Therapeutische Enden des Klonens / Offarm

das Klonen ist eine Realität, die zu einer kontroversen sozialen Debatte über die Möglichkeit des Klonens von Menschen geführt hat. Diese Techniken befinden sich noch in der Entwicklung und ihre Möglichkeiten eröffnen einen neuen Weg zur Heilung von Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und insulinabhängigem Diabetes.

Wichtige Fortschritte in der Biotechnologie, Molekularbiologie, Genetik, Biochemie und künstlichen Befruchtung haben die Entwicklung von Klontechniken ermöglicht.

Unter Klonen wird das technische Verfahren verstanden, mit dem ein Individuum aus einer Zelle eines anderen existierenden Individuums gewonnen werden kann, so dass beide genetisch gleich wären, dh dieselben Gene hätten. Trotzdem implizieren zwei genetisch gleiche Individuen nicht, dass sie physisch gleich sind, da der Genotyp (Satz von Genen eines Individuums) nicht mit dem Phänotyp (Satz von physiologischen, morphologischen und Verhaltensmerkmalen) übereinstimmt und das sind das Ergebnis der Beziehungen des Individuums zur Umwelt). Kurz gesagt, nur weil zwei Individuen den gleichen Genotyp haben, bedeutet das nicht, dass sie gleich sind.

Das Klonen wurde nach der Geburt des bekannten Dolly-Schafes populär. 1997 gelang es einer Gruppe schottischer Forscher am Roslin Institute, ein Schaf aus einer adulten Brustzelle zu klonen. Unmittelbar nach der Veröffentlichung der Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Nature wurde eine große soziale Besorgnis über die Konsequenzen ausgelöst, die sich aus einem Missbrauch dieser Techniken wie dem Klonen von Menschen ergeben könnten.

Ungeachtet aller Kontroversen sind die therapeutischen Zwecke, die diese Klontechniken bieten können, sehr ermutigend: ersetzen Sie durch einen Unfall beschädigte Neuronen, heilen Sie insulinabhängigen Diabetes, stellen Sie die Gesundheit von Menschen wieder her, die von Parkinson oder Alzheimer betroffen sind, und erhalten Sie sogar Organe für Transplantationen, um Probleme mit der Immunabstoßung zu vermeiden.

Hintergrund

Das Wort Klon (Klon) ist griechischen Ursprungs und bedeutet “Spross”, “Zweig” oder “Knospe”. In der wissenschaftlichen Sprache wird unter Klon die Gruppe von Individuen verstanden, die durch asexuelle Fortpflanzung von einer anderen abstammen, sei es Bakterien, Pflanzen oder Tiere.

Der Klon ist nicht neu, da er in der Natur bereits als alternativer Fortpflanzungsweg zum sexuellen Weg existiert. Am Ursprung der Evolution war die Fortpflanzung asexuell und die Nachkommen von Mikroorganismen waren ihren Vorgängern genetisch gleich.

1952 wurden die ersten Klonversuche mit Fröschen (Xenopus laevis) mit wenig Erfolg durchgeführt, aber 1967 wurden neue Fortschritte erzielt, als John Gurdon anhand von Kerntransferexperimenten zeigte, dass es möglich war, einen Frosch aus Zellen im Darm zu klonen. 1986 erhielt Neal First, ein Physiologe an der Madison University, die erste Kuh durch Klonen. Er benutzte eine Zelle aus einem 6 Tage alten Rinderembryo und verschmolzen sie mit einem elektrischen Schlag mit einem befruchteten Ei. Der resultierende Embryo wurde in eine Kuh implantiert, aus der ein Kalb geboren wurde. 1993 perfektionierte Jerry Halt, Direktor des In-vitro-Fertilisationslabors an der George Washington School of Medicine, die Neal First-Technik, indem er den Embryo vor der Implantation in mehrere Teile teilte und ihm versicherte, dass bei einem Ausfall eines Implantats die anderen getestet werden könnten.

