Klonowanie

Jest to proces oparty na przenoszeniu (transferze) jąder komórkowych na tej samej technice, którą od wielu lat stosują naukowcy do kopiowania zwierząt z komórek zarodkowych. W tym celu potrzebne są dwie komórki. Pierwsza z nich to biorca i jest na ogół niezapłodnionym oocytem1 pobranym od zwierzęcia tuż po owulacji. Takie komórki jajowe powinny rozwijać się po odpowiedniej stymulacji. Drugą z nich jest dawca jądra. To ona ma zostać skopiowana. Badacz, patrząc w silnie powiększający mikroskop, przytrzymuje oocyt dzięki przyssaniu go do końca małej pipety i za pomocą niezwykle cienkiej mikropipety usuwa z niego chromosomy, twory w kształcie parówki, zawierające DNA komórki (w tym stadium nie znajdują się one w wyodrębnionym jądrze). Następnie komórka-dawca wraz ze swoim jądrem jest łączona z oocytem. Niektóre ze zrekonstruowanych w ten sposób oocytów zaczynają się rozwijać tak jak normalne zarodki i jeśli przeszczepi się je do macicy matki zastępczej, urodzą się młode.

Zwierzęta

Choć klonowanie metodą przenoszenia jąder komórkowych jest powtarzalne, ma także pewne ograniczenia. Niektóre otrzymane w ten sposób cielęta i jagnięta są niezwykle duże, ale zjawisko to występuje także, gdy zarodki hoduje się in vitro2 przed ciążą. Co ważniejsze, transfer jąder nie jest techniką wydajną. John B. Gurdon, pracujący obecnie w University of Cambridge, przeprowadzając prawie 30 lat temu doświadczenia nad przenoszeniem jąder komórkowych u żab, stwierdził, że liczba zarodków przeżywających do stadium kijanki była mniejsza, gdy komórki-dawców pobierano od zwierząt znajdujących się w bardziej zaawansowanym stadium rozwoju. Uzyskano podobne wyniki w pierwszych eksperymentach na ssakach. We wszystkich dotychczas opisanych badaniach nad klonowaniem notuje się konsekwentnie bardzo duży odsetek zgonów w czasie rozwoju zarówno zarodkowego, jak i płodowego. Dane pochodzące z różnych laboratoriów wskazują, że zaledwie 12% osobników przeżywa do porodu. Niestety, nawet te zwierzęta, które przetrwały do swoich narodzin, giną wkrótce po nich. Przyczyny tych strat nie są znane, ale mogą odzwierciedlać złożoność procesu przeprogramowania genetycznego niezbędnego, by urodziło się zdrowe potomstwo. Jeżeli nawet tylko jeden gen kodujący istotne białko wykazuje w krytycznym okresie nieodpowiednią ekspresję lub wcale ona nie zachodzi, to skutek czasami bywa fatalny. Przeprogramowanie może jednak wymagać regulacji tysięcy genów w procesie, który do pewnego stopnia byłby przypadkowy. Usprawnienia techniczne takie jak stosowanie różnych komórek-dawców mogą poprawić wyniki.

Oocyt1 - inaczej: komórka jajowa
In vitro2 - sposób przeprowadzania doświadczeń przez odtwarzanie i badanie procesów, jakie zachodzą w żywym organizmie, poza tym organizmem, w warunkach sztucznych.
Transgeniczne Klony3
Umiejętność tworzenia zwierząt z hodowanych komórek pozwala na zastosowanie niektórych stosunkowo prostych sposobów do uzyskiwania zwierząt genetycznie zmodyfikowanych, czyli transgenicznych. Są one nie tylko istotne dla badań naukowych, ale mogą też produkować ludzkie białka cenne z medycznego punktu widzenia. W przypadku komórek w hodowli wystarcza prosty zabieg chemiczny, aby pobrały one konstrukt DNA. Gdy wykorzysta się je następnie jako dawców jąder, to całe sklonowane potomstwo będzie zawierało ów konstrukt.

