Capetele terapeutice ale clonării / Offarm

clonarea este o realitate care a dat naștere unei dezbateri sociale controversate despre posibilitatea clonării ființelor umane. Aceste tehnici sunt încă în curs de dezvoltare, iar posibilitățile lor deschid o nouă cale spre vindecarea bolilor precum boala Alzheimer, Boala Parkinson și diabetul dependent de insulină.

progrese importante în biotehnologie, biologie moleculară, genetică, biochimie și fertilizare artificială au făcut posibilă dezvoltarea tehnicilor de clonare.

clonarea este înțeleasă ca procedura tehnică prin care un individ poate fi obținut dintr-o celulă a unui alt individ existent, astfel încât ambele să fie egale genetic, adică să aibă aceleași gene. Chiar și așa, doi indivizi egali genetic nu implică faptul că sunt egali fizic, deoarece genotipul (setul de gene ale unui individ) nu este același cu fenotipul (set de caracteristici fiziologice, morfologice și comportamentale și care sunt rezultatul relațiilor individului cu mediul). Pe scurt, doar pentru că doi indivizi au același genotip nu înseamnă că sunt la fel.

clonarea a devenit populară după nașterea binecunoscutei oi Dolly. În 1997, un grup de cercetători scoțieni de la Institutul Roslin a reușit să cloneze o oaie dintr-o celulă de sân adultă. Imediat după publicarea rezultatelor în prestigioasa revistă Nature, s-a generat o mare îngrijorare socială cu privire la consecințele care ar putea rezulta dintr-o utilizare necorespunzătoare a acestor tehnici, cum ar fi clonarea ființelor umane.

indiferent de toate controversele, scopurile terapeutice pe care aceste tehnici de clonare le pot oferi sunt foarte încurajatoare: înlocuiți neuronii afectați de un accident, vindecați diabetul dependent de insulină, restabiliți sănătatea persoanelor afectate de boala Parkinson sau Alzheimer și chiar obțineți organe pentru transplanturi evitând problemele de respingere imună.

context

cuvântul clonă (klon) este de origine greacă și înseamnă “trage”, “ramură” sau “mugur”. În limbajul științific, clona este înțeleasă a fi grupul de indivizi care coboară dintr-un altul prin reproducere asexuată, indiferent dacă sunt bacterii, plante sau animale.

clona nu este nouă, deoarece există deja în natură ca o cale de reproducere alternativă la calea sexuală. La originea evoluției, reproducerea a fost asexuată, iar descendenții microorganismelor au fost egali genetic cu predecesorii lor.

în 1952 primele experimente de clonare folosind broaște (Xenopus laevis) au fost efectuate cu puțin succes, dar în 1967 s-au făcut noi progrese, deoarece John Gurdon, folosind experimente de transfer nuclear, a demonstrat că este posibilă clonarea unei broaște din celulele intestinului. În 1986, Neal First, fiziolog la Universitatea Madison, a obținut prima vacă prin clonare. El a folosit o celulă dintr-un embrion bovin de 6 zile și cu un șoc electric a topit-o cu un ou fertilizat. Embrionul rezultat a fost implantat într-o vacă, din care sa născut un vițel. În 1993, Jerry Halt, directorul Laboratorului de fertilizare in Vitro de la școala de Medicină George Washington, a perfecționat prima tehnică Neal împărțind embrionul în mai multe părți înainte de implantare, asigurându-l că, dacă un implant eșuează, celelalte ar putea fi testate.

mai târziu, Wilmunt și Campbell, doi oameni de știință de la Institutul Roslin din Regatul Unit, au perfecționat tehnica transferului nuclear și în 1995 au obținut primele mamifere clonate din celule diferențiate: vițeii Megan și Morgan. După succesul acestor experimente au decis să utilizeze alte tipuri de celule de origini diferite ca donatori de nucleu. În cele din urmă, în 1997 s-a născut Oaia Dolly, primul mamifer clonat dintr-o celulă adultă.

