Terapeutiske ender af kloning / Offarm

kloning er en realitet, der har givet anledning til en kontroversiel social debat om muligheden for kloning af mennesker. Disse teknikker er stadig under udvikling, og deres muligheder åbner en ny vej mod helbredelse af sygdomme som f.eks.

vigtige fremskridt inden for bioteknologi, molekylærbiologi, genetik, biokemi og kunstig befrugtning har muliggjort udviklingen af kloningsteknikker.

kloning forstås som den tekniske procedure, hvormed et individ kan opnås fra en celle fra et andet eksisterende individ, så begge ville være genetisk ens, dvs.de ville have de samme gener. Alligevel betyder to genetisk lige individer ikke, at de er fysisk ens, da genotypen (sæt af gener af et individ) ikke er den samme som fænotypen (sæt fysiologiske, morfologiske og adfærdsmæssige egenskaber, og det er resultatet af individets forhold til miljøet). Kort sagt, bare fordi to individer har den samme genotype, betyder det ikke, at de er de samme.

kloning blev populær efter fødslen af det velkendte Dolly får. I 1997 formåede en gruppe skotske forskere ved Roslin Institute at klone et får fra en voksen brystcelle. Umiddelbart efter offentliggørelsen af resultaterne i det prestigefyldte tidsskrift Nature blev der skabt en stor social bekymring over de konsekvenser, der kunne stamme fra misbrug af disse teknikker, såsom kloning af mennesker.

uanset al kontroversen er de terapeutiske formål, som disse kloningsteknikker kan tilbyde, meget opmuntrende: udskift neuroner, der er beskadiget af en ulykke, helbrede insulinafhængig diabetes, genoprette sundheden hos mennesker, der er ramt af Parkinsons sygdom, og endda få organer til transplantationer, der undgår immunafstødningsproblemer.

baggrund

ordet klon (klon) er af græsk oprindelse og betyder “Skyde”, “gren” eller “bud”. På videnskabeligt sprog forstås klon som gruppen af individer, der stammer fra en anden ved aseksuel reproduktion, hvad enten det er bakterier, planter eller dyr.

klonen er ikke ny, da den allerede findes i naturen som en alternativ reproduktionsrute til den seksuelle rute. Ved evolutionens oprindelse var reproduktion aseksuel, og efterkommerne af mikroorganismer var genetisk lig med deres forgængere.

i 1952 blev de første kloningsforsøg med frøer udført med ringe succes, men i 1967 blev der gjort nye fremskridt, da John Gurdon ved hjælp af nukleare overførselsforsøg viste, at det var muligt at klone en frø fra celler i tarmen. I 1986 opnåede Neal First, en fysiolog ved Madison University, den første ko ved kloning. Han brugte en celle fra et 6 dage gammelt kvægembryo og med et elektrisk stød smeltede det sammen med et befrugtet æg. Det resulterende embryo blev implanteret i en ko, hvorfra en kalv blev født. I 1993 perfektionerede Jerry Halt, direktør for in Vitro Fertiliseringslaboratoriet ved George School of Medicine, Neal First-teknikken ved at opdele embryoet i flere dele før implantation og forsikrede ham om, at hvis et implantat mislykkedes, kunne de andre testes.

senere perfektionerede Vilmunt og Campbell, to forskere ved Roslin Institute i Det Forenede Kongerige, den nukleare overførselsteknik og opnåede i 1995 de første pattedyr klonet fra differentierede celler: kalvene Megan og Morgan. Efter succesen med disse eksperimenter besluttede de at bruge andre celletyper af forskellig oprindelse som kernedonorer. Endelig blev Dolly-fårene i 1997 født, det første pattedyr klonet fra en voksen celle.

et par af mulighederne med de højeste forventninger til kloning er undersøgelsen af molekylær mekanisme for ekspression og undertrykkelse af gener

teknikker

cellerne i vores krop er opdelt i to grupper: kimceller, i tilfælde af mennesker og de fleste pattedyr er æg og sæd og somatiske celler, som er resten af cellerne, og indtil nu blev det antaget, at de ikke kunne føre til et komplet individ.

hovedforskellen mellem somatiske og germinale celler er, at sidstnævnte har halvdelen af den genetiske begavelse af en somatisk celle, dvs.hvis de somatiske celler har 46 kromosomer, gennemgår kimcellerne dobbelt opdeling gennem processen med meiose, hvor de reducerer deres kromosomale begavelse med halvdelen (23 kromosomer).

den ene halvdel af moderkromosomerne fra ægget og den anden halvdel fra faderens sædceller skal stamme fra et nyt individ gennem seksuel reproduktion. Foreningen af de to kimceller vil resultere i et embryo med i alt 23 par kromosomer eller, hvad er det samme, med i alt 46 kromosomer.

kloning er en type aseksuel reproduktion for at opnå genetisk lige individer, derfor er der i modsætning til seksuel reproduktion ingen blanding af gener fra begge forældre, men det klonede individ indeholder donorcellens 46 kromosomer, så det vil være genetisk lig med dets “forælder”.