Pierwszy sklonowany ssak
Narodziny dwóch jagniąt w Roslin Institute w Midlothian niedaleko Edynburga w Szkocji latem 1995 roku zapowiadały, jak wierzyło wielu naukowców, okres rewolucyjnych możliwości biologii i medycyny. Megan i Morag, obie urodzone przez zastępczą matkę, nie powstały w wyniku połączenia się plemnika i komórki jajowej. Ich materiał genetyczny pochodził z hodowanych komórek otrzymanych z dziewięciodniowego zarodka. Jagnięta były, więc jego genetycznymi kopiami, czyli klonami.
Zanim przyszły na świat Megan i Morag, naukowcy potrafili już tworzyć owce, bydło, a także inne zwierzęta metodą genetycznego kopiowania komórek żmudnie izolowanych z zarodków we wczesnych stadiach rozwoju (tzw. wczesnych zarodków). Wyniki naszych badań pozwalają żywić nadzieję, że klonowanie stanie się o wiele bardziej praktyczne, ponieważ stosunkowo łatwo jest pracować z hodowlami komórkowymi. Dzięki Megan i Morag dowiedziono, że choć komórki takie są częściowo zróżnicowane, czyli wyspecjalizowane, to mogą zostać przeprogramowane genetycznie, tak by funkcjonowały jak komórki wczesnego zarodka. Większość biologów uważała, że nie jest to możliwe.
Następnie przystąpiono do powielania zwierząt z hodowanych komórek otrzymanych z 26-dniowego zarodka i z dojrzałej owcy. Komórki owcy dały początek Dolly, pierwszemu ssakowi sklonowanemu z dorosłego organizmu.

W marcu 1997 roku środki masowego przekazu podały wiadomość z dziedziny inżynierii genetycznej o rewolucyjnym znaczeniu: wyklonowano pierwszego ssaka z dorosłej komórki. Dokonał tego zespół brytyjskich genetyków z Roslin Institute w Edynburgu pod kierownictwem dra Jana Wilmuta. Dotychczas klonowanie wykorzystywano w przypadku roślin użytkowych, aby osiągnąć lepsze rezultaty w rolnictwie.
Klon stanowi wierną kopię żywego lub martwego organizmu, a istota klonowania polega na wszczepieniu jądra komórki (z informacją genetyczną) z dowolnej części ciała danego osobnika do pozbawionej jądra żeńskiej komórki jajowej. Owca Dolly, która faktycznie przyszła na świat 5 lipca 1996 roku, wyprodukowana przez brytyjskich genetyków, powstała z połączenia jądra komórki pobranej z sutka dorosłej owcy z komórką jajową drugiej owcy, a następnie wszczepienia tego zarodka matce zastępczej. Metoda ta pozwala na wyhodowanie nieograniczonej liczby replik (identycznych egzemplarzy) danego organizmu. Szkoccy odkrywcy przyznają, iż na tej samej zasadzie klonowanie ludzi jest teoretycznie możliwe.
Amerykański embriolog John Gearhart z John Hopkins University w stanie Maryland hoduje w laboratorium długo żyjące komórki pobrane z ludzkiego embrionu usuniętego podczas aborcji. Są to tzw. komórki niezróżnicowane, dzięki którym w trakcie dalszego rozwoju powstają różne tkanki. Istnieją zatem możliwości, a jednocześnie nieznane do końca zagrożenia manipulowania ludzkim dziedzictwem genetycznym.

