (második) recipiens - egy tehén vagy birka - méhébe, ahol fejlődésük a baba születéséig tart. Nemrég sokkolták a médiát Dolly, egy skót bárány megjelenéséről szóló hírek, aki alkotói szerint genetikai anyagának pontos mását képviseli. Később megjelent az amerikai Jefferson géb és egy második géb, amelyet francia biológusok tenyésztettek ki.
Hirtelen a Rockefeller és a Hawaii Egyetem tudósainak egy csoportja szembesült a hatodik generációs egerek klónozásának problémájával. A kutatási eredmények szerint bizonyíték van arra, hogy a kísérleti állatokban egy bizonyos rejtett hiba alakul ki, amely egyértelműen a klónozás során keletkezik. Ennek a jelenségnek két változatát terjesztették elő. Az egyik az, hogy a kromoszóma végének minden generációval „le kellene kopnia”, rövidülnie, ami degenerációhoz, vagyis a további szaporodás ellehetetlenüléséhez, a klónok idő előtti öregedéséhez vezethet. A második változat a klón egerek általános egészségi állapotának romlása minden új klónozással. De ezt a verziót még nem erősítették meg. Mindezek az adatok riasztóak, és felhívják a figyelmet arra, hogy más emlősök (beleértve az embereket is) nem kerülhetik el ugyanezt a „sorsot”.
Ennek ellenére sokan látnak pozitív szempontokat a klónozásban, és ugyanannyian használják is. A Genoterra.ru szerint a Genetic Savings & Clone biotechnológiai cég, amely négy éves tapasztalattal rendelkezik macskák klónozásában, már hat olyan ügyfél megrendelésein dolgozik, akik szeretnék látni kedvenceik klónjait, miután elhunyt. Ez az öröm 50 000 dollárba kerül nekik. Ezen a héten a cég bemutatta negyedik klónozott macskáját a nagyközönségnek az Egyesült Államokban, Houstonban megrendezett Nemzetközi Macskakiállításon. Ezt a macskát Peachesnek becézték, amelynek nukleáris donora a Mango macska. Általában hasonlóak, de a klón hátán van egy világos folt. Az ilyen klónok közötti különbségek elkerülhetetlenek, mivel a mitokondriális DNS az enukleált recipiens tojásban marad, amely különbözik a donortól. Különféle környezeti tényezők is jelentős szerepet játszanak az állatok fejlődésében. A cég azt tervezi, hogy 2005-ben kezdi meg a kutyák klónozását.
Ezenkívül a Genetic Savings & Clone nemrégiben engedélyezte a klónozási folyamat új, továbbfejlesztett változatát, és bemutatta az eredményt – két klón cicát, Tabouli és Baba Ganoush néven. Az új folyamat, az úgynevezett kromatintranszfer, sokkal körültekintőbben és teljesebben továbbítja a genetikai anyagot a donor sejtből a tojásba, amelynek klónná kell nőnie. A kulcs a nukleáris membrán kinyitása és a folyamathoz (általában klónozáshoz használt) bőrsejtfehérjék eltávolítása. A Genoterra.ru egyik cikke szerint az ilyen típusú klónozás több mint 8 százalékos sikerarányt eredményez. Úgy tűnik, hogy a „tisztított” kromatin az eredeti szervezethez jobban hasonlító klónozott embriókat hoz létre, amint azt a kiscicák mutatják, amelyek nem csak megjelenésükben, de úgy tűnik, jellegükben is hasonlítanak a prototípushoz.
De egy szeretett állat visszatérése a házba illúzió, mert a „pontosan ugyanaz” definíciója csak a genetikai halmazra vonatkozik, különben mégis más lény lesz.
2002-ben elkészült egy szinte teljes emberi genetikai térkép. Ezzel egy időben a Clonaid cég (a Raelian Movement vallási szekta része) bejelentette, hogy a világon először klónozott egy embert. Ez idő alatt a cég tájékoztatása szerint három klónozott gyermek született, de erre nem mutattak be komoly bizonyítékot. A Clonaid arra kér mindenkit, hogy fizessen 200 000 dollárt a saját másolat elkészítésének jogáért.
Milyen gyakorlati előnyei vannak a klónozásnak?