kloningsteknikken består grundlæggende i at fusionere kernen i en donorsomatisk celle, som derfor indeholder den komplette genomiske konvolut, med et æg, hvorfra kernen tidligere er blevet ekstraheret. Når den er smeltet, stimuleres celledeling og implanteres til sidst i dyrets livmoder for at udvikle embryoet.

der er flere teknikker til at opnå kloner; den første, som vi vil forklare, er teknikken ved cellulær udskæring. Denne procedure gør det muligt at opnå flere klonede individer, men forskellige fra deres Stamfader. Det består i at befrugte et æg med en sæd i et reagensglas, på det tidspunkt, hvor opdelingen af det befrugtede æg har nået et bestemt trin, lige før cellerne har differentieret sig for at give anledning til forskellige funktioner, adskilles fra cellerne og fra hver af dem får vi et komplet individ. Kernerne i disse celler implanteres inde i et enukleeret æg (kernen er blevet fjernet tidligere) og opdrættet i et reagensglas, indtil de når scenen på 80-100 celler; endelig implanteres de inde i livmoderen, idet de er de dyr, der er født kloner af hinanden, det vil sige, at de har den samme genetiske information.

Dolly-fårene er resultatet af en anden kloningsteknik. Det blev ikke opnået fra en embryonal celle, men fra en somatisk celle af et voksen får. Nyheden i denne teknik var at demonstrere, at en differentieret somatisk celle med en bestemt funktion kunne vende tilbage til mere primitive stadier, så den kunne stamme fra en komplet organisme. For at gøre dette blev donorcellen først forpligtet til at være i en tilstand af anholdelse af cellecyklussen, det vil sige som om den var i en latenstilstand, da det antages, at de regulerende molekyler i det modtagende æg virker på de overførte kerner ved at omprogrammere dem. Efter overførsel af kernen i den somatiske celle til den enukleerede receptorægcelle blev impulser af elektrisk strøm påført for at inducere cellefusion og efterligne den stimulering, der normalt ville blive udført af sædcellerne. Det blev endelig implanteret i livmoderen hos adoptivmoren. Dette nye individ har den samme genetiske information som den voksne somatiske celle, der bruges som donor.

et år senere fødslen af Dolly fårene, University of Massachusetts, med sit program Advanced Cell Technology, opnåede kloning af en kvæg

udførelsen af teknikken var meget lav: fra fusionen af 277 enukleerede æg med den tilsvarende dyrkede celle blev der kun opnået 29 embryoner, som blev overført til livmoderen af forskellige får; fra dem alle blev kun et lam født: Dolly.

et år efter fødslen af Dolly-fårene opnåede University of Massachusetts med sit avancerede Celleteknologiprogram kloning af en kvæg. Kloner blev opnået fra fibroblaster (bindevæv af embryoet). Fibroblaster er celler, der er i de tidlige stadier af celledifferentiering, det vil sige, de er ikke så differentierede som cellerne i en voksen organisme. Disse kloner havde også den særlige karakter, at de var transgene dyr (de havde introduceret et humant gen) med mulighed for at producere i mælk et protein anvendt til terapeutiske formål. Dens succes var relativ, da af 6 implanterede kloner kun 4 overlevede, og en af dem døde efter 5 dage. Derefter er der udført flere kloningsforsøg fra celler af forskellige væv, både af føtal og voksen oprindelse, men alle har givet mindre vellykkede resultater.

terapeutiske formål

nøglen til succesen med eksperimenterne af Vilmut og hans samarbejdspartnere lå i undersøgelsen af cellecyklussen af somatiske celler. Indtil nu blev det antaget, at en differentieret somatisk celle ikke kunne genvinde egenskaberne ved pluripotentialitet. Alle celler har den samme genetiske information i kernen, men når embryoet udvikler sig, vil disse celler differentiere for at give anledning til forskellige organer og væv. Disse celler, når de er differentierede, kan omprogrammeres og genvinde egenskaberne ved pluripotentialitet for at udvikle en ny organisme.

som nævnt ovenfor er Dolly-fårets succes relativ, da den blev opnået efter 277 fusioner af oocyten med donorkernen. Det er heller ikke klart, hvilken type celle der blev brugt som donor, da den anvendte kultur indeholdt celler i forskellige stadier af differentiering, der naturligt findes i brystkirtlen. Den rolle, som mitokondrie-DNA spillede, blev heller ikke taget i betragtning; det findes residuelt i mitokondrierne (celleorganeller, der findes i cellen, og som tjener til “respiration” af cellen) i det enukleerede receptoræg. Derudover viser alle de hidtil beskrevne kloningsundersøgelser et stort antal dødsfald under embryonal og føtal udvikling. Kun 1-2% af embryonerne når sigt, og selv nogle af de kloner, der overlever fødsel, dør på kort sigt.

således er kompleksiteten af disse teknikker og den primitive fase af deres udvikling klar, men de er værd at forbedre, da fordelene ved kloning er flere.