Transgeniczne klony3 - organizmy, które mają wbudowany fragment obcego DNA w swój genom, i u których następuje ekspresja wbudowanych genów

Urodzone w USA sklonowane miniaturowe świnki dzięki genetycznej modyfikacji są dobrymi dawcami narządów do przeszczepu - informuje najnowsze "Science". Klonowania dokonali naukowcy z University of Missouri -Columbia i firmy Immerge BioTherapeutics Inc. Nie są to pierwsze sklonowane świnie, ale pierwsze, których wyłączono gen odpowiedzialny za odrzucenie ich narządów przez ludzki organizm. Dzięki temu ich narządy mogą być przeszczepione bez ryzyka niepowodzenia.
Na razie planowane jest zastosowanie świńskich organów w leczeniu cukrzycy u ludzi - aby otrzymać i przeszczepić komórki trzustki wytwarzające insulinę. Świńskie organy mogłyby dać szansę na przeszczep tysiącom ludzi, którzy umierają przedwcześnie z powodu uszkodzenia ważnych narządów. Na przykład serce świni jest tej samej wielkości, co u człowieka. Ludzkie narządy są trudno dostępne - pochodzą od przedwcześnie zmarłych, młodych osób.
Jednak wciąż wielu specjalistów sprzeciwia się przeszczepianiu organów od zwierząt, obawiając się nowych rodzajów chorób wywołanych na przykład przez typowe dla świń wirusy.

24 krowy, które są efektem sklonowania przez zajmującą się tym firmę w USA i które osiągnęły dorosły wiek, wykazują wszelkie oznaki normalności - twierdzą naukowcy, którzy je stworzyli i wyhodowali. Według raportu przygotowanego do publikacji w periodyku "Science" i streszczonego w piątek w prasie amerykańskiej, krowy sklonowane przez uczonych z Advanced Cell Technology w Worcester w stanie Massachussets przeszły pozytywnie wszelkie testy medyczne, mają zdolność reprodukcji i nie wykazują wad genetycznych. Przedstawione ustalenia zdają się przeczyć dotychczasowym twierdzeniom naukowców, którzy zeznając na wiosnę przed komisją Kongresu utrzymywali, że sklonowane zwierzęta mają mnóstwo wad wrodzonych. Ich zdaniem, ryzyko wad genetycznych to także jeden z powodów, dlaczego nie należy zezwolić na klonowanie ludzi.
Naukowcy z Advanced Cell Technology pod kierunkiem dra Roberta P. Lanzy stworzyli przez klonowanie 500 embrionów krów, z czego tylko 30 przetrwało do chwili urodzenia, a 24 przeżyły do wieku dorosłego.
Przenieśli oni komórki z tkanki skórnej płodów cieląt do pozbawionych materiału genetycznego komórek jajowych krów. Powstałe z jaj embriony, rozwijające się według instrukcji genetycznych "podyktowanych" z komórek skórnych, zostały następnie przeszczepione krowom, które służyły jako matki zastępcze.

Ludzie

Klonowanie daje wiele innych możliwości. Jedną z nich jest tworzenie genetycznie zmodyfikowanych narządów zwierzęcych nadających się na przeszczepy dla ludzi. Obecnie umierają rokrocznie tysiące pacjentów, którzy oczekują na transplantację serca, wątroby czy nerki. Narząd pochodzący od świni przeszczepiony człowiekowi zostanie szybko zniszczony przez ?super silną" reakcję immunologiczną3. Jest ona wywoływana przez białka znajdujące się na powierzchni komórek świni po uprzednim zmodyfikowaniu ich przez enzym zwany ?transferazą agalaktozylu?. To pozwala sądzić, że przeszczep narządu genetycznie zmienionej świni pozbawionej tego enzymu byłby tolerowany, jeśli lekarze dodatkowo podawaliby pacjentom leki działające hamująco na inne, mniej nasilone reakcje immunologiczne. W mleku owiec znajdują się proteiny zwalczające pewną odmianę raka.