Später perfektionierten Wilmunt und Campbell, zwei Wissenschaftler am Roslin Institute im Vereinigten Königreich, die Kerntransfertechnik und erhielten 1995 die ersten aus differenzierten Zellen geklonten Säugetiere: die Kälber Megan und Morgan. Nach dem Erfolg dieser Experimente beschlossen sie, andere Zelltypen unterschiedlicher Herkunft als Kernspender zu verwenden. Schließlich wurde 1997 das Dolly-Schaf geboren, das erste Säugetier, das aus einer adulten Zelle geklont wurde.

einige der Möglichkeiten mit den höchsten Erwartungen an das Klonen sind die Untersuchung des molekularen Mechanismus der Expression und Repression von Genen

Techniken

Die Zellen unseres Körpers sind in zwei Gruppen unterteilt: Keimzellen, im Fall von Menschen und den meisten Säugetieren sind die Eier und Spermien, und somatische Zellen, die der Rest der Zellen sind, und bis jetzt wurde angenommen, dass sie nicht zu einem vollständigen Individuum führen könnten.

Der Hauptunterschied zwischen somatischen und Keimzellen besteht darin, dass letztere die Hälfte der genetischen Ausstattung einer somatischen Zelle haben, d. H. Wenn die somatischen Zellen 46 Chromosomen haben, werden die Keimzellen durch den Prozess der Meiose doppelt geteilt, wobei sie ihre chromosomale Ausstattung um die Hälfte reduzieren (23 Chromosomen).

Eine Hälfte der mütterlichen Chromosomen aus der Eizelle und die andere Hälfte aus den väterlichen Spermatozoen sind erforderlich, um ein neues Individuum durch sexuelle Fortpflanzung zu erzeugen. Die Vereinigung der beiden Keimzellen führt zu einem Embryo mit insgesamt 23 Chromosomenpaaren oder, was dasselbe ist, mit insgesamt 46 Chromosomen.

Klonen ist eine Art der asexuellen Fortpflanzung, um genetisch gleiche Individuen zu erhalten, daher gibt es im Gegensatz zur sexuellen Fortpflanzung keine Mischung von Genen beider Elternteile, aber das geklonte Individuum enthält die 46 Chromosomen der Spenderzelle, so dass es seinem “Elternteil” genetisch gleich ist.

Die Klontechnik besteht im Wesentlichen darin, den Kern einer somatischen Spenderzelle, die daher die vollständige genomische Hülle enthält, mit einem Ei zu verschmelzen, aus dem der Kern zuvor extrahiert wurde. Nach der Fusion wird die Zellteilung stimuliert und schließlich in die Gebärmutter des Tieres implantiert, um den Embryo zu entwickeln.

Es gibt verschiedene Techniken, um Klone zu erhalten; Die erste, die wir erklären werden, ist die Technik durch zelluläre Exzision. Dieses Verfahren ermöglicht es, mehrere geklonte Individuen zu erhalten, die sich jedoch von ihrem Vorläufer unterscheiden. Es besteht darin, ein Ei mit einem Sperma in einem Reagenzglas zu befruchten, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Teilung des befruchteten Eies ein bestimmtes Stadium erreicht hat, kurz bevor sich die Zellen differenziert haben, um verschiedene Funktionen hervorzurufen, von den Zellen getrennt werden und von jedem von ihnen erhalten wir ein vollständiges Individuum. Die Kerne dieser Zellen werden in ein entkerntes Ei implantiert (der Kern wurde zuvor entfernt) und in einem Reagenzglas gezüchtet, bis sie das Stadium von 80-100 Zellen erreichen; schließlich werden sie in die Gebärmutter implantiert, wobei es sich um Tiere handelt, die als Klone voneinander geboren werden, dh sie haben die gleiche genetische Information.

Das Dolly-Schaf ist das Ergebnis einer anderen Klontechnik. Es wurde nicht aus einer embryonalen Zelle gewonnen, sondern aus einer somatischen Zelle eines erwachsenen Schafes. Die Neuheit dieser Technik bestand darin, zu zeigen, dass eine differenzierte somatische Zelle mit einer bestimmten Funktion zu primitiveren Stadien zurückkehren kann, so dass ein vollständiger Organismus entstehen kann. Dazu musste sich die Spenderzelle zunächst in einem Zustand des Stillstands des Zellzyklus befinden, dh als wäre sie in einem Latenzzustand, da angenommen wird, dass die regulatorischen Moleküle des aufnehmenden Eies durch Umprogrammierung auf die übertragenen Kerne einwirken. Nach der Übertragung des Kerns der somatischen Zelle in die entkernte Rezeptor-Eizelle wurden elektrische Stromimpulse angelegt, um die Zellfusion zu induzieren und die Stimulation nachzuahmen, die normalerweise von den Spermien durchgeführt würde. Es wurde schließlich in die Gebärmutter der Adoptivmutter implantiert. Dieses neue Individuum hat die gleiche genetische Information wie die erwachsene Körperzelle, die als Spender verwendet wird.

