Cele klonowania terapeutycznego / Offarm

klonowanie jest rzeczywistością, która wywołała napiętą dyskusję w społeczeństwie przed możliwością klonowania ludzi. Techniki te są wciąż w fazie rozwoju, a ich możliwości otwierają nową drogę do leczenia chorób takich jak choroba Alzheimera, Choroba Parkinsona i cukrzyca insulinozależna.

znaczące postępy w biotechnologii, biologii molekularnej, genetyce, biochemii i sztucznym zapłodnieniu umożliwiły opracowanie technik klonowania.

klonowanie jest rozumiane jako procedura techniczna, dzięki której dana osoba może pochodzić z komórki innej już istniejącej osoby, w ten sposób obie będą genetycznie identyczne, tj. mieć te same geny. Jednak dwie genetycznie równe osoby nie oznaczają, że są fizycznie równe, ponieważ genotyp (zestaw ludzkich genów) nie pokrywa się z fenotypem (zestaw cech fizjologicznych, morfologicznych i behawioralnych, które wynikają z relacji człowiek-środowisko). Zatem tylko dlatego, że dwie osoby mają ten sam genotyp, nie oznacza to, że są takie same.

klonowanie zyskało popularność po urodzeniu słynnej owcy Dolly. W 1997 r.zespół szkockich naukowców z roslin Institute nadal klonował owcę z dorosłej komórki piersi. Natychmiast po opublikowaniu wyników w prestiżowym czasopiśmie Nature pojawiły się poważne obawy społeczne dotyczące konsekwencji, które mogą wynikać z niewłaściwego stosowania tych technik, takich jak klonowanie ludzi.

pomimo wszystkich kontrowersji, cele terapeutyczne, które te techniki klonowania mogą zaoferować, są bardzo zachęcające: wymień neurony uszkodzone w wyniku wypadku, wylecz cukrzycę insulinozależną, Przywróć zdrowie osobom cierpiącym na chorobę Parkinsona lub Alzheimera, a nawet zdobądź narządy do przeszczepu, unikając problemów z odrzuceniem immunologicznym.

historia

słowo klon jest pochodzenia greckiego i oznacza “sadzonkę”, “gałąź” lub “kiełek”. W języku naukowym klon odnosi się do zbioru osobników, które pochodzą od innych na drodze rozmnażania bezpłciowego, niezależnie od tego, czy są to bakterie, rośliny czy zwierzęta.

klon nie jest niczym nowym, ponieważ istnieje już w przyrodzie jako alternatywna droga rozmnażania do drogi płciowej. Na początku ewolucji rozmnażanie było bezpłciowe, a potomstwo mikroorganizmów było genetycznie równe swoim poprzednikom.

w 1952 r.przeprowadzono pierwsze eksperymenty z klonowaniem żab (Xenopus laevis), ale w 1967 r. poczyniono nowe postępy, ponieważ John Gurdon wykazał poprzez eksperymenty z przenoszeniem broni jądrowej, że możliwe jest sklonowanie żaby z komórek jelitowych. W 1986 roku Neil pierwszy, fizjolog z University of Madison( USA), otrzymał pierwszą krowę przez klonowanie. Użył komórki 6-dniowego zarodka bydła i elektrycznie stopił ją zapłodnionym jajkiem. Powstały zarodek wszczepiono krowie, z której urodziło się cielę. W 1993 r.Jerry Hult, dyrektor laboratorium zapłodnienia in vitro George Washington School Of Medicine, udoskonalił technikę Neila pierwszego, dzieląc zarodek na kilka części przed implantacją, co zapewniło mu, że jeśli jeden implant ulegnie awarii, można go przetestować na innych.

następnie Wilmant i Campbell, dwaj naukowcy z roslin Institute w Wielkiej Brytanii, udoskonalili technikę przenoszenia broni jądrowej, aw 1995 r.uzyskali pierwsze Ssaki sklonowane ze zróżnicowanych komórek: cielęta Megan i Morgan. Po sukcesie tych eksperymentów postanowili wykorzystać inne typy komórek różnego pochodzenia jako dawców jądra. Wreszcie w 1997 r. urodziła się owca Dolly, pierwszy ssak sklonowany z dorosłej komórki.