A nagy mennyiségű őssejt terápiás klónozással történő kinyerésére szolgáló biotechnológia fejlesztése lehetővé teszi az orvosok számára, hogy korrigáljanak és kezeljenek számos eddig gyógyíthatatlan betegséget, mint például a cukorbetegséget (inzulinfüggő), a Parkinson-kórt, az Alzheimer-kórt (szenilis demencia), a szívizombetegségeket (miokardiális). infarktus), vesebetegségek, májbetegségek, csontbetegségek, vérbetegségek és mások.
Az új gyógyászat két fő folyamaton fog alapulni: egészséges szövetek előállítása az őssejtekből és az ilyen szövetek átültetése a sérült vagy beteg szövet helyére. Az egészséges szövetek létrehozásának módszere két összetett biológiai folyamaton alapul - az emberi embriók kezdeti klónozásán az „őssejtek” megjelenésének szakaszáig, majd az így létrejövő sejtek tenyésztésén, valamint a szükséges szövetek és esetleg a tenyésztés során. , szervek tápközegben.
Az emberek régóta arról álmodoztak, hogy csak jó minőségű és ízletes zöldségeket és gyümölcsöket termesztenek, jó tejhozamú teheneket, nagy gyapjúnyírású juhokat vagy kiváló tojótyúkokat tenyésztenek, valamint háziállatokat tartanak – a kedvencek pontos másolatairól, amelyek már elavulttá váltak. Ezt az egészséges érdeklődést azonban csak a közelmúltban táplálták a tudósok állatok és növények klónozása terén elért sikerei. De valóban megvalósítható-e az emberiség ezen álma klónozási módszerekkel?
A rovarokkal, gyomirtó szerekkel és vírusokkal szemben ellenálló transzgénikus növényfajták megjelenése a mezőgazdasági termelés új korszakát jelzi. A génmérnökök által létrehozott növények nemcsak a bolygó növekvő népességét tudják majd táplálni, hanem az olcsó gyógyszerek és anyagok fő forrásaivá is válnak.
A növényi biotechnológia a közelmúltig észrevehetően lemaradt, most azonban a piacon folyamatosan növekszik az új hasznos tulajdonságokkal rendelkező transzgénikus növények aránya. A „Növényi biotechnológia” című cikkben ezeket közöljük: „A klónozott növények az USA-ban már 1996-ban 1,2 millió hektáros területet foglaltak el, ami 1998-ban 24,2 millió hektárra nőtt.” Mivel a kukorica, a szójabab és a gyapot fő, herbicidekkel és rovarokkal szemben ellenálló transzgénikus formái jól beváltak, minden okkal számíthatunk arra, hogy a klónozott növények területe a jövőben többszörösére nő.
A növények génsebészetének története 1982-ben kezdődik, amikor először szereztek genetikailag transzformált növényeket. A transzformációs módszer a baktérium természetes képességén alapult Agrobacterium tumefaciens genetikailag módosítani a növényeket. Így a növény vírusmentességét garantáló növényi sejtek és szövetek kultiválásával fejlődtek ki a szegfű, krizantém, gerbera és más, mindenhol árusított dísznövények. Vásárolhatunk olyan egzotikus orchidea növények virágait is, amelyek klónjainak előállításának már ipari alapja van. Az eper, a málna és a citrusfélék egyes fajtáit klónozási technikákkal nemesítették. Korábban 10-30 évbe telt egy új fajta kifejlesztése, de mára a szövettenyésztési módszerek alkalmazásának köszönhetően ez az időszak több hónapra csökkent. Nagyon ígéretesnek tekinthető a szintézissel nem nyerhető növényi szövetek termesztésén alapuló gyógyászati és műszaki anyagok előállításával kapcsolatos munka. Így a berberin izokinolin-alkaloidot már hasonló módon nyerik ki a borbolya sejtszerkezetéből, a ginzenozidot pedig a ginzengből.
Ismeretes, hogy a növényi biotechnológia minden előrehaladása a transzgének hatékonyabb kezelését lehetővé tevő genetikai rendszerek és eszközök fejlesztésétől függ.