câteva dintre posibilitățile cu cele mai mari așteptări de clonare, este studiul mecanismului molecular de exprimare și reprimare a genelor

tehnici

celulele corpului nostru sunt împărțite în două grupe: celulele germinale, în cazul oamenilor și majoritatea mamiferelor sunt ouăle și sperma și celulele somatice, care sunt restul celulelor și până acum se credea că nu pot duce la un individ complet.

principala diferență dintre celulele somatice și germinale este că acestea din urmă au jumătate din dotarea genetică a unei celule somatice, adică dacă celulele somatice au 46 de cromozomi, celulele germinale suferă o dublă diviziune prin procesul de meioză, în care își reduc dotarea cromozomială la jumătate (23 de cromozomi).

o jumătate din cromozomii materni din ovul și cealaltă jumătate din spermatozoizii paterni trebuie să provină un nou individ prin reproducere sexuală. Unirea celor două celule germinale va avea ca rezultat un embrion cu un total de 23 de perechi de cromozomi sau, ceea ce este același, cu un total de 46 de cromozomi.

clonarea este un tip de reproducere asexuată pentru a obține indivizi egali genetic, prin urmare, contrar reproducerii sexuale, nu există un amestec de gene de la ambii părinți, dar individul clonat conține cei 46 de cromozomi ai celulei donatoare, deci va fi genetic egal cu “părintele”său.

tehnica de clonare constă practic în îmbinarea nucleului unei celule somatice donatoare, care, prin urmare, conține plicul genomic complet, cu un ou din care nucleul a fost extras anterior. Odată fuzionată, diviziunea celulară este stimulată și în cele din urmă implantată în uterul animalului pentru a dezvolta embrionul.

există mai multe tehnici de obținere a clonelor; prima pe care o vom explica este tehnica prin excizia celulară. Această procedură permite obținerea mai multor indivizi clonați, dar diferiți de progenitorul lor. Constă în fertilizarea unui ovul cu un spermatozoid într-o eprubetă, în momentul în care diviziunea ovulului fertilizat a atins o anumită etapă, chiar înainte ca celulele să se diferențieze pentru a da naștere unor funcții diferite, sunt separate de celule și de la fiecare dintre ele, obținem un individ complet. Nucleele acestor celule sunt implantate în interiorul unui ou enucleat (nucleul a fost îndepărtat anterior) și crescute într-o eprubetă până când ajung la stadiul de 80-100 de celule; în cele din urmă, acestea sunt implantate în interiorul uterului, fiind animalele care se nasc clone între ele, adică au aceleași informații genetice.

oile Dolly sunt rezultatul unei alte tehnici de clonare. Nu a fost obținută dintr-o celulă embrionară, ci dintr-o celulă somatică a unei oi adulte. Noutatea acestei tehnici a fost aceea de a demonstra că o celulă somatică diferențiată, cu o funcție specifică, ar putea reveni la etape mai primitive, astfel încât să poată provoca un organism complet. Pentru a face acest lucru, celula donatoare a fost obligată mai întâi să se afle într-o stare de arestare a ciclului celular, adică ca și cum ar fi într-o stare de latență, deoarece se crede că moleculele de reglementare ale oului receptor acționează asupra nucleelor transferate prin reprogramarea lor. După transferul nucleului celulei somatice în celula de ou a receptorului enucleat, au fost aplicate impulsuri de curent electric pentru a induce fuziunea celulară și a imita stimularea care ar fi efectuată în mod normal de spermă. În cele din urmă a fost implantat în uterul mamei adoptive. Acest nou individ are aceleași informații genetice ca și celula somatică adultă utilizată ca donator.

un an mai târziu, nașterea oilor Dolly, Universitatea din Massachusetts, cu programul său Advanced Cell Technology, a realizat clonarea unui bovin

performanța tehnicii a fost foarte scăzută: din fuziunea a 277 de ouă enucleate cu celula de cultură corespunzătoare au fost obținute doar 29 de embrioni, care au fost transferați în uterul diferitelor oi; din toate acestea sa născut doar un miel: Dolly.

