George Seidel
Skotlannin tiedemiehet ovat kertoneet maailmalle lampaista Dollysta, ensimmäisestä nisäkäs onnistuneesti kloonattu aikuisen kehon solusta. Dollysta oli erityistä, että hänen ”vanhempansa” olivat itse asiassa yksi solu, joka oli peräisin aikuisen uuhen rintakudoksesta. Dolly oli tarkka lampaiden geneettinen kopio – klooni.
Dolly vangitsi ihmisten mielikuvituksen, mutta ne meistä kentällä olivat nähneet hänen tulevan aikaisempien tutkimusten kautta. Olen työskennellyt nisäkäsalkioiden kanssa yli 40 vuoden ajan, ja osa laboratoriossani keskittyi erityisesti karjan ja muiden karjalajien kloonauksen eri menetelmiin. Itse asiassa yksi Dollya julkaisevan lehden avustajista työskenteli laboratoriossamme kolme vuotta ennen lähtöä Skotlantiin auttamaan kuuluisan kloonin luomisessa.
Dolly oli tärkeä virstanpylväs, joka inspiroi tutkijoita jatkamaan kloonaustekniikan parantamista ja etsimään uusia käsitteitä kantasolututkimuksessa. Loppupeliä ei koskaan tarkoitettu olla armeijoita geneettisesti identtisistä karjoista: Pikemminkin tutkijat jatkavat tekniikoiden hienosäätöä ja yhdistävät niitä muihin menetelmiin turboahdettaessa perinteisiä eläinten kasvatusmenetelmiä sekä saamaan tietoa ikääntymisestä ja sairauksista.
Ei tavallista siittiöitä + Muna
Dolly oli täysin normaali lammas, josta tuli monien normaalien karitsojen äiti. Hän eli kuusi ja puoli vuotta, jolloin hänet lopulta pudotettiin, kun lauma levitti tarttuvaa tautia , tartuttamalla kloonattuja ja normaalisti lisääntyviä lampaita. Hänen elämänsä ei ollut epätavallista; hänen alkuperänsä teki hänestä ainutlaatuisen.
Ennen vuosikymmeniä kestäneitä kokeita, jotka johtivat Dollyyn, ajateltiin, että normaaleja eläimiä voidaan tuottaa vain hedelmöittämällä muna sperma. Näin asiat luonnollisesti toimivat. Nämä sukusolut ovat ainoita kehossa, joiden geneettinen materiaali sekoittuu ja puolet kaikentyyppisistä soluista. Silloin kun nämä niin kutsutut haploidit solut kohtaavat hedelmöityksen aikana ne tuottavat yhden solun täydellä DNA-komplementilla. Yhdistettynä solua kutsutaan diploidiksi kahdesti tai kaksinkertaiseksi. Kaksi puolikasta muodostaa kokonaisuuden.
Osa tästä sivusta on ei ole käytettävissä tässä kokemuksessa. Saat rikkaamman kokemuksen napsauttamalla tätä.
Siitä hetkestä eteenpäin lähes kaikilla kehon soluilla on sama geneettinen rakenne. Kun yksisoluinen alkio kopioi geneettisen materiaalin, nyt kaksisoluisen alkion molemmat solut ovat geneettisesti identtisiä. Kun ne puolestaan kopioivat geneettistä materiaaliaan, jokainen solu nelisoluvaiheessa on geneettisesti identtinen. Tämä malli jatkuu niin, että jokainen biljoona solu aikuinen on geneettisesti täsmälleen sama – onko se keuhkossa, luussa tai veressä.
Sitä vastoin Dollya tuotti somaattisten solujen ydinsiirto. Tässä prosessissa tutkijat poistavat geneettisen materiaalin munasta ja korvaavat sen jonkin muun kehon solun ytimellä. Tuloksena olevasta munasta tulee tehdas alkion tuottamiseksi, josta kehittyy jälkeläinen. Siittiöitä ei ole kuvassa; puolet siittiöstä ja puolestaan munasta peräisin olevasta geneettisestä materiaalista, se kaikki tulee yhdestä solusta. Se on diploidi alusta alkaen.
