George Seidel
Je tomu už 20 let, co vědci ve Skotsku řekli světu o ovci Dolly, první savec úspěšně klonovaný z dospělé tělesné buňky. Zvláštní na Dolly bylo to, že její „rodiče“ byly ve skutečnosti jedinou buňkou pocházející z prsní tkáně dospělé ovce. Dolly byla přesnou genetickou kopií té ovce – klonu.
Dolly zachytila představivost lidí, ale ti z nás v této oblasti ji viděli přicházet prostřednictvím předchozího výzkumu. „Pracuji s embryi savců již více než 40 let, přičemž některé práce v mé laboratoři se konkrétně zaměřují na různé metody klonování skotu a dalších druhů hospodářských zvířat. Ve skutečnosti jeden ze spoluautorů článku oznamujícího Dolly pracoval v naší laboratoři tři roky před odjezdem do Skotska, aby pomohl vytvořit slavný klon.
Dolly byl důležitý milník, který inspiroval vědce k dalšímu zdokonalování technologie klonování a k hledání nových konceptů ve výzkumu kmenových buněk. Endgame nikdy nebyl míněn být armádami geneticky identických hospodářských zvířat: Vědci spíše pokračují v zdokonalování technik a jejich kombinování s jinými metodami, aby přeplnili tradiční metody chovu zvířat a získali přehled o stárnutí a nemocích.
Ne obvyklá sperma + Vejce
Dolly byla naprosto normální ovce, která se stala matkou mnoha normálních jehňat. Dožila se šesti a půl roku, kdy byla nakonec potlačena poté, co se její stádo rozšířilo nakažlivou chorobou infikující klonované a normálně rozmnožované ovce. Její život nebyl neobvyklý; právě její původ ji učinil jedinečnou.
Před desítkami let experimentů, které vedly k Dolly, se předpokládalo, že normální zvířata lze vyprodukovat pouze oplodněním vajíčka sperma. Takhle věci přirozeně fungují. Tyto zárodečné buňky jsou jediné v těle, u nichž je jejich genetický materiál neuspořádaný a v polovičním množství oproti všem ostatním druhům buněk. Takto, když se tyto takzvané haploidní buňky spojí v při oplodnění produkují jednu buňku s úplným doplňkem DNA. Buňka je spojena dohromady a nazývá se diploidní, a to dvakrát nebo dvakrát. Dvě poloviny tvoří celek.
Část této stránky je v této zkušenosti není k dispozici. Chcete-li získat lepší zážitek, klikněte sem.
Od tohoto okamžiku mají téměř všechny buňky v těle stejnou genetickou výbavu. Když jednobuněčné embryo duplikuje svou genetickou materiál, obě buňky nyní dvoubuněčného embrya jsou geneticky identické. Když zase duplikují svůj genetický materiál, každá buňka ve stádiu čtyř buněk je geneticky identická. Tento vzorec pokračuje tak, že každý z bilionů buněk v dospělý je geneticky úplně stejný – ať už je to v plicích, v kosti nebo v krvi.
Naproti tomu Dolly byla produkována takzvaným jaderným přenosem somatických buněk. V tomto procesu vědci odstraňují genetický materiál z vajíčka a nahrazují jej jádrem nějaké jiné tělesné buňky. Výsledné vejce se stává továrnou na produkci embrya, které se vyvine do potomka. Na obrázku nejsou žádné spermie; namísto poloviny genetického materiálu pocházejícího ze spermií a poloviny z vajíčka, vše pochází z jedné buňky. Je to diploidní od začátku.
Dlouhá výzkumná cesta vedla k Dolly
Dolly bylo vyvrcholením stovek klonovacích experimentů, které například ukázaly, že diploidní embryonální a fetální buňky mohou být rodiče potomků. Neexistoval však způsob, jak snadno poznat všechny vlastnosti zvířete, které by vyplynuly z klonovaného embrya nebo plodu. Vědci mohli zmrazit několik buněk 16buněčného embrya, zatímco pokračovali v produkci klonů z ostatní buňky; pokud bylo vyprodukováno žádoucí zvíře, mohli rozmrazit zmrazené buňky a vytvořit více kopií. To však bylo nepraktické kvůli nízké míře úspěšnosti.
Dolly prokázala, že lze použít i dospělé somatické buňky jako rodiče. Dalo by se tedy poznat vlastnosti klonovaného zvířete.
Podle mých výpočtů byla Dolly jediným úspěchem z 277 pokusů o jaderný přenos somatických buněk. Někdy proces klonování jaderným přenosem somatických buněk stále produkuje abnormální embrya, z nichž většina umírá oces se výrazně zlepšil, takže úspěšnost je nyní více než 10 procent; je velmi variabilní, v závislosti na použitém typu buňky a druhu.
Více než 10 různých typů buněk bylo úspěšně použito jako „rodičů“ pro klonování. V dnešní době se většina klonování provádí pomocí buněk získané biopsií kůže.
