Por George Seidel
Já se passaram 20 anos desde que cientistas na Escócia falaram ao mundo sobre a ovelha Dolly, a primeira mamífero clonado com sucesso de uma célula adulta do corpo. O que era especial sobre Dolly é que seus “pais” eram na verdade uma única célula originada do tecido mamário de uma ovelha adulta. Dolly era uma cópia genética exata dessa ovelha – um clone.
Dolly capturou a imaginação das pessoas, mas nós da área a vimos por meio de pesquisas anteriores. Eu tenho trabalhado com embriões de mamíferos por mais de 40 anos, com alguns trabalhos em meu laboratório focando especificamente em vários métodos de clonagem de gado e outras espécies de gado. Na verdade, um dos co-autores do artigo anunciando Dolly trabalhou em nosso laboratório por três anos antes de ir para a Escócia para ajudar a criar o famoso clone.
Dolly foi um marco importante, inspirando cientistas a continuar melhorando a tecnologia de clonagem, bem como a buscar novos conceitos na pesquisa de células-tronco. O jogo final nunca foi feito ser exércitos de gado geneticamente idêntico: em vez disso, os pesquisadores continuam a refinar as técnicas e combiná-las com outros métodos para turbinar os métodos tradicionais de criação de animais, bem como obter informações sobre envelhecimento e doenças.
Não o esperma + usual Egg
Dolly era uma ovelha perfeitamente normal que se tornou mãe de vários cordeiros normais. Ela viveu até seis anos e meio, quando acabou sendo sacrificada após uma doença contagiosa se espalhar por seu rebanho , infectando ovelhas clonadas e normalmente reproduzidas. Sua vida não era incomum; é sua origem que a tornou única.
Antes das décadas de experimentos que levaram a Dolly, pensava-se que animais normais só podiam ser produzidos pela fertilização de um ovo por um esperma. É assim que as coisas funcionam naturalmente. Essas células germinativas são as únicas no corpo que têm seu material genético todo misturado e na metade da quantidade de todos os outros tipos de células. Dessa forma, quando essas células chamadas haplóides se reúnem em fertilização, eles produzem uma célula com todo o complemento do DNA. Juntos, a célula é denominada diplóide, por duas vezes ou o dobro. Duas metades formam um todo.
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Desse momento em diante, quase todas as células desse corpo têm a mesma composição genética. Quando o embrião de uma célula duplica sua genética material, ambas as células do embrião agora com duas células são geneticamente idênticas. Quando elas, por sua vez, duplicam seu material genético, cada célula no estágio de quatro células é geneticamente idêntica. Esse padrão continua de modo que cada um dos trilhões de células em um adulto é geneticamente exatamente o mesmo – seja no pulmão, nos ossos ou no sangue.
Em contraste, Dolly foi produzida pelo que é chamado de transferência nuclear de células somáticas. Nesse processo, os pesquisadores removem o material genético de um ovo e o substituem pelo núcleo de alguma outra célula do corpo. O ovo resultante se torna uma fábrica para produzir um embrião que se desenvolve em uma prole. Nenhum espermatozóide está na foto; em vez de metade do material genético vindo de um espermatozóide e a outra metade de um óvulo, tudo vem de uma única célula. É diplóide desde o início.
Longo caminho de pesquisa levou a Dolly
Dolly foi o culminar de centenas de experimentos de clonagem que, por exemplo, mostraram que células embrionárias e fetais diplóides poderiam ser pais da prole. Mas não havia como saber facilmente todas as características do animal que resultariam de um embrião ou feto clonado. Os pesquisadores poderiam congelar algumas células de um embrião de 16 células, ao mesmo tempo em que produziriam clones a partir de as outras células; se um animal desejável fosse produzido, eles poderiam descongelar as células congeladas e fazer mais cópias. Mas isso era impraticável devido às baixas taxas de sucesso.
Dolly demonstrou que células somáticas adultas também poderiam ser usadas como pais. Assim, podiam-se conhecer as características do animal que está sendo clonado.
Pelos meus cálculos, Dolly foi o único sucesso de 277 tentativas de transferência nuclear de células somáticas. Às vezes, o processo de clonagem por transferência nuclear de células somáticas ainda produz embriões anormais, muitos dos quais morrem. ocess melhorou muito, então as taxas de sucesso agora estão em torno de 10%; é altamente variável, porém, dependendo do tipo de célula usado e da espécie.
Mais de 10 tipos de células diferentes foram usados com sucesso como “pais” para a clonagem. Atualmente, a maioria das clonagens é feita usando células obtidos por biópsia de pele.
Mais do que genes podem afetar um clone
A genética é apenas parte da história. Mesmo que os clones sejam geneticamente idênticos, seus fenótipos – as características que expressam – irão ser diferente.É como gêmeos idênticos que ocorrem naturalmente: eles compartilham todos os seus genes, mas não são exatamente iguais, especialmente se criados em ambientes diferentes.