Pitkä tutkimuspolku johti Dollyyn
Dolly oli huipentuma satoihin kloonauskokeisiin, jotka esimerkiksi osoittivat, että diploidit alkion- ja sikiösolut voisivat olla jälkeläisten vanhemmat. Mutta ei ollut mitään tapaa helposti tietää kaikki eläimen ominaisuudet, jotka johtuivat kloonatusta alkiosta tai sikiöstä. Tutkijat pystyivät jäädyttämään muutaman 16-soluisen alkion soluista samalla, kun he jatkoivat kloonien tuottamista. muut solut; jos tuotettaisiin haluttu eläin, ne voisivat sulattaa jäädytetyt solut ja tehdä enemmän kopioita. Mutta tämä oli epäkäytännöllistä alhaisen onnistumisasteen vuoksi.
Dolly osoitti, että aikuisia somaattisia soluja voidaan käyttää myös vanhemmat. Siten voitaisiin tietää kloonatun eläimen ominaisuudet.
Laskelmieni mukaan Dolly oli yksittäinen menestys 277 yrityksestä somaattisen solun ydinsiirrossa. Joskus kloonausprosessi somaattisten solujen ydinsiirrolla tuottaa edelleen epänormaaleja alkioita, joista suurin osa kuolee, mutta pr ocess on parantunut huomattavasti, joten onnistumisaste on nyt enemmän kuin 10 prosenttia; se on kuitenkin erittäin vaihteleva käytetyn solutyypin ja lajin mukaan.
Yli 10 erilaista solutyyppiä on käytetty onnistuneesti ”vanhempina” kloonauksessa. Nykyään suurin osa kloonauksesta tapahtuu soluilla saatu biopsioimalla iho.
Enemmän kuin geenit voivat vaikuttaa klooniin
Genetiikka on vain osa tarinaa. Vaikka kloonit ovat geneettisesti identtisiä, niiden fenotyypit – niiden ilmaisemat ominaisuudet – vaikuttavat ole erilainen.Se on kuin luonnossa esiintyvät identtiset kaksoset: He jakavat kaikki geeninsä, mutta eivät oikeastaan ole samanlaisia, varsinkin jos niitä kasvatetaan eri olosuhteissa.
Ympäristöllä on valtava rooli joillekin ominaisuuksille. Ruoan saatavuus voi vaikuttaa painoon. Sairaudet voivat hidastaa kasvua. Tämäntyyppiset elämäntavat, ravitsemus tai sairaudet voivat vaikuttaa siihen, mitkä geenit kytketään päälle tai pois päältä yksilössä näitä kutsutaan epigeneettisiksi vaikutuksiksi. Vaikka kaikki geneettiset materiaalit saattavat olla samanlaisia kahdessa identtisessä kloonissa, ne eivät välttämättä ilmentää kaikkia samoja geenejä.
Harkitse voittavien kilpahevosten kloonausta. Voittajien kloonit ovat toisinaan myös voittajia – mutta useimmiten he eivät ole. Tämä johtuu siitä, että voittajat ovat ylivoimaisia; heillä on oltava oikea genetiikka, mutta myös oikea epigenetika ja oikea ympäristö, jotta saavutetaan tämä voittopotentiaali. Esimerkiksi koskaan ei voida kopioida täsmällisesti kohdun olosuhteita, jotka voittanut kilpahevonen koki, kun se oli kehittyvä sikiö. Näin ollen mestareiden kloonaus johtaa yleensä pettymykseen. Toisaalta ori, joka tarvitsee suuren määrän kilpailussa voittaneita hevosia, kloonataan hyvin luotettavasti kloonissa, joka samalla tavoin voittaa voittajia. Tämä on pikemminkin geneettinen kuin fenotyyppinen tilanne.