la un an de la nașterea oilor Dolly, Universitatea din Massachusetts, cu programul său avansat de tehnologie celulară, a obținut clonarea unei bovine. Clonele au fost obținute din fibroblaste (țesutul conjunctiv al embrionului). Fibroblastele sunt celule care se află în stadiile incipiente ale diferențierii celulare, adică nu sunt la fel de diferențiate ca celulele unui organism adult. Aceste clone aveau, de asemenea, particularitatea că erau animale transgenice (au introdus o genă umană), cu posibilitatea de a produce în lapte o proteină utilizată în scopuri terapeutice. Succesul său a fost relativ, deoarece din 6 clone implantate doar 4 au supraviețuit, iar una dintre ele a murit după 5 zile. Ulterior, au fost efectuate mai multe experimente de clonare din celule de țesuturi diferite, atât de origine fetală, cât și de origine adultă, dar toate au dat rezultate mai puțin reușite.

scopuri terapeutice

cheia succesului experimentelor lui Wilmut și a colaboratorilor săi se află în studiul ciclului celular al celulelor somatice. Până acum se credea că o celulă somatică diferențiată nu putea recâștiga caracteristicile pluripotențialității. Toate celulele au aceleași informații genetice în nucleu, dar pe măsură ce embrionul se dezvoltă, aceste celule se vor diferenția pentru a da naștere la diferite organe și țesuturi. Experimentele lui Wilmunt au arătat că aceste celule, odată diferențiate, pot fi reprogramate și recâștigă caracteristicile pluripotențialității pentru a dezvolta un nou organism.

după cum sa menționat mai sus, succesul oilor Dolly este relativ, deoarece a fost obținut după 277 fuziuni ale ovocitului cu nucleul donator. De asemenea, nu este clar ce tip de celulă a fost utilizat ca donator, deoarece cultura utilizată conținea celule în diferite stadii de diferențiere care se găsesc în mod natural în glanda mamară. Nici rolul jucat de ADN-ul mitocondrial nu a fost luat în considerare; se găsește rezidual în mitocondrii (organele celulare care se găsesc în celulă și care servesc la “respirația” celulei) a oului receptorului enucleat. În plus, toate studiile de clonare descrise până în prezent arată un număr mare de decese în timpul dezvoltării embrionare și fetale. Doar 1-2% dintre embrioni ajung la termen și chiar unele dintre clonele care supraviețuiesc nașterii mor pe termen scurt.

astfel, complexitatea acestor tehnici și stadiul primitiv al dezvoltării lor sunt clare, dar merită îmbunătățite, deoarece avantajele clonării sunt multiple.

un bun exemplu de aplicare a tehnicilor de clonare, împreună cu tehnicile de obținere a animalelor transgenice, este oaia Polly. Această oaie a fost creată de același grup care a creat oile Dolly. Polly este un animal transgenic, adică a fost încorporată o genă umană (în special gena factorului IX) care codifică sinteza proteinei din sânge utilizată pentru tratamentul hemofiliei, astfel încât Polly separă această proteină umană în laptele ei.

deși aceste experimente cu animale transgenice au existat de ani de zile, diferența este că tehnicile de clonare ar putea produce un număr mare de oi femele care produc lapte cu aceste proteine.

o altă posibilitate este generarea de organe animale supuse manipulării genetice pentru a le adapta la transplanturile umane. Orice organ al porcului, cum ar fi ficatul sau rinichiul, ar fi respins de om din cauza unei reacții imune hiperacute, dar aceste reacții sunt cauzate de o proteină cunoscută, deci dacă am putea modifica genetic animalul astfel încât să nu producă acest tip de proteine cu siguranță transplantul ar putea fi efectuat cu succes.