Ami az állatokat illeti, a tudósok a 19. század eleje óta próbálják megoldani azt a kérdést, hogy egy differenciált sejt magjának funkcióinak beszűkülése visszafordíthatatlan folyamat-e. Ezt követően kidolgoztak egy technikát a magok klónozására. A kétéltű embriók klónozásában a legnagyobb sikert John Gurdon angol biológus érte el. A sorozatos nukleáris transzplantáció módszerét alkalmazta, és megerősítette azt a hipotézisét, hogy a fejlődés előrehaladtával fokozatosan csökken a potencia. Más kutatók is hasonló eredményeket értek el.
E sikerek ellenére – jegyzi meg cikkében az Russian Medical Server – a kétéltűek klónozásának problémája a mai napig megoldatlan. Most már úgy ítélhetjük meg, hogy ezt a modellt nem nagyon választották a tudósok ilyen vizsgálatokhoz, mivel az emlősök klónozása egyszerűbb dolognak bizonyult. Nem szabad elfelejteni, hogy a mikroszkópos berendezések és a mikromanipulációs technológia akkori fejlődése még nem tette lehetővé az emlős embriók manipulálását és a nukleáris transzplantációt. A kétéltű tojás térfogata körülbelül 1000-szer nagyobb, mint a méhlepény petesejtek térfogata, ezért voltak a kétéltűek olyan vonzóak a korai fejlődési folyamatok tanulmányozására.
Jelenleg alapkutatások folynak az egerek klónozásának problémájával kapcsolatban. A teljes embrionális fejlődést és az egészséges és termékeny klonális egerek születését csak a cumulus sejtmagok, a Sertoli-sejtek, a farokvég fibroblasztjai, az embrionális őssejtek és a magzati ivarsejtek átültetésével sikerült elérni. Ezekben az esetekben az újszülött egerek száma nem haladta meg a rekonstruált petesejtek teljes számának 3%-át.
A házi kedvencek klónozása a vártnál nehezebbnek bizonyult. 2001-ben a Genetic Savings and Clone bejelentette, hogy megszületett a világ első klónozott macskája. Ez a cég, amelynek székhelye San Francisco divatos külvárosában, Saosalitoban található, háziállatok - macskák és kutyák - „halhatatlanná tételére” specializálódott. Annak ellenére, hogy a világ első klónmacskája „másolatként készült”, színében nem hasonlít sem természetes anyjára (DNS-donor), sem fogadott macskájára (aki hordozta az embriót). A tudósok ezt azzal magyarázzák, hogy a szőrzet színe csak részben függ a genetikai információktól is.
A kezdeti sikertől inspirálva azonban a vállalat kereskedelmi megrendelésre megkezdte az első tétel klónmacskák kereskedelmi klónozását. A szolgáltatás ára 50 ezer dollár.
„Egy éve azt mondtuk, hogy egy éven belül megkezdjük a kereskedelmi szolgáltatást, most pedig egy év telt el – mondja Ben Carlson, a Genetic Savings & Clone szóvivője –, és egyelőre nem lehet megjósolni, hogy meddig A jó eredmények elérése érdekében finomítani kell a technológiát."
Egyáltalán nem sikerült még kutyákat klónozni. A tudósok szerint nagyon összetett szaporodási ciklusuk van, és tojásaikat nehéz megszerezni és megtermelni.
A GSC fő tevékenysége ma már nem a klónozás (kereskedelmi forgalomban még nem kapható), hanem az állati DNS-minták tárolása. Egy ilyen biopszia az USA-ban 100-500 dollárba kerül, a háziállat paramétereitől függően.
A szakértők ugyanakkor arra figyelmeztetnek, hogy csalódhatnak azok a tulajdonosok, akik bíznak a cégben kedvenceik klónozásában. Általában egy adott macska vagy kutya iránti szeretetet szokásai és jelleme határozzák meg, aminek nem sok köze van a génekhez. Megjegyzik, hogy a külső tényezők nem kevésbé befolyásolják az állat fejlődését, mint az öröklődés.
Dolly, a bárány klónozása 1996-ban, amelyet Ian Wilmut és munkatársai az edinburghi Roslin Intézetben végzett, nagy feltűnést keltett az egész világon. Dolly egy rég elpusztult birka emlőmirigyéből fogant meg, és sejtjeit folyékony nitrogénben tárolták. A technikát, amellyel Dollyt létrehozták, nukleáris transzferként ismerik, ami azt jelenti, hogy a megtermékenyítetlen petesejt magját eltávolítják, és egy szomatikus sejtből származó magot helyeznek a helyére. A 277 nukleáris transzplantált tojás közül csak egy fejlődött viszonylag egészséges állattá. Ez a szaporodási módszer "ivartalan", mivel nem szükséges minden nemhez egy gyermek létrehozása. Wilmut sikere nemzetközi szenzációvá vált.
