Znaczenie genetyki

Znaczenie genetyki-klonowanie

„ZNACZENIE GENETYKI”- KLONOWANIE

W ciągu ostatnich 50 lat dokonał się kolosalny postęp w zakresie badań podstawowych w biologii i medycynie. Jest on bez porównania większy niż ten, który nastąpił od czasów starożytnych aż do połowy XX wieku. Wprowadzenie przed około 25 laty technik inżynierii genetycznej, a także rozwój różnych dziedzin biotechnologii pozwala na manipulacje genomami bakterii, roślin i zwierząt, co doprowadziło do praktycznego zastosowania tych metod w medycynie. Wykorzystuje się je obecnie szeroko, a w bliskiej przyszłości można oczekiwać nowych, jeszcze nieprzewidywalnych zastosowań. Postęp ten może też być przyczyną zagrożeń nie tylko dla człowieka, ale dla całej biosfery.

KLONOWANIE to proces polegający na wytworzeniu kopii organizmu zwierzęcego albo roślinnego, identycznego pod względem właściwości dziedzicznych. Uzyskuje się to przez przeniesienie jądra komórki somatycznej jednego osobnika do pozbawionej jądra komórki jajowej innego osobnika.

W 1996 po raz pierwszy w historii grupa badaczy kierownictwem, briologa Iana Wilmuta z Roslin Institute w Wielkiej Brytanii sklonowała ssaka-owcę zwaną imieniem Dolly.

Proces klonowania przebiegał następująco:

1) Pobranie komórek somatycznych jednego osobnika, ich hodowla in vitro(tak prowadzona, aby komórki znalazły się w fazie spoczynku);
2) Pobranie komórki jajowej innego osobnika, pozbawienie jej jądra komórkowego;
3) Eletrofuzja jądra komórki somatycznej z komórką jajową pozbawioną jądra;
4) Przejęcie funkcji usuniętego jądra w komórce jajowej przez nowe jądro;
5) Mitotyczne podziały komórki jajowej in vitro, powstanie zarodka;
6) Wprowadzenie tak powstałego zarodka do macicy innej samicy;
7) Powstanie z zarodka owcy będącej kopią genetyczną osobnika, z którego pobrano komórkę somatyczną.

Wkrótce po urodzeniu się Dolly w tym samym laboratorium pomyślnie sklonowano inne jagnięta, które równocześnie były zwierzętami transgenicznymi (ich materiał genetyczny zawierał geny kodujące ludzkie białka).

W 1952 roku Amerykanie Thomas King i Robert Briggs, eksperymentując z zarodkami żab, stworzyli wczesną technikę klonowania, zwaną transplantacją jąder komórkowych. Jądro komórkowe niezapłodnionej , haploidalnej komórki jajowej zastąpili jądrem komórkowym pobranym z komórki diploidalnej, czyli zawierającej zestaw informacji genetycznej od obojga rodziców. Tak sporządzona zygota jest klonem jednego, już istniejącego osobnika, choć jej cytoplazma z zawartymi w niej organellami pochodzi od innego. Za pomocą tej metody Amerykanie otrzymali zdrowe kijanki, które jednak nie rozwinęły się w dorosłe żaby. Kilka lat po eksperymencie Kinga i Brigssa sklonowano ryby. Mimo postępu badań jeszcze pod koniec lat siedemdziesiątych wielu uczonych było przekonanych, że podobnych manipulacji nie będzie można dokonać na ssakach. Tymczasem już w 1981 roku naukowcy z Genewy sklonowali trzy myszy metodą rozdzielenia, kilkukomórkowego zarodka. Ponieważ geny komórek we wczesnym okresie rozwoju organizmu nie są wyspecjalizowane, każda komórka może się rozwinąć w dowolną tkankę. Niestety klonowanie przez rozdział jest skuteczne tylko w przypadku zarodków w bardzo wczesnej fazie rozwoju, ponieważ geny uaktywniają się błyskawicznie i decydują, że z danej komórki rozwinie się konkretny organ. Wówczas jest już za późno na odtworzenie z jednej komórki całego organizmu.