una dintre cele mai așteptate posibilități de clonare este studiul molecular al mecanismului de exprimare și reprimare a genelor. Aceasta înseamnă că știind de ce o genă este exprimată în anumite circumstanțe sau reprimată (încetează să se exprime) în altele, am putea cunoaște multe dintre mecanismele de bază care controlează viața. De exemplu, am putea regenera celulele care au fost deteriorate, cum ar fi celulele nervoase care nu au capacitatea de a se regenera. Celulele nervoase se reproduc în timpul dezvoltării embrionului și în primele etape ale vieții, dar când individul este adult, acestea încetează să se reproducă. Dacă am cunoaște mecanismele moleculare care fac posibilă “activarea” genelor pentru a se reproduce, am putea vindeca neuronii deteriorați în caz de rănire.

una dintre alternativele care prezintă cele mai etice probleme este obținerea embrionilor pentru a obține celule embrionare pluripotențiale pentru a trata bolile incurabile în prezent. Un embrion ar putea fi creat prin transfer nuclear folosind celula somatică a unui individ și un ou uman. Embrionul s-ar dezvolta până la primele etape de diferențiere (preembrion), deoarece în aceste etape timpurii celulele embrionare sunt multipotențiale și pot fi derivate pentru a crea un tip de celulă specific. De acolo, liniile celulare specifice ar putea fi cultivate și înlocuite cu celulele afectate ale pacientului.

alternativ scopurilor terapeutice umane, clonarea poate avea alte aplicații care nu sunt neglijabile, cum ar fi obținerea de copii ale unei persoane care în domeniul animalelor a avut caracteristici genetice deosebit de avantajoase, optimizând creșterea animalelor.

probleme etice

comunitatea științifică nu se îndoiește că posibilitățile tehnicilor de clonare pot aduce beneficii milioane de oameni, dar, ca în toate progresele științifice, există întotdeauna o “latură întunecată”. Am menționat anterior scopurile terapeutice ale acestor tehnici, dar din aceasta a apărut dezbaterea etică asociată cu manipularea și distrugerea embrionilor și posibila creare a ființelor umane clonate.

oamenii de știință și experții în genetică și bioetică nu sunt de acord cu utilizarea embrionilor. Clonarea embrionilor pentru producția umană a fost respinsă de majoritate, dar clonarea embrionilor în scopuri terapeutice a fost o dezbatere deschisă. Unii apără tehnicile de clonare folosind celule somatice adulte; în acest fel, am evita obținerea “embrionilor de rezervă”, dar celulele adulte prezintă mai multe probleme tehnice decât celulele embrionare.

recent, Regatul Unit a adoptat o nouă legislație care va permite clonarea embrionilor umani de mai puțin de 14 zile (proembrioni) pentru cercetare în scopuri terapeutice, în timp ce Spania va urma liniile directoare stabilite de Comisia Europeană. *

bibliografie generală

Campbell KHS, McWhir J, Ritchie WA, Wilmut I. Oi clonate prin transfer nuclear dintr-o linie celulară cultivată. Natură 1996; 380: 64-66.

Comitetul de experți pentru bioetică și clonare. Raport privind clonarea. Între granițele vieții. Institutul de Bioetică al Fundației pentru științe ale sănătății. Madrid: Doce Calles, 1999.

Gurdon JB. Transplantul Nuclear în ouă și ovocite. J Cell Sci Suppl 1986; 4: 287-318.

Palacios M. clonarea umană în scopuri terapeutice. Unele aspecte biologice, etice și juridice. Madrid: Societatea Internațională de Bioetică, 2000.

Shamblott MJ și colab. Derivarea celulelor stem pluripotente din celulele germinale primordiale umane cultivate. Lucrările Academiei Naționale de științe, 1995.

Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC. Introducere în analiza genetică. Madrid: McGraw-Hill Interamericana de Espa, 1989.

Wilmut I. clonarea terapeutică. Cercetare și știință 1999; 269: 24-29.

Wilmut I, Schieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KHS. Descendenți viabili derivați din celule de mamifere fetale și adulte. Natură 1997; 385: 810-813.