1998 decemberében vált ismertté a szarvasmarha klónozásának sikeres kísérletei, amikor a japán I. Kato, T. Tani et al. sikerült 8 egészséges borjút kapni, miután 10 rekonstruált embriót vittek át a recipiens tehenek méhébe.
Nyilvánvalóan az állattenyésztők igényei sokkal szerényebbek az állataik másolataival szemben, mint azoké, akik klónozni akarják kedvenceiket. Egy klón ugyanannyi tejet adna, mint egy „klónikus anya”, de milyen színű és karakterű – mi a különbség? Ennek alapján az új-zélandi biológusok a közelmúltban új fontos lépést tettek a tehenek klónozásában. Kaliforniai amerikai kollégáikkal ellentétben ők a klónozott állat egyetlen jellemzőjének reprodukálására szorítkoztak. Esetükben a tehén azon képessége, hogy magas fehérjetartalmú tejet termeljen. Mint minden klónozási kísérletre jellemző, a túlélő embriók aránya nagyon alacsony volt. A 126 transzgenikus klónból csak 11 maradt életben, és közülük csak kilenc rendelkezett a szükséges képességekkel. Tehát a klónozás ezen területének fejlődésének kilátásai, ahogy mondják, „nyilvánvalóak”.
2000 végén - 2001 elején az egész tudományos világ követte az amerikai AST cég kutatóinak kísérletét az egykor Indiában és Délnyugat-Ázsiában elterjedt, veszélyeztetett Bos gaurus (giaur) bivalyfaj klónozására. A szomatikus nukleáris donorsejteket (bőrfibroblasztokat) egy 5 éves bikából bontott biopszia eredményeként nyertük ki, és két tenyésztést követően folyékony nitrogénben, mélyhűtött állapotban tároltuk hosszú ideig (8). évek). Összesen négy terhességet sikerült elérni. A gyümölcsök genetikai eredetének megerősítése érdekében kettőt szelektíven eltávolítottak közülük. A citogenetikai elemzés megerősítette a giaourokra jellemző normál kariotípus jelenlétét a sejtekben, de kiderült, hogy az összes mitokondriális DNS egy másik faj (Bos taurus) donortehén tojásaiból származik.
Az amerikai tudósok tapasztalatai szerint sajnos az egyik vemhesség 200 napon megszakadt, egy másik eredményeként pedig egy borjú született, amely 48 órával később elpusztult, a cég képviselői szerint ez „fertőző clostridium enteritis miatt történt , ami nem kapcsolódik a klónozáshoz".
Az új klónozási technológiában rejlő potenciál teljes kihasználása a veszélyeztetett állatfajok megmentésében csak a felmerülő problémák megoldásának ésszerű megközelítésével lehetséges. Érdemes megjegyezni, hogy a klónozás eredményeként gyakran fedeznek fel különféle magzati patológiákat: hipertrófiás méhlepény, hydroalantois, placentómák, megnagyobbodott köldökzsinór erek, membránok duzzanata. A születés után néhány napon belül elhalt klónokat a szív, a tüdő, a vese és az agy patológiája jellemzi. Újszülötteknél is gyakori az úgynevezett „nagy fiatal szindróma”.
A klónozott állatok nem élnek sokáig, és csökkent a betegség elleni küzdelem képessége. Ezt mutatták ki azok a kísérletek, amelyek eredményeit a Tokiói Országos Fertőző Betegségek Intézetének kutatói publikálták – írja a Newsru.com A kísérletekhez 12 klónozott egeret és ugyanennyi természetes úton született egeret választottak ki. A klónok 311 napos életük után kezdtek elpusztulni. Közülük tíz meghalt, mielőtt még 800 napig kitartottak volna. Ugyanebben az időben csak egy „normál” egér pusztult el. A klónok többsége akut tüdőgyulladásban és májbetegségben halt meg. Japán kutatók szerint az immunrendszerük nyilvánvalóan nem tudott felvenni a harcot a fertőzésekkel, és nem tudott elegendő antitestet termelni.
