Therapeutische uiteinden van het klonen / Arm

klonen is een realiteit die aanleiding heeft gegeven tot een controversieel maatschappelijk debat over de mogelijkheid om mensen te klonen. Deze technieken zijn nog in ontwikkeling en hun mogelijkheden openen een nieuwe weg naar de genezing van ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en insuline-afhankelijke diabetes.Belangrijke ontwikkelingen op het gebied van biotechnologie, moleculaire biologie, genetica, biochemie en kunstmatige bevruchting hebben de ontwikkeling van kloontechnieken mogelijk gemaakt.

klonen is de technische procedure waarbij een individu kan worden verkregen uit een cel van een ander bestaand individu, zodat beide genetisch gelijk zouden zijn, dat wil zeggen dat ze dezelfde genen zouden hebben. Toch impliceren twee genetisch gelijke individuen niet dat ze fysiek gelijk zijn, aangezien het genotype (set genen van een individu) niet hetzelfde is als het fenotype (set fysiologische, morfologische en gedragskenmerken die het resultaat zijn van de relaties van het individu met de omgeving). Kortom, alleen omdat twee individuen hetzelfde genotype hebben betekent niet dat ze hetzelfde zijn.

klonen werd populair na de geboorte van het bekende Dolly schaap. In 1997 slaagde een groep Schotse onderzoekers aan het Roslin Institute erin een schaap te klonen uit een volwassen borstcel. Direct na de publicatie van de resultaten in het prestigieuze tijdschrift Nature ontstond er grote maatschappelijke bezorgdheid over de gevolgen die zouden kunnen voortvloeien uit misbruik van deze technieken, zoals het klonen van mensen.

ongeacht alle controverse, zijn de therapeutische doeleinden die deze kloontechnieken kunnen bieden zeer bemoedigend: vervang neuronen beschadigd door een ongeval, geneest insuline-afhankelijke diabetes, herstelt de gezondheid van mensen die door Parkinson of de ziekte van Alzheimer worden beà nvloed, en verkrijgt zelfs organen voor transplantaties die immune afstotingsproblemen vermijden.

Achtergrond

het woord kloon (klon) is van Griekse oorsprong en betekent “shoot”, “branch” of “bud”. In wetenschappelijke taal, kloon wordt begrepen als de groep van individuen die afstammen van een ander door aseksuele voortplanting, of bacteriën, planten of dieren.

de kloon is niet nieuw, omdat hij in de natuur al bestaat als een alternatieve voortplantingsroute voor de seksuele route. Aan de oorsprong van de evolutie was de voortplanting aseksueel en de afstammelingen van micro-organismen waren genetisch gelijk aan hun voorgangers.In 1952 werden de eerste kloonexperimenten met kikkers (Xenopus laevis) met weinig succes uitgevoerd, maar in 1967 werden nieuwe vorderingen gemaakt, omdat John Gurdon, met behulp van nucleaire overdrachtsexperimenten, aantoonde dat het mogelijk was om een kikker te klonen uit cellen in de darm. In 1986 verkreeg Neal First, fysioloog aan de Madison University, de eerste koe door het klonen. Hij gebruikte een cel van een 6 dagen oude runderembryo en met een elektrische schok versmolten met een bevruchte eicel. Het resulterende embryo werd geïmplanteerd in een koe, waaruit een kalf werd geboren. In 1993, Jerry Halt, directeur van het in Vitro fertilisatie laboratorium aan de George Washington School Of Medicine, geperfectioneerd de Neal eerste techniek door het verdelen van het embryo in verschillende delen voor de implantatie, verzekerde hem dat als een implantaat mislukte, de andere konden worden getest.Later vervolledigden Wilmunt en Campbell, twee wetenschappers aan het Roslin Institute in het Verenigd Koninkrijk, de nucleaire overdrachtstechniek en verkregen in 1995 de eerste zoogdieren gekloond uit gedifferentieerde cellen: de kalveren Megan en Morgan. Na het succes van deze experimenten besloten ze om andere celtypes van verschillende oorsprong als kerndonoren te gebruiken. Tenslotte werd in 1997 het Dolly Schaap geboren, het eerste zoogdier gekloond uit een volwassen cel.

een Paar van de mogelijkheden met de hoogste verwachtingen van klonen, is de studie van de moleculaire mechanisme van meningsuiting en onderdrukking van genen

