Terapeutiska ändar av kloning / Offarm

kloning är en verklighet som har gett upphov till en kontroversiell social debatt om möjligheten att klona människor. Dessa tekniker är fortfarande under utveckling och deras möjligheter öppnar en ny väg mot botemedel mot sjukdomar som Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom och insulinberoende diabetes.

viktiga framsteg inom bioteknik, molekylärbiologi, genetik, biokemi och artificiell befruktning har möjliggjort utvecklingen av kloningstekniker.

kloning förstås som det tekniska förfarandet genom vilket en individ kan erhållas från en cell av en annan befintlig individ, så att båda skulle vara genetiskt lika, det vill säga de skulle ha samma gener. Ändå innebär två genetiskt lika individer inte att de är fysiskt lika, eftersom genotypen (uppsättning gener av en individ) inte är densamma som fenotypen (uppsättning fysiologiska, morfologiska och beteendemässiga egenskaper och som är resultatet av individens relationer med miljön). Kort sagt, bara för att två individer har samma genotyp betyder inte att de är desamma.

kloning blev populär efter födelsen av det välkända Dolly-fåret. 1997 lyckades en grupp skotska forskare vid Roslin Institute klona ett får från en vuxen bröstcell. Omedelbart efter att ha publicerat resultaten i den prestigefyllda tidskriften Nature genererades en stor social oro över konsekvenserna som kan härledas från missbruk av dessa tekniker, såsom kloning av människor.

oavsett all kontrovers är de terapeutiska syften som dessa kloningstekniker kan erbjuda mycket uppmuntrande: byt ut neuroner som skadats av en olycka, bota insulinberoende diabetes, Återställ hälsan hos personer som drabbats av Parkinsons eller Alzheimers sjukdom och till och med få organ för transplantationer som undviker immunavstötningsproblem.

Bakgrund

ordet klon (klon) är av grekiskt ursprung och betyder “shoot”, “branch” eller “bud”. På vetenskapligt språk förstås klon vara den grupp individer som härstammar från en annan genom asexuell reproduktion, vare sig bakterier, växter eller djur.

klonen är inte ny, eftersom den redan finns i naturen som en alternativ reproduktiv väg till den sexuella vägen. Vid evolutionens ursprung var reproduktionen asexuell och mikroorganismernas ättlingar var genetiskt lika med sina föregångare.

1952 genomfördes de första kloningsexperimenten med grodor (Xenopus laevis) med liten framgång, men 1967 gjordes nya framsteg, eftersom John Gurdon, med hjälp av kärnöverföringsexperiment, visade att det var möjligt att klona en groda från celler i tarmen. 1986 fick Neal First, en fysiolog vid Madison University, den första koen genom kloning. Han använde en cell från ett 6 dagar gammalt bovint embryo och med en elektrisk chock smälte den med ett befruktat ägg. Det resulterande embryot implanterades i en ko, från vilken en kalv föddes. 1993 perfekterade Jerry Halt, chef för in Vitro Fertiliseringslaboratoriet vid George Washington School of Medicine, Neal First-tekniken genom att dela embryot i flera delar före implantation och försäkrade honom om att om ett implantat misslyckades kunde de andra testas.

senare förbättrade Wilmunt och Campbell, två forskare vid Roslin Institute i Storbritannien, kärnöverföringstekniken och 1995 erhöll de första däggdjuren klonade från differentierade celler: kalvarna Megan och Morgan. Efter framgången med dessa experiment bestämde de sig för att använda andra celltyper av olika ursprung som kärndonatorer. Slutligen föddes Dolly-fåret 1997, det första däggdjuret klonade från en vuxen cell.

några av möjligheterna med de högsta förväntningarna på kloning är studien av molekylär mekanism för uttryck och förtryck av gener

tekniker

cellerna i vår kropp är indelade i två grupper: bakterieceller, när det gäller människor och de flesta däggdjur är ägg och spermier, och somatiska celler, som är resten av cellerna, och fram till nu trodde man att de inte kunde leda till en fullständig individ.

huvudskillnaden mellan somatiska och germinala celler är att de senare har hälften av den genetiska begåvningen av en somatisk cell, dvs om de somatiska cellerna har 46 kromosomer, genomgår bakteriecellerna dubbel uppdelning genom meiosprocessen, där de minskar sin kromosomala begåvning med hälften (23 kromosomer).

hälften av moderns kromosomer från ägget och den andra hälften från faderns spermatozoa krävs för att komma från en ny individ genom sexuell reproduktion. Föreningen av de två bakteriecellerna kommer att resultera i ett embryo med totalt 23 par kromosomer eller, vad är detsamma, med totalt 46 kromosomer.

kloning är en typ av asexuell reproduktion för att få genetiskt lika individer, därför, i motsats till sexuell reproduktion, finns det ingen blandning av gener från båda föräldrarna, men den klonade individen innehåller 46 kromosomer i givarcellen, så det kommer att vara genetiskt lika med dess “förälder”.