O ambiente desempenha um papel importante para algumas características. A disponibilidade de alimentos pode influenciar o peso. As doenças podem retardar o crescimento. Esses tipos de estilo de vida, nutrição ou efeitos de doenças podem influenciar quais genes são ativados ou desativados em um indivíduo; estes são chamados de efeitos epigenéticos. Mesmo que todo o material genético possa ser o mesmo em dois clones idênticos, eles podem não expressar todos os mesmos genes.
Considere a prática de clonar cavalos de corrida vencedores. Às vezes, clones de vencedores também serão vencedores – mas na maioria das vezes não. Isso ocorre porque os vencedores são discrepantes; eles precisam ter a genética certa, mas também a epigenética certa e o ambiente certo para atingir esse potencial de vitória. Por exemplo, nunca se pode duplicar exatamente as condições uterinas que um cavalo de corrida vencedor experimentou quando era um feto em desenvolvimento. Assim, a clonagem de campeões geralmente leva à decepção. Por outro lado, a clonagem de um garanhão que gera uma alta proporção de cavalos vencedores de corridas resultará muito confiável em um clone que gera vencedores de maneira semelhante. Esta é uma situação genética, e não fenotípica.
Embora a genética seja confiável, há aspectos do procedimento de clonagem que significam que a epigenética e o ambiente são subótimos. Por exemplo, os espermatozoides têm maneiras elegantes de ativar os óvulos que fertilizam, que morrerão a menos que sejam ativados adequadamente; com a clonagem, a ativação geralmente é realizada por um forte choque elétrico. as etapas de clonagem e posterior desenvolvimento embrionário são realizadas em tubos de ensaio em incubadoras. Essas condições não são substitutos perfeitos para o trato reprodutivo feminino, onde a fertilização e o desenvolvimento embrionário inicial normalmente ocorrem.
Às vezes, fetos anormais se desenvolvem até o termo, resultando em anormalidades no nascimento. O fenótipo anormal mais marcante de alguns clones é denominado “síndrome da prole grande”, na qual bezerros ou cordeiros são 30 ou 40 por cento maiores do que o normal, resultando em parto difícil. Os problemas decorrem de uma placenta anormal. Ao nascer, esses clones são geneticamente normais, mas são excessivamente grandes e tendem a ser hiperinsulinêmicos e hipoglicêmicos. (As condições se normalizam com o tempo, uma vez que a prole não é mais influenciada pela placenta anormal.)
Melhorias recentes nos procedimentos de clonagem reduziram muito essas anormalidades, que também ocorrem com a reprodução natural, mas com uma incidência muito menor .
Continuando com a clonagem
Muitos milhares de mamíferos clonados foram produzidos em quase duas dezenas de espécies. Muito poucos deles dizem respeito a aplicações práticas, como a clonagem de um famoso touro Angus chamado Final Answer (que morreu recentemente em idade avançada) para produzir mais gado de alta qualidade por meio do esperma de seu clone.
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Mas o panorama da pesquisa de clonagem está mudando rapidamente. A força motriz para a produção de Dolly não era para produzir animais geneticamente idênticos. Em vez disso, os pesquisadores querem combinar técnicas de clonagem com outros métodos para mudar geneticamente os animais de maneira eficiente – muito mais rápido do que os métodos tradicionais de criação de animais, que levam décadas para fazer mudanças nas populações de espécies como o gado.
Um exemplo recente é a introdução do gene sem chifres (sem chifres) em gado leiteiro, eliminando assim a necessidade do doloroso processo de descorna. Uma aplicação ainda mais notável foi a produção de uma cepa de porcos que é incapaz de ser infectada pelo muito conta vírus PRRS poderoso e debilitante. Os pesquisadores até criaram gado que não pode desenvolver a doença da vaca louca. Para cada um desses procedimentos, o transplante de células somáticas nucleares é uma parte essencial do processo.
Até o momento, a contribuição mais valiosa desses experimentos de transplante de células somáticas tem sido as informações científicas e os conhecimentos obtidos. Eles aumentaram nossa compreensão do desenvolvimento embrionário normal e anormal, incluindo aspectos do envelhecimento e muito mais. Essas informações já estão ajudando a reduzir defeitos de nascença, melhorar os métodos de contornar a infertilidade, desenvolver ferramentas para combater certos tipos de câncer e até mesmo diminuir algumas das consequências negativas do envelhecimento – no gado e até nas pessoas. Duas décadas desde Dolly, aplicações importantes ainda estão em evolução.
Este artigo foi escrito por George Seidel, professor de ciências biomédicas da Universidade Estadual do Colorado, para a conversa. foi republicado com permissão.