Od początku lat osiemdziesiątych powielanie zwierząt przestało być problemem. W ciągu kilku lat biolodzy sklonowali m. in. owce

i krowy. Skąd, zatem wzięły się ogromne emocje towarzyszące narodzinom małej owieczki? Otóż przed Ianem Wilmutem żadnemu biologowi nie udało się wykorzystać do stworzenia klonu komórek somatycznych dorosłego ssaka. W dodatku metoda Wilmuta pozwala na wyhodowanie dowolnej liczby takich samych

Osobników. Wilmut wykorzystał metodę transplantacji jąder komórkowych, która jedynie zmodyfikował. Przed 1996 rokiem poważnym ograniczeniem była konieczność używania embrionów w bardzo wczesnym stadium rozwoju. Przeniesienie jądra z wykształconej komórki powodowało śmierć nowo powstałego organizmu.

Ian Wilmut stworzył Dolly dzięki wprowadzeniu (za pomocą techniki zwanej elektrofuzją) jądro pobranego z komórki somatycznej jednego osobnika do pozbawionej jądra komórki jajowej innego osobnika. Cały sekret polegał na tym, że komórkę somatyczną przegłodzono przed pobraniem z niej jądra, co pozwoliło „wyciszyć” jej aktywność i upodobnić do embrionalnej. Nowe jądro przejęło funkcje usuniętego. Nastąpił mitotyczna podział złączonej komórki in vitro i powstał zarodek, który następnie wprowadzono do macicy innej samicy. Z zarodka narodziła się owca Dolly, będąca genetyczną kopią osobnika, z którego pobrano komórkę somatyczną. W 1999 roku prasa podała informację, że choć Dolly ma trzy lata, jej komórki są o ponad 6 lat starsze -tyle liczyła w chwili zabiegu owca, od której pobrano komórkę. Stąd wzięło się podejrzenie, że powielone zwierzęta będą żyły krócej i będą bardziej podatne na różne choroby, np. nowotwory. Obawy wykluczali specjaliści z Instytutu Roślin. Zdaniem doktora Wilmuta słabsze i bardziej podatne na choroby mogą być najwyżej zwierzęta wielokrotnie powielane z kolejnych klonów.

KLONOWANIE ZAGROŻONYCH GATUNKÓW

Z coraz większą ilością gatunków zagrożonych wyginięciem, naukowcy postanawiają zastosować desperacką strategię ich replikacji i rozwoju w zastępczych „matkach”.

Jego poród ma nastąpić za miesiąc, ale naukowcy już nadali mu imię: Noe. Tak jak jego biblijny imiennik, Noe może uratować zagrożone wyginięciem zwierzęta, pomimo tego, iż wiemy, że Noe nie wyciągnie swej boskiej ręki, gdyż jest Gaurem- zagrożonym gatunkiem wołu, którego populacja zmniejszyła się do 36 000. Ale Noe jest jeszcze czymś więcej: Pierwszym zagrożonym wyginięciem zwierzęciem, które zostało sklonowane. Jeśli wszystko się powiedzie, będzie również pierwszy [w innej dziedzinie]. Noe nie urodzi się z matki -gaur’a, lecz z zupełnie innego zwierzęcia: ze zwykłej krowy mlecznej. „To będzie pierwszy raz, kiedy jeden gatunek zostanie sklonowany przy pomocy jaja oraz zastępczej matki drugiego gatunku”- mówi dr Robert Lanza z firmy MASSACHUSETTS, zajmującej się biotechnologią, która publikuje wyniki eksperymentu w magazynie „Cloning”. ”Noe będzie żywym dowodem na to, że jedno zwierzę może nosić i urodzić zdrowe sklonowane zwierze całkiem innego gatunku”. To właśnie klonowanie jest ostatnia deską ratunku. Dzikie miejsca znikają[z powierzchni Ziemi], a co za tym idzie 14 wszystkich ssaków grozi wyginięcie, włączając np. Pandy. Od ostatnich szacunków w 1996r. wg IUCN- Światowej Unii ds. Ochrony środowiska, liczba zagrożonych gatunków wzrosła ze 169 do 180. Wśród samych naczelnych ssaków liczba ta wzrosła z 13 do 19. Żółw słodkowodny odnotował wzrost z 10 do 24 krytycznie