Technieken

De cellen van ons lichaam zijn verdeeld in twee groepen: germ cellen, in het geval van de mens en de meeste zoogdieren zijn de eieren en sperma, en somatische cellen, die de rest van de cellen, en tot nu toe werd gedacht dat ze niet konden leiden tot een volledig individu.

het belangrijkste verschil tussen somatische en kiemcellen is dat deze laatste de helft van de genetische begiftiging van een somatische cel hebben, dat wil zeggen dat wanneer de somatische cellen 46 chromosomen hebben, de kiemcellen een dubbele deling ondergaan door het proces van meiose, waarbij zij hun chromosomale begiftiging met de helft verminderen (23 chromosomen).

de helft van de maternale chromosomen uit de eicel en de andere helft uit de vaderlijke spermatozoa moeten een nieuw individu voortbrengen door seksuele voortplanting. De Vereniging van de twee kiemcellen zal resulteren in een embryo met een totaal van 23 paren chromosomen of, wat hetzelfde is, met een totaal van 46 chromosomen.

klonen is een soort aseksuele reproductie om genetisch gelijke individuen te verkrijgen.daarom is er, in tegenstelling tot seksuele reproductie, geen vermenging van genen van beide ouders, maar het gekloonde individu bevat de 46 chromosomen van de donorcel, dus het zal genetisch gelijk zijn aan zijn “ouder”.

de kloneringstechniek bestaat in wezen uit het samenvoegen van de kern van een somatische donorcel, die dus het volledige genomische omhulsel bevat, met een ei waaruit de kern eerder is geëxtraheerd. Eenmaal gefuseerd, wordt celdeling gestimuleerd en uiteindelijk geïmplanteerd in de baarmoeder van het dier om het embryo te ontwikkelen.

er zijn verschillende technieken om klonen te verkrijgen; de eerste die we zullen uitleggen is de techniek door cellulaire excisie. Deze procedure maakt het mogelijk om meerdere gekloonde individuen te verkrijgen, maar anders dan hun voorvader. Het bestaat uit het bevruchten van een eicel met een sperma in een reageerbuis, op het moment dat de verdeling van de bevruchte eicel een bepaald stadium heeft bereikt, net voordat de cellen zich hebben gedifferentieerd om verschillende functies te geven, worden gescheiden van de cellen en van elk van hen, krijgen we een compleet individu. De kernen van deze cellen worden geïmplanteerd in een enucleated ei (de kern is eerder verwijderd) en gekweekt in een reageerbuis tot ze het stadium van 80-100 cellen bereiken; uiteindelijk worden ze geïmplanteerd in de baarmoeder, zijnde de dieren die klonen van elkaar geboren zijn, dat wil zeggen dat ze dezelfde genetische informatie hebben.

het Dolly schaap is het resultaat van een andere kloontechniek. Het werd niet verkregen uit een embryonale cel, maar uit een somatische cel van een volwassen schaap. De nieuwigheid in deze techniek was om aan te tonen dat een gedifferentieerde somatische cel, met een specifieke functie, kon terugkeren naar meer primitieve stadia, zodat het een compleet organisme kon ontstaan. Om dit te doen, werd de donorcel eerst vereist om in een staat van arrestatie van de celcyclus te zijn, dat wil zeggen, alsof het in een staat van latentie was, aangezien men gelooft dat de regelgevende molecules van het ontvangende ei op de overgedragen kernen handelen door hen te herprogrammeren. Na het overbrengen van de kern van de somatische cel in de enucleated receptor eicel, pulsen van elektrische stroom werden toegepast om celfusie te induceren en na te bootsen de stimulatie die normaal zou worden uitgevoerd door het sperma. Het werd uiteindelijk geïmplanteerd in de baarmoeder van de adoptiemoeder. Dit nieuwe individu heeft dezelfde genetische informatie als de volwassen somatische cel die als donor wordt gebruikt.