Reakcje immunologiczne3 - wszelkie reakcje żywego organizmu wynikające z kontaktu układu immunologicznego z antygenem
Opracowanie techniki klonowania ma też znaczenie w biotechnologii. Pozwala na stworzenie stada hodowlanego z umiejętnie dobrych osobników. Prawdopodobnie mało, kto zdaje sobie sprawę, ile ras zwierząt gospodarskich, takich jak bydło, konie, owce, świnie i kozy, już wyginęło lub jest zagrożonych wymarciem. Według listy zagrożonych zwierząt spośród 1433 ras zwierząt gospodarskich, których liczebność populacji jest znana, 390 czyli 27%, jest zagrożone wyginięciem. Dzięki klonowaniu być może uda się wskrzesić także niektóre już wymarłe gatunki i podgatunki, zwłaszcza tych ginących ssaków, które trudno rozmnażają się w ogrodach zoologicznych. Prawdopodobnie w ten sposób uda się zachować je do chwili odtworzenia ich naturalnych środowisk u przeprowadzenia skutecznej reprodukcji. Najistotniejszą zaletą klonowania jest umożliwienie naukowcom wprowadzenie genów do puli genowej gatunków, które liczą już niewiele osobników.
Inną obiecującą dziedziną jest bardzo szybkie otrzymywanie dużych zwierząt z defektami genetycznymi naśladującymi ludzkie choroby, takie jak mukowiscydoza4. Choć prace prowadzone na myszach dostarczyły pewnych informacji, ich związane z "mukowiscydozą" geny znacznie różnią się od ludzkich. Uważa się, że owce będą bardziej przydatne w badaniach tego schorzenia, gdyż ich płuca są budową bardziej zbliżone do ludzkich. Co więcej, ponieważ owce żyją przez wiele lat, naukowcy mogą oceniać długoterminowe efekty terapii. Tworzenie zwierząt z uszkodzeniami genetycznymi stwarza problemy natury etycznej. Wydaje się jednak jasne, że społeczeństwo na ogół popiera badania na zwierzętach pod warunkiem, że prace dotyczą poważnej choroby i dba się, by stworzenia te niepotrzebnie nie cierpiały.
Zwierzęta z precyzyjnie zaaranżowaną konstytucją genetyczną można by także wykorzystać w bezpośredni sposób, czyli w opartych na komórkach terapiach poważnych chorób, m.in. choroby Parkinsona, cukrzycy i dystrofii mięśniowej. Nie znamy obecnie w pełni skutecznego leczenia owych chorób. W każdym z tych schorzeń w wyniku patologicznego procesu zostają zniszczone specyficzne populacje komórek, które same nie mogą się naprawić ani odnowić. Dlatego też bada się kilka nowych metod, które pozwoliłyby na dostarczenie nowych komórek albo pobranych od pacjenta i następnie hodowanych, albo też ofiarowanych przez innych ludzi czy wyizolowanych ze zwierząt.
Aby były użyteczne, dostarczane komórki nie mogą przenosić chorób i powinny być dobrze dopasowane do fizjologii pacjenta. Każda wywołana przez nie reakcja immunologiczna musi zostać zahamowana. Sklonowane zwierzęta mające precyzyjne modyfikacje genetyczne, które maksymalnie zmniejszają reakcję ludzkiego układu odpornościowego, stanowiłyby bogate źródło nadających się do przeszczepów komórek. Odpowiednio zmienione zwierzęta produkowałyby nawet komórki o specjalnych właściwościach, choć każda modyfikacja wiąże się z ryzykiem wywołania silniejszej reakcji immunologicznej.
Dzięki klonowaniu dałoby się także stworzyć stada bydła bez genu białka prionu5, który sprawia, że zwierzęta te są podatne na zakażenie prionami, czynnikami powodującymi gąbczaste zapalenie mózgu u krów (BSE), tzw. chorobę wściekłych krów. Ponieważ wiele leków zawiera żelatynę lub inne produkty pochodzące od bydła, istnieją obawy, że priony z chorych zwierząt mogłyby zakażać pacjentów. Za pomocą klonowania dałoby się uzyskać stada, które pozbawione genu białka prionu byłyby źródłem składników do produkcji atestowanych, niezakażonych prionami leków. Metoda ta ograniczyłaby także transmisję chorób genetycznych.