Vaikka genetiikka on luotettavaa, kloonausprosessissa on näkökohtia, jotka tarkoittavat, että epigenetika ja ympäristö eivät ole optimaalisia. Esimerkiksi siittiöillä on tyylikkäitä tapoja aktivoida hedelmöitetyt munasolut, jotka kuolevat, ellei niitä aktivoida kunnolla; kloonaamalla aktivoituminen tapahtuu yleensä voimakkaalla sähköiskulla. kloonauksen ja sen jälkeisen alkionkehityksen vaiheet tehdään koeputkissa inkubaattoreissa. Nämä olosuhteet eivät ole täydellisiä korvikkeita naispuoliselle lisääntymisalueelle, jossa hedelmöitys ja varhainen alkion kehitys normaalisti tapahtuu.
Joskus epänormaalit sikiöt kehittyvät ajan myötä, mikä johtaa poikkeavuuksiin syntymän yhteydessä. Joidenkin kloonien silmiinpistävintä epänormaalia fenotyyppiä kutsutaan ”suurten jälkeläisten oireyhtymäksi”, jossa vasikat tai karitsat ovat 30 tai 40 prosenttia normaalia suurempia, mikä johtaa vaikeisiin syntymiin. Ongelmat johtuvat epänormaalista istukasta. Syntyessään nämä kloonit ovat geneettisesti normaaleja, mutta ovat liian suuria ja yleensä hyperinsulinemisia ja hypoglykemisiä. (Olosuhteet normalisoituvat ajan myötä, kun epänormaali istukka ei enää vaikuta jälkeläisiin.)
Viimeaikaiset parannukset kloonausmenetelmissä ovat vähentäneet huomattavasti näitä poikkeavuuksia, joita esiintyy myös luonnollisen lisääntymisen yhteydessä, mutta paljon harvemmin .
Jatkamalla kloonaamista eteenpäin
Monia tuhansia kloonattuja nisäkkäitä on tuotettu lähes kahdessa kymmenessä lajissa. Hyvin harvat näistä koskevat käytännön sovelluksia, kuten kuuluisan lopullisen vastauksen (viime aikoina kuolleen) angus-härän kloonaamista tuottamaan enemmän korkealaatuisia karjaa klooninspermansa kautta.
Osa tästä sivusta ei ole käytettävissä tässä kokemuksessa. Saat rikkaamman kokemuksen napsauttamalla tätä.
Mutta kloonaustutkimusympäristö muuttuu nopeasti. Dollyn tuotannon liikkeellepaneva voima ei ollut Pikemminkin tutkijat haluavat yhdistää kloonaustekniikat muihin menetelmiin, jotta eläimet voidaan muuttaa tehokkaasti geneettisesti – paljon nopeammin kuin perinteiset eläintuotantomenetelmät, joiden muuttaminen karjalajien populaatioissa kestää vuosikymmeniä.
Yksi viimeaikainen esimerkki on kysytyn (ei sarvea sisältävän) geenin tuominen lypsykarjaan, jolloin tuskallisen kuorintaprosessin tarve on poistettu. Vielä silmiinpistävin sovellus on ollut tuottaa sikakanta, joka ei kykene saamaan tartunnan hyvin conta vakava ja heikentävä PRRS-virus. Tutkijat ovat jopa tehneet karjaa, jotka eivät voi kehittää hullun lehmän tautia. Jokaisessa näistä toimenpiteistä somaattisten solujen ydinsiirto on olennainen osa prosessia.
Tähän mennessä näiden somaattisten solujen ydinsiirtokokeiden arvokkain panos on ollut saatu tieteellinen tieto ja oivallukset. Ne ovat parantaneet ymmärrystä normaalista ja epänormaalista alkionkehityksestä, mukaan lukien ikääntyminen ja paljon muuta. Tämä tieto auttaa jo vähentämään syntymävikoja, parantamaan menetelmiä hedelmättömyyden kiertämiseksi, kehittämään työkaluja tiettyjen syöpien torjumiseksi ja jopa vähentämään joitain kielteisiä seurauksia. ikääntymisestä – karjassa ja jopa ihmisissä. Kaksi vuosikymmentä Dollysta lähtien tärkeät sovellukset ovat edelleen kehittymässä.
Tämän artikkelin kirjoitti George Seidel, Coloradon osavaltion yliopiston biolääketieteen professori The Conversation -lehdelle. on julkaistu uudelleen luvalla.