Kilka możliwości więcej oczekiwań klonowania, jest badanie molekularnego mechanizmu ekspresji i represji genów

Metody

komórki naszego organizmu dzielą się na dwie grupy: komórki embrionalne, w przypadku, gdy u człowieka i większości ssaków komórki jajowe i plemniki i komórki somatyczne, które są pozostałe komórki i że do tej pory uważano, że są one nie mogły doprowadzić człowieka w pełni.

główną różnicą między komórkami somatycznymi i zarodkowymi jest to, że te ostatnie mają połowę genetycznego uzdolnienia komórki somatycznej, to znaczy, jeśli komórki somatyczne mają 46 chromosomów, wówczas komórki zarodkowe ulegają podwójnemu podziałowi w procesie mejozy, w wyniku czego zmniejszają o połowę swoje uzdolnienia chromosomalne (chromosomy 23).

stworzenie nowego osobnika poprzez rozmnażanie płciowe wymagałoby połowy chromosomów matczynych pochodzących z komórki jajowej, a drugiej połowy z nasienia Ojcowskiego. Wiązanie dwóch komórek rozrodczych spowoduje powstanie zarodka z 23 parami chromosomów lub, podobnie, z 46 chromosomami.

klonowanie jest rodzajem rozmnażania bezpłciowego w celu uzyskania genetycznie równych osobników, więc w przeciwieństwie do rozmnażania płciowego, nie ma mieszania genów od dwojga rodziców, a sklonowany osobnik zawiera wszystkie 46 chromosomów komórki dawcy, więc byłby genetycznie równy swojemu “rodzicowi”.

metoda klonowania polega głównie na fuzji jądra dającej komórki somatycznej, która w konsekwencji zawiera pełne wyposażenie genomowe, z komórką jajową, która wcześniej usunęła jądro. Po fuzji stymulowany jest podział komórek i ostatecznie wszczepiony do macicy zwierzęcia w celu rozwoju zarodka.

istnieje kilka metod uzyskiwania klonów; pierwszą, którą wyjaśnimy, jest metoda rozszczepiania komórek. Ta procedura pozwala uzyskać kilka klonicznych osobników, ale różniących się od ich przodka. Polega na zapłodnieniu komórki jajowej nasieniem in vitro, w momencie, gdy podział zapłodnionego jaja osiągnął pewien etap, na krótko przed różnicowaniem się komórek w celu wykonywania różnych funkcji, komórki oddzielają się i z każdej z nich możemy uzyskać całą osobę. Jądra tych komórek są wszczepiane do wyłudzonej komórki jajowej (wcześniej jądro zostało usunięte) i hodowane in vitro, aż osiągną Stadium 80-100 komórek; ostatecznie są one wszczepiane do macicy, a zwierzęta rodzą się ze sobą klonami, co oznacza, że mają tę samą informację genetyczną.

owca Dolly jest owocem innej techniki klonowania. Nie pochodził z komórki embrionalnej, ale z komórki somatycznej dorosłej owcy. Nowością tej metody było wykazanie, że zróżnicowana komórka somatyczna o określonej funkcji może powrócić do bardziej prymitywnych etapów, aby mogła odrodzić cały organizm. Wymagało to najpierw, aby komórka dawcy znajdowała się w stanie zatrzymania cyklu komórkowego, to znaczy tak, jakby była w spoczynku, ponieważ uważa się, że cząsteczki regulatorowe komórki jajowej biorcy działają na przeniesione jądra, przeprogramowując je. Po przeniesieniu jądra komórki somatycznej do wyłuskanej komórki jajowej receptora zastosowano impulsy elektryczne prądu, aby wywołać fuzję komórek i naśladować stymulację, którą plemniki wykonałyby w normalnych warunkach. W końcu został wszczepiony w łono przybranej matki. Ta nowa osoba ma taką samą informację genetyczną jak dorosła komórka somatyczna używana jako dawca.

rok po urodzeniu owiec Dolly University of Massachusetts dzięki programowi Advanced Cell Technology osiągnął klonowanie bydła

wydajność techniki była bardzo niska: w wyniku fuzji 277 wyłuskanych komórek jajowych z odpowiednią hodowaną komórką uzyskano tylko 29 zarodków, które zostały przeniesione do macicy różnych owiec; z nich narodziła się tylko jedna jagnięcina: Dolly.