Mukowiscydoza4 - jest chorobą genetycznie uwarunkowaną przekazaną przez rodziców.
Prion5 - cząsteczka białka, która nie zawiera kwasów nukleinowych, stanowiąca po przyjęciu nieprawidłowej struktury przestrzennej czynnik zakaźny wywołujący przewlekłe śmiertelne zwyrodnienie tkanki nerwowej mózgu.

Wielu naukowców pracuje obecnie nad terapiami, dzięki którym udałoby się uzupełnić lub zastąpić uszkodzone geny w komórkach. Jednakże nawet z powodzeniem leczeni nimi pacjenci nadal będą przekazywać takie geny swoim dzieciom.
Jeśli para zdecydowałaby się na stworzenie in vitro zarodka, który dałoby się wyleczyć dzięki zaawansowanej terapii genowej, to jądra uzyskane ze zmodyfikowanych komórek zarodka można by przenieść do komórki jajowej i w rezultacie urodziłyby się dzieci całkowicie zdrowe. Niektóre z obecnie rozważanych, najbardziej ambitnych projektów medycznych stwarzają szansę na produkcję uniwersalnych ludzkich komórek-dawców. Naukowcy wiedzą już, jak izolować z zarodków mysich znajdujących się na bardzo wczesnym etapie rozwoju niezróżnicowane komórki macierzyste, z których powstają wszystkie tkanki dojrzałego organizmu. Tego typu komórki daje się wyizolować także z innych gatunków zwierząt i prawdopodobnie człowiek nie stanowiłby tu wyjątku. Badacze uczą się, jak różnicować komórki macierzyste w hodowlach, prawdopodobnie, więc otrzymywanie odpowiednich komórek w celu naprawiania lub zastępowania uszkodzonych chorobą tkanek stanie się rzeczywistością.
Komórki macierzyste właściwie dobrane do danego pacjenta moglibyśmy uzyskać, tworząc zarodek metodą przeniesienia jądra komórkowego. Wykorzystuje się w tym celu jedną z komórek pacjenta jako dawcę oraz ludzką komórkę jajową jako biorcę. Zarodkowi pozwolono by rozwijać się tylko do stadium, w którym dałoby się wyizolować z niego, a następnie hodować komórki macierzyste (ludzkie komórki macierzyste uzyskano już w listopadzie ubiegłego roku). Na tym etapie rozwoju ma on tylko kilkaset komórek, które nie rozpoczęły jeszcze procesu różnicowania. Co najważniejsze, ponieważ nie zaczął się również rozwój układu nerwowego, zarodek w żaden sposób nie jest w stanie odczuwać bólu czy też odbierać bodźców z otoczenia. Komórki pochodzące od zarodka można by wykorzystać do leczenia wielu poważnych chorób powstałych w wyniku uszkodzenia komórek, prawdopodobnie AIDS, choroby Parkinsona, dystrofii mięśniowej i cukrzycy. Scenariusze obejmujące hodowanie ludzkich zarodków po to, by uzyskać z nich komórki, są dla wielu osób bardzo niepokojące, ponieważ zarodki te stałyby się przecież ludźmi. Należy szanować poglądy tych, którzy uważają, że życie stanowi świętość już od poczęcia, ale chciałbym też przedstawić odmienny punkt widzenia. Zarodek jest skupiskiem komórek, które zaczyna cokolwiek odczuwać dopiero na znacznie późniejszym etapie rozwoju, tak, więc nie jest jeszcze osobą. W Wielkiej Brytanii Human Genetics Advisory Commission rozpoczęła poważną dyskusję ze społeczeństwem, która pozwoli ocenić jego stosunek do takiego zastosowania klonowania. Stworzenie zarodka w celu leczenia konkretnego pacjenta pewnie będzie kosztowne, tak więc bardziej praktyczne okaże się przypuszczalnie wyprodukowanie stałych, stabilnych linii ludzkich pierwotnych komórek zarodkowych ze sklonowanych zarodków. Komórki te można by pobudzić do różnicowania zależnie od potrzeby. Po implantacji wprawdzie nie byłyby one idealnie dopasowane pod względem genetycznym do pacjenta, ale przypuszczalnie dawałoby się kontrolować jego reakcję immunologiczną. Na dłuższą metę naukowcy mogliby opracować metody produkcji genetycznie dopasowanych do chorego komórek macierzystych uwzględniające bezpośrednie ich ?odróżnicowanie", odstępując tym samym od metod, w których wykorzystywano zarodki.

