조지 자이 델 저
스코틀랜드의 과학자들이 세계에 처음으로 양 돌리에 대해 이야기 한 지 20 년이 지났습니다. 포유류는 성체 세포에서 성공적으로 복제되었습니다. Dolly의 특별한 점은 그녀의 ‘부모’가 실제로 성체 암양의 유선 조직에서 유래 한 단일 세포라는 점입니다. Dolly는 그 양의 정확한 유전 적 사본 인 복제품이었습니다.
Dolly는 사람들의 상상력을 사로 잡았지만 현장의 우리는 그녀가 이전 연구를 통해 오는 것을 목격했습니다. 저는 40 년 넘게 포유류 배아와 함께 일해 왔으며, 제 실험실에서 특히 소와 다른 가축 종을 복제하는 다양한 방법에 초점을 맞추고 있습니다. 실제로 Dolly를 발표 한 논문의 공동 저자 중 한 명이 우리 실험실에서 3 년 동안 일했습니다. 유명한 클론을 만들기 위해 스코틀랜드에 가기 몇 년 전.
Dolly는 과학자들이 복제 기술을 계속 개선하고 줄기 세포 연구에서 새로운 개념을 추구하도록 고무하는 중요한 이정표였습니다. 유 전적으로 동일한 가축의 군대가되는 것 : 오히려 연구자들은 계속해서 기술을 개선하고 다른 방법과 결합하여 전통적인 동물 사육 방법을 강화하고 노화와 질병에 대한 통찰력을 얻습니다.
Not the Usual Sperm + 에그
돌리는 완벽하게 정상적인 양으로 수많은 양의 어미가되었고, 6 년 반까지 살다가 양떼에 전염병이 퍼져 결국 쓰러졌습니다. , 복제 된 양과 일반적으로 번식 된 양을 모두 감염시킵니다. 그녀의 삶은 특이한 것이 아니 었습니다. 그녀를 독특하게 만든 것은 그녀의 기원입니다.
돌리로 이어진 수십 년의 실험 이전에는 정상적인 동물은 알을 수정해야만 생산할 수 있다고 생각했습니다. 정자. 이것이 자연적으로 작동하는 방식입니다.이 배아 세포는 유전 물질이 모두 뒤섞이고 다른 모든 종류의 세포 양의 절반이되는 신체의 유일한 것입니다. 이렇게 소위 반수체 세포가 모일 때 수정은 DNA의 완전한 보완 물을 가진 하나의 세포를 생성합니다. 결합하면 세포를 2 배체라고하며, 두 배 또는 두 배입니다. 두 개의 절반이 전체를 만듭니다.
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그 순간부터 그 몸의 거의 모든 세포는 동일한 유전 적 구성을 갖습니다. 단세포 배아가 유전 적 구조를 복제하면 이제 2 세포 배아의 두 세포는 모두 유 전적으로 동일합니다. 두 세포가 유전 물질을 복제하면 4 세포 단계의 각 세포는 유 전적으로 동일합니다.이 패턴은 계속해서 성인은 “폐, 뼈 또는 혈액에 있든간에 유 전적으로 정확히 동일합니다.
반대로 돌리는 체세포 핵 이식이라고 불리는 것에 의해 생산되었습니다. 이 과정에서 연구원들은 난자에서 유전 물질을 제거하고 다른 신체 세포의 핵으로 대체합니다. 생성 된 알은 자손으로 발전하는 배아를 생산하는 공장이됩니다. 사진에는 정자가 없습니다. 유전 물질의 절반은 정자에서, 절반은 난자에서 나오는 것이 아니라 모두 단일 세포에서 나옵니다. 이것은 처음부터 2 배체입니다.
Dolly로 이어지는 긴 연구 경로
Dolly는 예를 들어 2 배체 배아 및 태아 세포가 다음과 같을 수 있음을 보여주는 수백 건의 복제 실험의 정점이었습니다. 그러나 복제 된 배아 나 태아의 결과로 동물의 모든 특성을 쉽게 알 수있는 방법이 없었습니다. 연구원들은 16 세포 배아의 세포 몇 개를 동결시키면서 다음으로부터 클론을 생산할 수있었습니다. 다른 세포; 원하는 동물이 생산되면 냉동 세포를 해동하여 더 많은 사본을 만들 수 있습니다. 그러나 성공률이 낮기 때문에 이것은 비현실적이었습니다.
Dolly는 성체 체세포도 다음과 같이 사용될 수 있음을 입증했습니다. 따라서 복제되는 동물의 특성을 알 수있었습니다.
내 계산에 따르면 Dolly는 체세포 핵 이식에 대한 277 번의 시도에서 단 한 번의 성공이었습니다. 때로는 체세포 핵 이식에 의한 복제 과정도있었습니다. 여전히 비정상적인 배아를 생성하고 대부분은 죽습니다. Ocess가 크게 향상되어 이제 성공률이 10 %에 가깝습니다. 하지만 사용 된 세포 유형과 종에 따라 매우 다양합니다.
10 개 이상의 다른 세포 유형이 복제를위한 “부모”로 성공적으로 사용되었습니다. 요즘 대부분의 복제는 세포를 사용하여 수행됩니다. 피부를 생검하여 얻을 수 있습니다.