kloningstekniken består i grunden av att slå samman kärnan i en donator somatisk cell, som därför innehåller det fullständiga genomiska höljet, med ett ägg från vilket kärnan tidigare har extraherats. En gång smält stimuleras celldelningen och implanteras slutligen i djurets livmoder för att utveckla embryot.

det finns flera tekniker för att erhålla kloner; den första som vi kommer att förklara är tekniken genom cellulär excision. Denna procedur tillåter att få flera klonade individer, men skiljer sig från deras stamfader. Det består i att befrukta ett ägg med en sperma i ett provrör, vid den tidpunkt då uppdelningen av det befruktade ägget har nått ett visst stadium, strax innan cellerna har differentierats för att ge upphov till olika funktioner, separeras från cellerna och från var och en av dem får vi en komplett individ. Kärnorna i dessa celler implanteras inuti ett enukleerat ägg (kärnan har tagits bort tidigare) och uppföds i ett provrör tills de når scenen på 80-100 celler; slutligen implanteras de inuti livmodern och är de djur som är födda kloner av varandra, det vill säga att de har samma genetiska information.

Dolly fåren är resultatet av en annan kloningsteknik. Det erhölls inte från en embryonal cell, utan från en somatisk cell hos ett vuxen får. Nyheten i denna teknik var att visa att en differentierad somatisk cell, med en specifik funktion, kunde återgå till mer primitiva stadier, så att den kunde härröra från en fullständig organism. För att göra detta måste givarcellen först vara i ett tillstånd av arrestering av cellcykeln, det vill säga som om det var i ett tillstånd av latens, eftersom man tror att de regulatoriska molekylerna i det mottagande ägget verkar på de överförda kärnorna genom omprogrammering av dem. Efter överföring av kärnan i den somatiska cellen till den enukleerade receptoräggcellen applicerades pulser av elektrisk ström för att inducera cellfusion och efterlikna stimuleringen som normalt skulle utföras av spermierna. Det implanterades äntligen i adoptivmoderns livmoder. Denna nya individ har samma genetiska information som den vuxna somatiska cellen som används som givare.

ett år senare födelsen av Dolly fåren, University of Massachusetts, med sitt program Advanced Cell Technology, uppnådde kloning av en nötkreatur

teknikens prestanda var mycket låg: från fusionen av 277 enukleerade ägg med motsvarande odlade cell erhölls endast 29 embryon, vilka överfördes till livmodern hos olika får; från dem alla föddes bara ett lamm: Dolly.

ett år efter födelsen av Dolly-fåren fick University of Massachusetts, med sitt avancerade Cellteknologiprogram, kloning av en nötkreatur. Kloner erhölls från fibroblaster (bindväv i embryot). Fibroblaster är celler som befinner sig i de tidiga stadierna av celldifferentiering, det vill säga de är inte lika differentierade som cellerna i en vuxen organism. Dessa kloner hade också särdragen att de var transgena djur (de hade infört en mänsklig gen), med möjlighet att i mjölk producera ett protein som används för terapeutiska ändamål. Dess framgång var relativ, eftersom av 6 implanterade kloner överlevde endast 4, och en av dem dog efter 5 dagar. Därefter har fler kloningsexperiment utförts från celler av olika vävnader, både av foster och vuxen ursprung, men alla har gett mindre framgångsrika resultat.

terapeutiska syften

nyckeln till framgången för experimenten med Wilmut och hans medarbetare låg i studien av cellcykeln hos somatiska celler. Hittills trodde man att en differentierad somatisk cell inte kunde återfå egenskaperna hos pluripotentialitet. Alla celler har samma genetiska information i kärnan, men när embryot utvecklas kommer dessa celler att differentieras för att ge upphov till olika organ och vävnader. Wilmunts experiment har visat att dessa celler, när de är differentierade, kan omprogrammeras och återfå egenskaperna hos pluripotentialitet för att utveckla en ny organism.

som nämnts ovan är framgången för Dolly-fåren relativ, eftersom den erhölls efter 277 fusioner av oocyten med donatorkärnan. Det är inte heller klart vilken typ av cell som användes som givare, eftersom den använda kulturen innehöll celler i olika differentieringsstadier som naturligt finns i bröstkörteln. Inte heller beaktades den roll som mitokondriellt DNA spelade; det finns kvar i mitokondrier (cellorganeller som finns i cellen och som tjänar till “andning” av cellen) i det enukleerade receptorägget. Dessutom visar alla kloningsstudier som hittills beskrivits ett stort antal dödsfall under embryonal-och fosterutveckling. Endast 1-2% av embryona når sikt, och även några av de kloner som överlever förlossning dör på kort sikt.

således är komplexiteten hos dessa tekniker och det primitiva utvecklingsstadiet tydliga, men de är värda att förbättra, eftersom fördelarna med kloning är flera.

ett bra exempel på tillämpningen av kloningstekniker, tillsammans med tekniker för att erhålla transgena djur, är Polly-fåren. Detta får skapades av samma grupp som skapade Dolly fåren. Polly är ett transgent djur, det vill säga en mänsklig gen har införlivats (specifikt faktor IX-genen) som kodar för syntesen av blodproteinet som används för behandling av hemofili, så att Polly segregerar detta humana protein i sin mjölk.