een jaar later de geboorte van Dolly het schaap, de Universiteit van Massachusetts, met haar programma geavanceerde celtechnologie, bereikt het klonen van een rund

de prestaties van de techniek was zeer laag: uit de fusie van 277 enucleaire eieren met de overeenkomstige gecultiveerde cel werden slechts 29 embryo ‘ s verkregen, die in de baarmoeder van verschillende schapen werden overgebracht; van Allen werd slechts één Lam geboren: Dolly.Een jaar na de geboorte van het Dolly-schaap verkreeg de Universiteit van Massachusetts met haar programma voor geavanceerde celtechnologie het klonen van een rund. Klonen werden verkregen uit fibroblasten (bindweefsel van het embryo). Fibroblasten zijn cellen die zich in de vroege stadia van celdifferentiatie bevinden, dat wil zeggen, zij zijn niet zo gedifferentieerd als de cellen van een volwassen organisme. Deze klonen hadden ook de bijzonderheid dat ze transgene dieren waren (ze hadden een menselijk gen geïntroduceerd), met de mogelijkheid om in melk een eiwit te produceren dat voor therapeutische doeleinden wordt gebruikt. Het succes was relatief, want van de 6 geïmplanteerde klonen overleefden er slechts 4, en één van hen stierf na 5 dagen. Vervolgens zijn er meer klonen experimenten uitgevoerd uit cellen van verschillende weefsels, zowel van foetale als volwassen oorsprong, maar ze hebben allemaal minder succesvolle resultaten opgeleverd.

therapeutische doeleinden

de sleutel tot het succes van de experimenten van Wilmut en zijn medewerkers lag in de studie van de celcyclus van somatische cellen. Tot nu toe werd aangenomen dat een gedifferentieerde somatische cel de kenmerken van pluripotentialiteit niet kon herwinnen. Alle cellen hebben dezelfde genetische informatie in de kern, maar naarmate het embryo zich ontwikkelt zullen deze cellen differentiëren om tot verschillende organen en weefsels te leiden. Wilmunt ‘ s experimenten hebben aangetoond dat deze cellen, eenmaal gedifferentieerd, kunnen worden geherprogrammeerd en herwinnen de kenmerken van pluripotentialiteit om een nieuw organisme te ontwikkelen.

zoals hierboven vermeld, is het succes van het Dolly-schaap relatief, aangezien het werd verkregen na 277 fusies van de eicel met de donorkern. Het is ook niet duidelijk welk type cel als donor werd gebruikt, aangezien de gebruikte cultuur cellen in verschillende stadia van differentiatie bevatte die van nature in de borstklier worden gevonden. Evenmin werd de rol gespeeld door mitochondrial DNA in aanmerking genomen; het wordt residually gevonden in de mitochondria (cel organellen die in de cel worden gevonden en die voor de “ademhaling” van de cel dienen) van het enucleated receptorei. Bovendien blijkt uit alle tot nu toe beschreven kloneringsstudies dat er een groot aantal doden is gevallen tijdens de ontwikkeling van het embryo en de foetus. Slechts 1-2% van de embryo ‘ s worden volgroeid, en zelfs sommige klonen die de bevalling overleven sterven op korte termijn.

de complexiteit van deze technieken en de primitieve fase van hun ontwikkeling zijn dus duidelijk, maar ze zijn de moeite waard om te verbeteren, omdat de voordelen van klonen veelvoudig zijn.

een goed voorbeeld van de toepassing van kloontechnieken, samen met technieken om transgene dieren te verkrijgen, is de Polly schapen. Dit schaap is gemaakt door dezelfde groep die de Dolly schapen gemaakt. Polly is een transgene dier, dat wil zeggen, een menselijk gen is opgenomen (in het bijzonder het factor IX-gen) dat codeert voor de synthese van het bloedeiwit dat wordt gebruikt voor de behandeling van hemofilie, zodat Polly dit menselijke eiwit in haar melk scheidt.

hoewel deze experimenten met transgene dieren al jaren bestaan, is het verschil dat kloontechnieken een groot aantal vrouwelijke schapen kunnen produceren die melk produceren met deze eiwitten.

een andere mogelijkheid is het genereren van dierlijke organen die worden onderworpen aan genetische manipulatie om ze aan te passen aan transplantaties bij de mens. Elk orgaan van het varken, zoals de lever of de nieren, zou door de mens worden afgewezen als gevolg van een hyperacute immuunreactie, maar deze reacties worden veroorzaakt door een bekend eiwit, dus als we in staat waren om het dier genetisch te modificeren zodat het dit type eiwit niet zou produceren, zou de transplantatie zeker met succes kunnen worden uitgevoerd.Een van de meest verwachte mogelijkheden van klonen is de moleculaire studie van het mechanisme van expressie en onderdrukking van genen. Dit betekent dat als we weten waarom een gen in bepaalde omstandigheden wordt uitgedrukt of onderdrukt (stopt met uitdrukken) in anderen, we veel van de basismechanismen kunnen kennen die het leven controleren. We kunnen bijvoorbeeld beschadigde cellen regenereren, zoals zenuwcellen die niet kunnen regenereren. Zenuwcellen reproduceren tijdens de ontwikkeling van het embryo en tijdens de vroege stadia van het leven, maar wanneer het individu een volwassene is stoppen ze zich voort te planten. Als we de moleculaire mechanismen kennen die het mogelijk maken om genen aan te zetten om zich voort te planten, zouden we beschadigde neuronen kunnen genezen in geval van letsel.