Úgy vélik, hogy a klónok gyengeségének okai alapos tanulmányozást igényelnek, és összefüggésbe hozhatók genetikai rendellenességekkel és a jelenlegi szaporodási technológia hiányosságaival.
A tudósok azonban nem állnak meg kutatásaikban. Sokan széles kilátásokat látnak a klónozásban. A brit PPL Therapeutics cég tudósai például, akik Virginiában sikeresen klónoztak öt malacot, amelyek szerveit és szöveteit beteg emberekbe lehet átültetni, úgy vélik, hogy a következő négy évben megkezdődhetnek az ilyen műtétek klinikai vizsgálatai – számolnak be.
De amint azt sok szakértő megjegyzi, a sertésekből az emberekbe történő nagyszabású szervátültetés előtt a társadalomnak és a tudományos világnak még számos nehéz etikai kérdést kell megoldania, mint például az állati szervek emberi testbe történő átültetésének „helyessége” vagy a pótlásuk. egy élőlényfaj szervei más típusú szervekkel.
Másrészt sok tudós úgy véli, hogy a haszonállatok klónozása hamarosan meghozza gyümölcsét. A klónozott tehenek teje, valamint a klónozott tehenek és sertések utódaiból származó hús már jövőre megjelenhet az árusításban. Valójában még most is az USA-ban, ahol az állattenyésztéssel foglalkozó cégek már mintegy száz klónt hoztak létre az elit fajták legjobb képviselőiből, nincs hivatalos tilalom az ilyen tevékenységekre.
Az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) azonban informális kérést kapott, hogy ne rohanjon el az ilyen termékek forgalmazásával. Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia megerősítette azt a meggyőződést, hogy az ilyen termékek biztonságosak az egészségre. Amint arról a Mednovosti is beszámolt, a tehenek és sertések klónozásával foglalkozó bizottság következtetései további kutatásokra vonatkozó ajánlásokat tartalmaztak, de általában véve a tudósok biztonságosnak ítélték a klónozott állatokból és utódaikból származó termékek értékesítését. Természetesen nem a klónozott állatok húscélú levágásáról beszélünk. Ez most nagyon költséges folyamat, általában több mint 20 000 dollárba kerül. A klón utódok első vagy második generációjából származó állatok azonban jól használhatók húsként. Az FDA szakértői azonban attól tartanak, hogy amikor az állatokat klónozzák, a tulajdonosok kísértésbe eshetnek, hogy módosítsák géneiket, hogy javítsák tulajdonságaikat. A tudósok ettől sokkal jobban félnek, mint magától a klónozástól, amelynek során egy állat génjei változatlanok maradnak.
De Japánban 1999 óta megengedett a tej- és húsmarhafajták állatállományának feltöltése a megtermékenyített tojások „replikációjának” technikájával. Tilos azonban a klasszikus értelemben vett kereskedelmi klónozás, azaz „szomatikus (nem szaporodó) sejt használata”. De nagy a valószínűsége annak, hogy ennek ellenére Japán lesz az első olyan ország a világon, ahol klónozott állatok húsa jelenik meg a boltok polcain.
Így vagy úgy, de a klónozás lehetőségei új távlatokat nyitnak a kertészek, állattenyésztők és az orvostudomány számára, bár felhasználásának jelenleg a megoldatlan technológiai és biológiai problémák korlátozzák. Emellett hiányzik a haszonállatok genomjának felépítésének ismerete, ami a célzott változásukhoz szükséges. A klónozott állatokból készült termékeket először jóvá kell hagynia az élelmiszer- és gyógyászati erőforrások felhasználásáért felelős illetékes kormányhivatalnak, amely megtiltja a géntechnológiával módosított és klónozott állatokból származó tej vagy hús értékesítését mindaddig, amíg az összes szükséges szabályozás meg nem születik. Kísérletek még várat magára annak vizsgálatára, hogy a kapott tej biztonságos-e az emberek számára. Azonban bármi is legyen, talán előbb-utóbb klónozott és génmódosított tehéncsordák kóborolnak majd a mezőkön, réteken, a szeretett ugató és doromboló házi kedvencek pedig évtizedekig gyönyörködtetik gazdáik tekintetét, és hűségesen néznek a szemükbe.