et godt eksempel på anvendelsen af kloningsteknikker sammen med teknikker til opnåelse af transgene dyr er Polly-fårene. Dette får blev skabt af den samme gruppe, der skabte Dolly-fårene. Polly er et transgent dyr, det vil sige et humant gen er blevet inkorporeret (specifikt faktor-genet), der koder for syntesen af blodproteinet, der anvendes til behandling af hæmofili, så Polly adskiller dette humane protein i hendes mælk.

selvom disse eksperimenter med transgene dyr har eksisteret i årevis, er forskellen, at kloningsteknikker kunne producere et stort antal kvindelige får, der producerer mælk med disse proteiner.

en anden mulighed er generering af dyreorganer, der udsættes for genetisk manipulation for at tilpasse dem til menneskelige transplantationer. Ethvert organ af grisen, såsom lever eller nyre, ville blive afvist af mennesket på grund af en hyperakut immunreaktion, men disse reaktioner er forårsaget af et kendt protein, så hvis vi var i stand til genetisk at modificere dyret, så det ikke producerede denne type protein, kunne transplantationen sikkert udføres med succes.

en af de mest forventede muligheder for kloning er molekylær undersøgelse af mekanismen for ekspression og undertrykkelse af gener. Dette betyder, at når vi ved, hvorfor et gen udtrykkes under visse omstændigheder eller undertrykkes (holder op med at udtrykke) i andre, kunne vi kende mange af de grundlæggende mekanismer, der styrer livet. For eksempel kunne vi regenerere celler, der er blevet beskadiget, såsom nerveceller, der ikke har evnen til at regenerere. Nerveceller reproducerer under udviklingen af embryoet og i de tidlige stadier af livet, men når individet er voksen, holder de op med at reproducere. Hvis vi kendte de molekylære mekanismer, der gør det muligt at “tænde” gener for at reproducere, kunne vi helbrede beskadigede neuroner i tilfælde af skade.

et af de alternativer, der præsenterer de mest etiske problemer, er at få embryoner til at opnå pluripotentielle embryonale celler for at behandle i øjeblikket uhelbredelige sygdomme. Et embryo kunne skabes ved nuklear overførsel ved hjælp af en persons somatiske celle og et menneskeligt æg. Embryoet ville udvikle sig indtil de første stadier af differentiering (preembrion), fordi de embryonale celler i disse tidlige stadier er multipotentielle og kan afledes for at skabe en bestemt celletype. Derfra kunne specifikke cellelinjer dyrkes og erstattes af patientens berørte celler.

alternativt til humane terapeutiske formål kan kloning have andre anvendelser, der ikke er ubetydelige, såsom at få kopier af en person, der inden for husdyr havde særlig fordelagtige genetiske egenskaber og optimerede husdyravl.

etiske spørgsmål

det videnskabelige samfund tvivler ikke på, at mulighederne for kloningsteknikker kan gavne millioner af mennesker, men som i alle videnskabelige fremskridt er der altid en “mørk side”. Vi har tidligere nævnt de terapeutiske formål med disse teknikker, men ud fra dette er der opstået den etiske debat forbundet med manipulation og ødelæggelse af embryoner og den mulige oprettelse af klonmennesker.

forskere og eksperter inden for Genetik og bioetik er uenige om brugen af embryoner. Kloning af embryoner til menneskelig produktion blev afvist af flertallet, men kloning af embryoner til terapeutiske formål var en åben debat. Nogle forsvarer kloningsteknikker ved hjælp af voksne somatiske celler; på denne måde ville vi undgå at få “reserveembryoner”, men at være voksne celler frembyder mere tekniske problemer end embryonale celler.

for nylig har Det Forenede Kongerige vedtaget ny lovgivning, der tillader kloning af menneskelige embryoner på mindre end 14 dage (proembrioner) til forskning til terapeutiske formål, mens Spanien vil følge retningslinjerne fra Europa-Kommissionen. *

generel bibliografi

Campbell KHS, J. Får klonet ved nuklear overførsel fra en dyrket cellelinie. Natur 1996; 380: 64-66.

ekspertudvalget om bioetik og kloning. Rapport om kloning. Mellem livets grænser. Institut for bioetik fra Health Sciences Foundation. Madrid: Doce Calles, 1999.

Gurdon JB. Nuklear transplantation i æg og oocytter. J Celle Sci Suppl 1986; 4: 287-318.

Palacios M. Human kloning til terapeutiske formål. Biologiske, etiske og juridiske aspekter. Madrid: Det Internationale Samfund for bioetik, 2000.

Shamblott MJ et al. Afledning af pluripotente stamceller fra dyrkede humane primordiale kimceller. Forløbet af National Academy of Science, 1995.

Susuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, RC. Introduktion til genetisk analyse. Madrid: Interamericana de Espa, 1989.

terapeutisk kloning. Forskning og videnskab 1999; 269: 24-29.

Vilmut I, Schieke AE, Mchir J, Kind AJ, Campbell KHS. Levedygtige afkom afledt af føtale og voksne pattedyrceller. Natur 1997; 385: 810-813.