rok po urodzeniu owiec Dolly University of Massachusetts, w ramach programu Advanced Cell Technology, osiągnął klonowanie bydła. Klony uzyskano z fibroblastów (tkanki łącznej zarodka). Fibroblasty to komórki występujące we wczesnych stadiach różnicowania komórek, co oznacza, że nie są tak zróżnicowane jak komórki dorosłego ciała. Klony te różniły się również tym, że były zwierzętami transgenicznymi (wstrzyknięto im ludzki gen), z możliwością wytwarzania w mleku białka wykorzystywanego do celów terapeutycznych. Ich sukces był względny, ponieważ z 6 wszczepionych klonów przeżyło tylko 4, a jeden z nich zmarł 5 dni później. Następnie przeprowadzono więcej eksperymentów klonowania komórek różnych tkanek, zarówno płodowych, jak i dorosłych, ale wszystkie przyniosły niezbyt udane wyniki.

cele terapeutyczne

kluczem do sukcesu eksperymentów Wilmuta i jego współpracowników było zbadanie cyklu komórkowego komórek somatycznych. Do tej pory uważano, że zróżnicowana komórka somatyczna nie może ponownie nabyć cech pluripotencjalności. Wszystkie komórki mają tę samą informację genetyczną w jądrze, ale w miarę rozwoju zarodka komórki te różnicują się, tworząc różne narządy i tkanki. Eksperymenty Wilmana wykazały, że komórki te, po zróżnicowaniu, mogą przeprogramować i ponownie uzyskać cechy pluripotencji dla rozwoju nowego organizmu.

jak powiedzieliśmy wcześniej, sukces owcy Dolly jest względny, ponieważ został osiągnięty po 277 fuzjach oocytów z jądrem dawcy. Nie jest również jasne, jaki typ komórek zastosowano jako dawcę, ponieważ zastosowana hodowla zawierała komórki na różnych etapach różnicowania, które występują naturalnie w gruczole sutkowym. Nie uwzględniono również roli mitochondrialnego DNA; znajduje się w mitochondriach (organellach komórkowych, które znajdują się w komórce i służą do “oddychania” komórki) wyniszczonej komórki jajowej biorcy. Ponadto wszystkie dotychczas opisane badania klonowania wykazują zwiększoną liczbę zgonów podczas rozwoju embrionalnego i płodowego. Tylko 1 lub 2% zarodków osiąga termin, a nawet niektóre klony, które przeżyły poród, umierają w krótkim okresie.

złożoność tych metod i prymitywny etap ich rozwoju są zatem jasne, ale warto je poprawić, ponieważ korzyści z klonowania są liczne.

dobrym przykładem zastosowania technik klonowania, obok technik wytwarzania zwierząt transgenicznych, jest owca Polly. Ta owca została stworzona przez tę samą grupę, która stworzyła owcę Dolly. Polly jest zwierzęciem transgenicznym, co oznacza, że włączono do niej ludzki gen (a mianowicie gen czynnika IX), który koduje syntezę białka krwi stosowanego w leczeniu hemofilii, tak że Polly uwalnia to ludzkie białko w mleku.

chociaż te eksperymenty na zwierzętach transgenicznych istnieją od lat, różnica polega na tym, że dzięki technikom klonowania można uzyskać dużą liczbę samic owiec produkujących mleko z tymi białkami.

inną możliwością jest stworzenie narządów zwierzęcych poddanych manipulacji genetycznej w celu przystosowania się do przeszczepu człowieka. Każdy narząd świni, taki jak wątroba lub nerka, zostałby odrzucony przez człowieka z powodu Super ostrej reakcji immunologicznej, ale reakcje te są wywoływane przez znane białko, więc gdybyśmy mogli genetycznie zmodyfikować zwierzę, aby nie wytwarzało tego rodzaju białka, przeszczep z pewnością mógłby zostać pomyślnie wykonany.