Pomimo tych wielu zalet klonowanie już zostało zabronione w wielu krajach. Jednym z powodów takiej decyzji może być to, że jak przestrzegają naukowcy wytworzenie większej ilości osobników zachwiałoby ideę różnorodności genetycznej osobników w przyrodzie. Jednak weźmy pod uwagę, że to byłoby problemem jedynie wówczas, gdy zachodziłoby na skalę masową, co jest niemożliwe obecnie ( i nie będzie możliwe przez najbliższe parę lat) ze względu na wysokie koszty. Głównym argumentem przeciwników klonowania jest to, że jak głoszą oficjalne publikacje nie ma fizycznego problemu sklonować człowieka. Czy mamy prawo ingerować w dzieło stworzenia człowieka, manipulacji jego cechami w celu wytworzenia kopii? Religia i moralność zapewne zabrania nam tego.
Niemniej jednak wydaje się jasne, że klonowanie z hodowanych komórek będzie stwarzać istotne możliwości dla medycyny. Przewidywania dotyczące nowych technologii są zwykle błędne: stosunek społeczeństwa do różnych rzeczy się zmienia, zdarzają się również nieoczekiwane odkrycia. Czas pokaże, co się wydarzy. Naukowcy zaś zajmujący się możliwościami klonowania mają przed sobą jeszcze dużo pracy.
Niespełna kilkanaście miesięcy temu świat obiegła wiadomość, że amerykańska firma Advanced Cell Technology po raz pierwszy użyła sklonowanego ludzkiego zarodka, do stworzenia grupy komórek macierzystych potrzebnych do leczenia ludzi. Jednak ta jakże krzepiąca informacja rozpętała dyskusję nad etycznymi aspektami tego niesamowitego osiągnięcia. Kościół jest zdania, iż dogmaty zostały naruszone i potępia ten proceder, ponieważ nie wolno powoływać do życia człowieka po to, aby go zabić dla dobra innego. Jednak są ludzie, którzy uważają, że dzięki temu mogą przeżyć, oni lub ich bliscy. Czy bezdzietne pary, dla których ta metoda może okazać się jedyną skuteczną, umożliwiającą macierzyństwo, poprą stanowisko kościoła? A może przeciwników tej metody należy szukać wśród chorych na raka?
Jednak z drugiej strony takie ?zabawy? ludzkim kodem genetycznym mogą w przyszłości doprowadzić do tragedii. Już podczas odbywającej się w sierpniu tego roku w Waszyngtonie konferencji poświęconej klonowaniu ludzi, troje naukowców ogłosiło, że zamierzają w najbliższych latach sklonować człowieka. Nie możemy podważać faktu, że sklonowanie ludzkiego zarodka w celach terapeutycznych jest niewątpliwym osiągnięciem współczesnej medycyny. Ale czy moralnie jest to usprawiedliwione?
Ja osobiście widzę w tym wydarzeniu spore nadzieje, gdyż jest to przede wszystkim szansa na polepszenie jakości życia ludzi ciężko chorych. Powinniśmy nauczyć się rozgraniczać podejmowanie działań naukowych, które mają za cel pogłębienie naszej wiedzy o świecie od ocen etycznych. W Polsce, kraju konserwatywnym, nadużywamy patrzenia na wszystko przez pryzmat moralności. Każde zjawisko widzimy jako dobre lub złe. A przecież mówienie o klonowaniu w takich kategoriach jest bezzasadne. Mamy przecież w tym przypadku do czynienia z dążeniem naukowców do poznania świata i wykorzystania ich wiedzy w pozytywy sposób.