Ein Jahr später, nach der Geburt von Dolly, dem Schaf, erreichte die University of Massachusetts mit ihrem Programm Advanced Cell Technology das Klonen eines Rindes

Die Leistung der Technik war sehr gering: aus der Fusion von 277 enukleierten Eiern mit der entsprechenden kultivierten Zelle wurden nur 29 Embryonen erhalten, die in die Gebärmutter verschiedener Schafe übertragen wurden; Von allen wurde nur ein Lamm geboren: Dolly.

Ein Jahr nach der Geburt des Dolly-Schafes erhielt die University of Massachusetts mit ihrem Advanced Cell Technology Program das Klonen eines Rindes. Klone wurden aus Fibroblasten (Bindegewebe des Embryos) erhalten. Fibroblasten sind Zellen, die sich in den frühen Stadien der Zelldifferenzierung befinden, dh sie sind nicht so differenziert wie die Zellen eines erwachsenen Organismus. Diese Klone hatten auch die Besonderheit, dass es sich um transgene Tiere handelte (sie hatten ein menschliches Gen eingeführt), mit der Möglichkeit, in Milch ein Protein zu produzieren, das für therapeutische Zwecke verwendet wurde. Sein Erfolg war relativ, da von 6 implantierten Klonen nur 4 überlebten und einer von ihnen nach 5 Tagen starb. Anschließend wurden weitere Klonexperimente aus Zellen verschiedener Gewebe durchgeführt, sowohl fötalen als auch adulten Ursprungs, aber alle haben weniger erfolgreiche Ergebnisse erbracht.

Therapeutische Zwecke

Der Schlüssel zum Erfolg der Experimente von Wilmut und seinen Mitarbeitern lag in der Untersuchung des Zellzyklus somatischer Zellen. Bisher glaubte man, dass eine differenzierte somatische Zelle die Eigenschaften der Pluripotenz nicht wiedererlangen könnte. Alle Zellen haben die gleiche genetische Information im Zellkern, aber wenn sich der Embryo entwickelt, differenzieren sich diese Zellen, um verschiedene Organe und Gewebe hervorzubringen. Wilmunts Experimente haben gezeigt, dass diese Zellen, sobald sie differenziert sind, neu programmiert werden können und die Eigenschaften der Pluripotenz wiedererlangen, um einen neuen Organismus zu entwickeln.

Wie oben erwähnt, ist der Erfolg des Dolly-Schafes relativ, da es nach 277 Fusionen der Eizelle mit dem Spenderkern erhalten wurde. Es ist auch nicht klar, welcher Zelltyp als Spender verwendet wurde, da die verwendete Kultur Zellen in verschiedenen Differenzierungsstadien enthielt, die natürlicherweise in der Brustdrüse vorkommen. Es wurde auch nicht die Rolle der mitochondrialen DNA berücksichtigt, die sich in den Mitochondrien (Zellorganellen, die in der Zelle vorkommen und für die “Atmung” der Zelle dienen) des enukleierten Rezeptor-Eies befindet. Darüber hinaus zeigen alle bisher beschriebenen Klonstudien eine hohe Anzahl von Todesfällen während der embryonalen und fetalen Entwicklung. Nur 1-2% der Embryonen erreichen die Geburt, und sogar einige der Klone, die die Geburt überleben, sterben kurzfristig.

Somit ist die Komplexität dieser Techniken und das primitive Stadium ihrer Entwicklung klar, aber sie sind es wert, verbessert zu werden, da die Vorteile des Klonens vielfältig sind.

Ein gutes Beispiel für die Anwendung von Klontechniken zusammen mit Techniken zur Gewinnung transgener Tiere ist das Polly-Schaf. Dieses Schaf wurde von derselben Gruppe geschaffen, die das Dolly-Schaf geschaffen hat. Polly ist ein transgenes Tier, dh es wurde ein menschliches Gen eingebaut (insbesondere das Faktor IX-Gen), das für die Synthese des zur Behandlung von Hämophilie verwendeten Blutproteins kodiert, so dass Polly dieses menschliche Protein in ihrer Milch trennt.