een van de alternatieven die de meest ethische problemen oplevert, is het verkrijgen van embryo ‘ s om pluripotentiële embryonale cellen te verkrijgen voor de behandeling van momenteel ongeneeslijke ziekten. Een embryo kan worden gemaakt door nucleaire overdracht met behulp van een individu somatische cel en een menselijk ei. Het embryo zou tot de eerste stadia van differentiatie (preembrion) ontwikkelen, omdat in deze vroege stadia de embryonale cellen multipotential zijn en kunnen worden afgeleid om een specifiek celtype te creëren. Van daar, konden de specifieke cellijnen door de beà nvloede cellen van de patiënt worden gekweekt en worden vervangen.

naast therapeutische doeleinden voor de mens kan het klonen ook andere toepassingen hebben die niet verwaarloosbaar zijn, zoals het verkrijgen van kopieën van een persoon die op het gebied van vee bijzonder gunstige genetische eigenschappen had, waardoor de veehouderij geoptimaliseerd werd.

ethische kwesties

De wetenschappelijke gemeenschap twijfelt er niet aan dat de mogelijkheden van kloontechnieken miljoenen mensen ten goede kunnen komen, maar zoals bij alle wetenschappelijke vooruitgang is er altijd een “donkere kant”. We hebben al eerder gesproken over de therapeutische doeleinden van deze technieken, maar daaruit is het ethische debat voortgekomen dat verband houdt met de manipulatie en vernietiging van embryo ‘ s en de mogelijke creatie van klonen van mensen.Wetenschappers en deskundigen op het gebied van genetica en bio-ethiek zijn het niet eens over het gebruik van embryo ‘ s. Het klonen van embryo ‘s voor menselijke productie werd door de meerderheid verworpen, maar het klonen van embryo’ s voor therapeutische doeleinden was een open debat. Sommigen verdedigen kloontechnieken met behulp van volwassen somatische cellen; op deze manier zouden we het verkrijgen van “reserve embryo ‘s” vermijden, maar omdat volwassen cellen meer technische problemen opleveren dan embryonale cellen.Onlangs heeft het Verenigd Koninkrijk nieuwe wetgeving aangenomen die het klonen van menselijke embryo ‘ s van minder dan 14 dagen (Pro-embrions) voor onderzoek voor therapeutische doeleinden toestaat, terwijl Spanje de richtsnoeren van de Europese Commissie zal volgen. *

Algemene bibliografie

Campbell KHS, McWhir J, Ritchie WA, Wilmut I. Schapen gekloond door nucleaire overdracht van een gekweekte cellijn. Natuur 1996; 380: 64-66.

Comité van deskundigen inzake bio-ethiek en klonen. Rapport over klonen. Tussen de grenzen van het leven. Instituut voor bio-ethiek van de Health Sciences Foundation. Madrid: Doce Calles, 1999.

Gurdon JB. Nucleaire transplantatie in eieren en eicellen. J Cell Sci Suppl 1986; 4: 287-318.

Palacios M. Het klonen van mensen voor therapeutische doeleinden. Sommige biologische, ethische en juridische aspecten. Madrid: International Society of Bioethics, 2000.

Shamblott MJ et al. Afleiding van pluripotente stamcellen uit gekweekte menselijke primordiale kiemcellen. Proceedings of the National Academy of Science, 1995.Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC. Inleiding tot genetische analyse. Madrid: McGraw-Hill Interamericana de España, 1989.

Wilmut I. therapeutisch klonen. Onderzoek en Wetenschap 1999; 269: 24-29.

Wilmut I, Schieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KHS. Levensvatbare nakomelingen afkomstig van foetale en volwassen zoogdiercellen. Natuur 1997; 385: 810-813.