även om dessa experiment med transgena djur har funnits i flera år är skillnaden att kloningstekniker kan producera ett stort antal kvinnliga får som producerar mjölk med dessa proteiner.

en annan möjlighet är generering av djurorgan som utsätts för genetisk manipulation för att anpassa dem till mänskliga transplantationer. Varje organ av grisen, såsom lever eller njure, skulle avvisas av människan på grund av en hyperakut immunreaktion, men dessa reaktioner orsakas av ett känt protein, så om vi kunde genetiskt modifiera djuret så att det inte producerade denna typ av protein säkert transplantationen kunde genomföras framgångsrikt.

en av de mest förväntade möjligheterna att klona är den molekylära studien av mekanismen för uttryck och förtryck av gener. Detta innebär att vi vet varför en gen uttrycks under vissa omständigheter eller undertrycks (slutar uttrycka) hos andra, vi kan känna till många av de grundläggande mekanismerna som styr livet. Till exempel kan vi regenerera celler som har skadats, till exempel nervceller som inte har förmågan att regenerera. Nervceller reproducerar under embryonets utveckling och under de tidiga stadierna av livet, men när individen är vuxen slutar de reproducera. Om vi kände till de molekylära mekanismerna som gör det möjligt att “slå på” gener för att reproducera, kunde vi bota skadade neuroner vid skada.

ett av de alternativ som presenterar de mest etiska problemen är att få embryon för att få pluripotentiella embryonala celler för att behandla för närvarande obotliga sjukdomar. Ett embryo kan skapas genom kärnöverföring med hjälp av en individs somatiska cell och ett mänskligt ägg. Embryot skulle utvecklas fram till de första stadierna av differentiering (preembrion), eftersom de embryonala cellerna i dessa tidiga stadier är multipotentiella och kan härledas för att skapa en specifik celltyp. Därifrån kan specifika cellinjer odlas och ersättas av patientens drabbade celler.

Alternativt för mänskliga terapeutiska ändamål kan kloning ha andra tillämpningar som inte är försumbara, såsom att erhålla kopior av en individ som inom boskapsområdet hade särskilt fördelaktiga genetiska egenskaper, vilket optimerade boskapsuppfödningen.

etiska frågor

det vetenskapliga samfundet tvivlar inte på att möjligheterna att klona tekniker kan gynna miljontals människor, men som i alla vetenskapliga framsteg finns det alltid en “mörk sida”. Vi har tidigare nämnt de terapeutiska syftena med dessa tekniker, men från detta har framkommit den etiska debatten i samband med manipulation och förstörelse av embryon och möjlig skapande av klonmänniskor.

forskare och experter inom genetik och bioetik är oense om användningen av embryon. Kloning av embryon för mänsklig produktion avvisades av majoriteten, men kloning av embryon för terapeutiska ändamål var en öppen debatt. Vissa försvarar kloningstekniker med hjälp av vuxna somatiska celler; på detta sätt skulle vi undvika att få “reservembryon”, men att vara vuxna celler ger mer tekniska problem än embryonala celler.

nyligen har Storbritannien antagit ny lagstiftning som tillåter kloning av mänskliga embryon på mindre än 14 dagar (proembrioner) för forskning för terapeutiska ändamål, medan Spanien kommer att följa riktlinjerna från Europeiska kommissionen. *

allmän bibliografi

Campbell KHS, McWhir J, Ritchie WA, Wilmut I. Får klonade genom kärnöverföring från en odlad cellinje. Natur 1996; 380: 64-66.

expertutskottet för bioetik och kloning. Rapport om kloning. Mellan livets gränser. Institutet för bioetik från Health Sciences Foundation. Madrid: Doce Calles, 1999.

Gurdon JB. Kärntransplantation i ägg och oocyter. J Cell Sci Suppl 1986; 4: 287-318.

Palacios M. mänsklig kloning för terapeutiska ändamål. Vissa biologiska, etiska och juridiska aspekter. Madrid: internationella samhället för bioetik, 2000.

Shamblott MJ et al. Derivation av pluripotenta stamceller från odlade humana primordiala bakterieceller. Proceedings of the National Academy of Science, 1995.

Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC. Introduktion till genetisk analys. Madrid: McGraw-Hill Interamericana de Espa, 1989.

Wilmut I. terapeutisk kloning. Forskning och vetenskap 1999; 269: 24-29.

Wilmut i, Schieke AE, McWhir J, typ AJ, Campbell KHS. Livskraftiga avkommor härledda från foster-och vuxna däggdjursceller. Natur 1997; 385: 810-813.