유전자가 클론에 영향을 미칠 수있는 것 이상
유전학은 이야기의 일부일뿐입니다. 클론이 유 전적으로 동일하더라도 표현형 (그들이 표현하는 특성)은 다릅니다.그것은 자연적으로 발생하는 일란성 쌍둥이와 같습니다. 그들은 모든 유전자를 공유하지만, 특히 다른 환경에서 자란 경우에는 실제로 정확히 동일하지는 않습니다.
환경은 일부 특성에 큰 역할을합니다. 음식 가용성은 체중에 영향을 미칠 수 있습니다. 질병은 성장을 방해 할 수 있습니다. 이러한 종류의 생활 방식, 영양 또는 질병 영향은 개인에서 어떤 유전자가 켜지거나 꺼지는 지에 영향을 줄 수 있습니다. 이를 후성 유전 효과라고합니다. 두 개의 동일한 클론에서 모든 유전 물질이 동일하더라도 동일한 유전자를 모두 발현하지 않을 수 있습니다.
승리 한 경주마를 복제하는 방법을 고려합니다. 승자의 클론도 승자가 될 수 있지만 대부분의 경우 그렇지 않습니다. 승자는 이상치이기 때문입니다. 승자는 올바른 유전학뿐 아니라 승자 가능성에 도달 할 수있는 올바른 후성 유전학 및 환경도 필요하기 때문입니다. 예를 들어, 우승 한 경주마가 태아가 발달 할 때 경험 한 자궁 상태를 정확히 복제 할 수는 없습니다. 따라서 복제 챔피언은 대개 실망으로 이어집니다. 반면에 경주에서 우승 한 말의 높은 비율을 차지하는 종마를 복제하면 결과가 나타납니다. 유사하게 승자를 포부하는 클론에서 매우 안정적입니다. 이것은 표현형 상황이 아니라 유전 적 상황입니다.
유전학은 신뢰할 수 있지만 후성 유전학과 환경이 차선을 의미하는 복제 절차의 측면이 있습니다. 예를 들어, 정자는 수정 된 난자를 활성화시키는 우아한 방법을 가지고 있으며, 제대로 활성화되지 않으면 죽을 것입니다. 복제를 사용하면 일반적으로 강한 전기 충격에 의해 활성화됩니다. 복제 및 후속 배아 발달 단계는 인큐베이터의 테스트 튜브에서 수행됩니다. 이러한 조건은 수정과 초기 배아 발달이 일반적으로 발생하는 여성 생식 기관의 완벽한 대체물이 아닙니다.
때때로 비정상적인 태아가 만삭으로 발전하여 출생시 이상을 초래합니다. 일부 클론의 가장 눈에 띄는 비정상 표현형은 송아지 나 어린 양이 정상보다 30 ~ 40 % 더 커서 출산이 어려운 “대형 자손 증후군”이라고합니다. 문제는 비정상적인 태반에서 비롯됩니다. 출생시이 클론은 유 전적으로 정상이지만 지나치게 크며 고 인슐린 혈증 및 저혈당증 인 경향이 있습니다. (후손이 더 이상 비정상 태반의 영향을받지 않으면 시간이 지남에 따라 상태가 정상화됩니다.)
최근 복제 절차의 개선으로 이러한 이상이 크게 감소했으며 이는 자연 번식에서도 발생하지만 발병률은 훨씬 낮습니다. .
복제를 통한 계속
거의 24 종에서 수천 마리의 복제 포유류가 생산되었습니다. 이들 중 극소수는 그의 클론의 정자를 통해 더 높은 품질의 소를 생산하기 위해 Final Answer라는 이름의 유명한 앵거스 황소 (최근 노년에 사망)를 복제하는 것과 같은 실용적인 응용과 관련이 있습니다.
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하지만 복제 연구 환경은 빠르게 변화하고 있습니다. Dolly를 제작 한 원동력은 그렇지 않았습니다. 오히려 연구자들은 가축과 같은 종의 개체군을 변화시키는 데 수십 년이 걸리는 전통적인 동물 사육 방법보다 훨씬 빠르게 동물을 유 전적으로 효율적으로 변화시키기 위해 복제 기술과 다른 방법을 결합하기를 원합니다.
최근의 한 가지 예는 폴링 된 (뿔 없음) 유전자를 젖소에 도입하여 고통스러운 뿔 제거 과정의 필요성을 제거하는 것입니다. 훨씬 더 눈에 띄는 적용은에 감염 될 수없는 돼지 균주를 생산하는 것입니다. 매우 오염 경이롭고 쇠약 해지는 PRRS 바이러스. 연구자들은 광우병에 걸릴 수없는 소를 만들기까지했습니다. 이러한 각 절차에서 체세포 핵 이식은 과정의 필수 부분입니다.
현재까지 이러한 체세포 핵 이식 실험의 가장 가치있는 기여는 과학적 정보와 통찰력을 얻었습니다. 그들은 “노화 측면 등을 포함하여 정상 및 비정상 배아 발달에 대한 우리의 이해를 향상 시켰습니다.이 정보는 이미 선천적 결함을 줄이고, 불임을 피하는 방법을 개선하고, 특정 암과 싸우는 도구를 개발하고 심지어 부정적인 결과의 일부를 줄이는 데 도움이됩니다.” 돌리 이후 20 년이 지난 지금도 중요한 응용 프로그램이 계속 진화하고 있습니다.
이 기사는 The Conversation을 위해 콜로라도 주립 대학의 생물 의학 교수 인 George Seidel이 작성했습니다. 허가를 받아 다시 게시되었습니다.