Více než geny mohou ovlivnit klon
Genetika je jen částí příběhu. I když jsou klony geneticky identické, jejich fenotypy – vlastnosti, které vyjadřují – budou být odlišný.Je to jako přirozeně se vyskytující identická dvojčata: Sdílejí všechny své geny, ale nejsou si úplně totožní, zvláště pokud jsou chováni v různých podmínkách.
Prostředí hraje u některých charakteristik obrovskou roli. Dostupnost jídla může ovlivnit váhu. Nemoci mohou zastavit růst. Tyto druhy vlivu na životní styl, výživu nebo nemoci mohou ovlivnit, které geny se u jednotlivce zapínají a vypínají; tyto se nazývají epigenetické účinky. Přestože veškerý genetický materiál může být stejný ve dvou identických klonech, nemusí exprimovat všechny stejné geny.
Zvažte postup klonování vítězných dostihových koní. Klony vítězů někdy také zvítězí – ale většinou tomu tak není. Je to proto, že vítězové jsou odlehlé hodnoty; potřebují správnou genetiku, ale také správnou epigenetiku a správné prostředí, aby dosáhli tohoto vítězného potenciálu. například nelze nikdy přesně duplikovat podmínky dělohy, které vítězný dostihový kůň zažil, když se jednalo o vyvíjející se plod. Klonování šampionů tedy obvykle vede ke zklamání. Na druhou stranu klonování hřebce, který zplodí vysoký podíl dostihových koní, bude velmi spolehlivě v klonu, který podobně zplodí vítěze. Jedná se spíše o genetickou než fenotypovou situaci.
Přestože je genetika spolehlivá, existují některé aspekty klonovacího postupu, které znamenají, že epigenetika a prostředí jsou neoptimální. Například spermie mají elegantní způsoby, jak aktivovat vajíčka, která oplodní, a pokud nebudou aktivována správně, zemřou; při klonování se aktivace obvykle provádí silným elektrickým šokem. kroky klonování a následného embryonálního vývoje se provádějí ve zkumavkách v inkubátorech. Tyto podmínky nejsou dokonalou náhražkou ženského reprodukčního traktu, kde obvykle dochází k oplodnění a časnému embryonálnímu vývoji.
Někdy se abnormální plody vyvinou do termínu, což vede k abnormalitám při narození. Nejvýraznější abnormální fenotyp některých klonů se nazývá „syndrom velkých potomků“, kdy jsou telata nebo jehňata o 30 nebo 40 procent větší než obvykle, což vede k obtížnému porodu. Problémy pramení z abnormální placenty. Při narození jsou tyto klony geneticky normální, ale jsou příliš velké a bývají hyperinzulinemické a hypoglykemické. (Podmínky se časem normalizují, jakmile potomci již nejsou ovlivňováni abnormální placentou.)
Nedávná vylepšení postupů klonování tyto abnormality, které se také vyskytují při přirozené reprodukci, výrazně snížily, ale s mnohem nižším výskytem .
Pokračování v klonování
U téměř dvou desítek druhů bylo vyprodukováno mnoho tisíc klonovaných savců. Velmi málo z nich se týká praktických aplikací, jako je klonování slavného Angusova býka jménem Final Answer (který nedávno zemřel ve stáří) za účelem produkce kvalitnějšího skotu prostřednictvím spermatu jeho klonu.
Část této stránky není v tomto prostředí k dispozici. Chcete-li získat bohatší prostředí, klikněte sem.
Ale prostředí klonovacího výzkumu se rychle mění. Hnací síla výroby Dolly nebyla k produkci geneticky identických zvířat. Vědci spíše chtějí kombinovat klonovací techniky s jinými metodami, aby mohli účinně měnit zvířata geneticky – mnohem rychleji než tradiční metody chovu zvířat, jejichž změny v populacích druhů, jako je skot, trvají desetiletí.
Jedním nedávným příkladem je zavedení polledovaného (bez rohů) genu do mléčného skotu, čímž se eliminuje nutnost bolestivého procesu odrohování. Ještě výraznější aplikací byla produkce kmene prasat, která nemohou být infikována velmi conta slavný a oslabující virus PRRS. Vědci dokonce vyrobili dobytek, který nemůže vyvinout nemoc šílených krav. U každého z těchto postupů je jaderná transplantace somatických buněk podstatnou součástí procesu.
Nejcennějším přínosem těchto experimentů s jadernou transplantací somatických buněk byly dosud získané vědecké informace a poznatky. „Zlepšili naše chápání normálního a abnormálního embryonálního vývoje, včetně aspektů stárnutí atd. Tyto informace již pomáhají snižovat vrozené vady, zlepšují metody obcházení neplodnosti, vyvíjejí nástroje pro boj s určitými druhy rakoviny a dokonce snižují některé negativní důsledky stárnutí – u hospodářských zvířat a dokonce iu lidí. Dvě desetiletí od Dolly se důležité aplikace stále vyvíjejí.
Tento článek napsal George Seidel, profesor biomedicínských věd, Colorado State University, pro The Conversation. byl znovu publikován se svolením.