Obwohl es diese Experimente mit transgenen Tieren schon seit Jahren gibt, besteht der Unterschied darin, dass Klontechniken eine große Anzahl weiblicher Schafe produzieren könnten, die Milch mit diesen Proteinen produzieren.

Eine weitere Möglichkeit ist die Erzeugung von tierischen Organen, die genetisch manipuliert werden, um sie an menschliche Transplantate anzupassen. Jedes Organ des Schweins, wie Leber oder Niere, würde vom Menschen aufgrund einer hyperakuten Immunreaktion abgestoßen, aber diese Reaktionen werden durch ein bekanntes Protein verursacht.

Eine der am meisten erwarteten Möglichkeiten des Klonens ist die molekulare Untersuchung des Mechanismus der Expression und Repression von Genen. Dies bedeutet, dass wir viele der grundlegenden Mechanismen kennen könnten, die das Leben kontrollieren, wenn wir wissen, warum ein Gen unter bestimmten Umständen exprimiert oder in anderen unterdrückt (nicht mehr exprimiert) wird. Zum Beispiel könnten wir Zellen regenerieren, die beschädigt wurden, wie Nervenzellen, die nicht in der Lage sind, sich zu regenerieren. Nervenzellen vermehren sich während der Entwicklung des Embryos und in den frühen Lebensphasen, aber wenn das Individuum erwachsen ist, hören sie auf, sich zu vermehren. Wenn wir die molekularen Mechanismen kennen würden, die es ermöglichen, Gene für die Fortpflanzung zu “aktivieren”, könnten wir beschädigte Neuronen im Falle einer Verletzung heilen.

Eine der Alternativen, die die ethischsten Probleme aufwirft, ist die Gewinnung von Embryonen zur Gewinnung pluripotentieller embryonaler Zellen zur Behandlung derzeit unheilbarer Krankheiten. Ein Embryo könnte durch Kerntransfer unter Verwendung der somatischen Zelle eines Individuums und eines menschlichen Eies erzeugt werden. Der Embryo würde sich bis zu den ersten Stadien der Differenzierung (Präembrion) entwickeln, da die embryonalen Zellen in diesen frühen Stadien multipotentiell sind und abgeleitet werden können, um einen bestimmten Zelltyp zu erzeugen. Von dort aus könnten spezifische Zelllinien kultiviert und durch die betroffenen Zellen des Patienten ersetzt werden.

Alternativ zu therapeutischen Zwecken für den Menschen kann das Klonen andere Anwendungen haben, die nicht vernachlässigbar sind, z. B. das Erhalten von Kopien einer Person, die auf dem Gebiet der Viehzucht besonders vorteilhafte genetische Eigenschaften aufwies und die Viehzucht optimierte.

Ethische Fragen

Die wissenschaftliche Gemeinschaft zweifelt nicht daran, dass die Möglichkeiten der Klontechniken Millionen von Menschen zugute kommen können, aber wie bei allen wissenschaftlichen Fortschritten gibt es immer eine “dunkle Seite”. Wir haben bereits die therapeutischen Zwecke dieser Techniken erwähnt, aber daraus ist die ethische Debatte hervorgegangen, die mit der Manipulation und Zerstörung von Embryonen und der möglichen Schaffung von Klonmenschen verbunden ist.

Wissenschaftler und Experten in Genetik und Bioethik sind sich nicht einig über die Verwendung von Embryonen. Das Klonen von Embryonen für die menschliche Produktion wurde von der Mehrheit abgelehnt, aber das Klonen von Embryonen für therapeutische Zwecke war eine offene Debatte. Einige verteidigen Klonierungstechniken mit adulten somatischen Zellen; auf diese Weise würden wir vermeiden, “Reserveembryonen” zu erhalten, aber adulte Zellen stellen mehr technische Probleme dar als embryonale Zellen.

Vor kurzem hat das Vereinigte Königreich eine neue Gesetzgebung verabschiedet, die das Klonen menschlicher Embryonen von weniger als 14 Tagen (Proembrionen) für Forschungszwecke zu therapeutischen Zwecken erlaubt, während Spanien den von der Europäischen Kommission festgelegten Richtlinien folgen wird. *

Allgemeine Bibliographie

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