jedną z najbardziej oczekiwanych możliwości klonowania jest badanie molekularne mechanizmu ekspresji i represji genów. Oznacza to, że wiedząc, dlaczego Gen ulega ekspresji w pewnych okolicznościach lub jest tłumiony (przestaje ulegać ekspresji) w innych, możemy poznać wiele podstawowych mechanizmów kontrolujących życie. Na przykład moglibyśmy zregenerować uszkodzone komórki, takie jak komórki nerwowe, które nie mają zdolności do regeneracji. Komórki nerwowe rozmnażają się podczas rozwoju zarodka i we wczesnych stadiach życia, ale gdy osoba jest Dorosła, przestają się rozmnażać. Gdybyśmy znali mechanizmy molekularne, które umożliwiają” zapalanie ” genów w celu namnażania, moglibyśmy wyleczyć uszkodzone neurony w przypadku urazu.

jedną z alternatyw, która stanowi największe wyzwania etyczne, jest pozyskiwanie zarodków w celu uzyskania pluripotencjalnych komórek embrionalnych w leczeniu obecnie nieuleczalnych chorób. Zarodek można wytworzyć przez transfer jądrowy przy użyciu ludzkiej komórki somatycznej i ludzkiej komórki jajowej. Zarodek rozwinie się przed pierwszymi etapami różnicowania (przed embrionem), ponieważ na tych wczesnych etapach komórki embrionalne są multipotencjalne i można je wytworzyć w celu wytworzenia określonego typu komórki. Stamtąd można wyhodować określone linie komórkowe i zastąpić je dotkniętymi komórkami pacjenta.

dodatkowo do celów terapeutycznych człowieka, klonowanie może mieć dodatkowe zastosowania, nie menospreciables, jak uzyskać kopie człowieka, w dziedzinie hodowli zwierząt miał cechy genetyczne szczególnie korzystne optymalizacji hodowli zwierząt.

problemy etyczne

społeczność naukowa nie ma wątpliwości, że szanse metody klonowania może przynieść korzyści milionom ludzi, ale jak wszystkie osiągnięcia naukowe, zawsze istnieje “ciemna strona”. Wspomnieliśmy już o celach terapeutycznych tych technik, ale z tego wynikła debata etyczna związana z manipulowaniem i niszczeniem zarodków oraz możliwym tworzeniem klonicznych ludzi.

naukowcy i eksperci w dziedzinie genetyki i Bioetyki różnią się w użyciu zarodków. Klonowanie zarodków w celu uzyskania człowieka jest odrzucane przez większość, ale klonowanie zarodków do celów terapeutycznych jest otwartą dyskusją. Niektórzy bronią technik klonowania przy użyciu dorosłych komórek somatycznych; w ten sposób unikalibyśmy tworzenia “zapasowych zarodków”, ale ponieważ dorosłe komórki mają więcej problemów technicznych niż komórki embrionalne.

niedawno Wielka Brytania przyjęła nowe ustawodawstwo, które pozwoli na klonowanie ludzkich zarodków trwających krócej niż 14 dni (proembriony) do badań terapeutycznych, a Hiszpania będzie postępować zgodnie z zaleceniami Komisji Europejskiej. *

Bibliografia ogólna

Campbell KHS, McWhir J, Ritchie WA, Wilmut I. Owca jest sklonowana przez transmisję jądrową z kulturowej linii komórkowej. Nature 1996; 380: 64-66.

Komitet Ekspertów bioetyki i klonowania. Raport o klonowaniu. Między granicami życia. Instytut Bioetyki Fundacji nauk medycznych. Madryt: dwanaście ulic, 1999.

Gurdon JB. Przeszczep jądrowy w jajach i oocytach. J Cell Sci Suppl 1986; 4: 287-318.

klonowanie człowieka do celów terapeutycznych. Niektóre aspekty biologiczne, etyczne i prawne. Madryt: Międzynarodowe Towarzystwo bioetyki, 2000.

Shamblott M. Derivation of pluripotent stem cells from cultured human Primary germ cells. Proceedings of the National Academy of Science, 1995.

Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC. Wprowadzenie do analizy genetycznej Madrid: McGraw-Hill of España, 1989.

Wilmut I. klonowanie terapeutyczne. Badania i nauka 1999; 269: 24-29.

Wilmut I, Schieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KHS. Realny offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Natura 1997; 385: 810-813.