Zagrożonych gatunków. Gdyby działacze na rzecz ochrony środowiska mieli czarodziejską różczke, na pewno zatrzymaliby destrukcję środowiska naturalnego oraz kłusownictwo. Ale nie mając takich możliwości uciekli się do rozprzestrzeniania programu rozrodczego w ogrodach zoologicznych. Najpierw przyszedł czas na tygrysy, goryli i pawiany z próbówki. Lecz takie zapłodnienie wymaga zebrania spermy. Ktoś, kto próbował otrzymać trochę od goryla jest z pewnością za klonowaniem. Poza tym, nie każde zwierze jest płodne, ale każde może być sklonowane. To oznacza, że klonowanie maże rozszerzyć się o zagrożone gatunki.

Recepta na klonowanie zagrożonych gatunków jest taka sama, jak ta, która posłużyła do sklonowania Dolly w 1997- pierwszego sklonowanego ssaka. Dr Lanza wraz z kolegami najpierw zebrali komórki skórne z gaura, który właśnie umarł. Później wyodrębnili oocyty(jaja)ze starej krowy zabitej w rzeźni. Przy pomocy igły usunęli z jaja wszystkie jądra komórkowe, które posiadały geny krowy. Na to miejsce Wstrzyknęli komórki gaura (z jego kompletnym jądrem z DNA). Impuls elektryczny spowodował, jajo[krowie] połączyło się z jądrem gaura. Jajo zaczęło się dzielić i rozrastać. W takim stanie naukowcy przetransportowali Lwowa, gdzie dokonano implantacji w zastępczej matce.

Do tej pory Noe żyje. Z 692 podzielonych komórek, 81 wyrosło i podzieliło w kłębki komórkowe. Z tych 44 zostały ziamplantowane do 32 zastępczych matek. Po poronieniach i innych niefortunnych wypadkach, tylko Noe przetrwał.

Noe wygląda dość niewinnie, ale badania nad „specyficznymi” embrio-genami z jednego gatunku- implantowanymi do komórek innego gatunku, przysłowiowym włożeniem kija mrowisko. W 1998r. Firma Advanced Cell ogłosiła, że jeden z ich naukowców stworzył embrion ludzko-krowi: Jose Cibelli 2 lata temu pobrał swoje własne komórki i każdą połączył z jajem krowim. Hodował ten embrion w probówce aż do 5 podziału komórkowego i zatrzymał proces z powodów etycznych. Noe jest pierwszą taką hybrydą, która rozwinęła się z zalążka komórek w laboratorium W pełen płód ze wszystkimi właściwymi organami, kończynami a nawet rzęsami kopytami.

Naukowcy planują klonowanie innych zagrożonych gatunków. Aby tego dokonać potrzebują właściwych matek zastępczych. Pomimo tego, iż ciąża gaura w ciele gaura, czy goryla w gorylu- daje większe prawdopodobieństwo urodzenia żywego płodu, to poddanie samic zagrożonego gatunków rygorom kontrolowanej reprodukcji nie było by mądrym posunięciem. Firma Advenced Cells negocjuje z Chinami warunki klonowania stwarzających wielkie problemy [w procesie rozrodczym]Pand. Komórki laboratoriów Hsing-Hsing i Ling-Ling przy Narodowym Ogrodzie Zoologicznym są już zamrożone i gotowe do sklonowania. Zostaną one wprowadzone do jaj czarnych niedźwiedzi zabitych przez myśliwych tej jesieni na północnym-wschodzie. Matkami zastępczymi będą niedźwiedzice trzymane w niewoli.

Klonowanie gwiazd Parku Jurajskiego pozostaje fikcją, ale Lanza otrzymał już zgodę Hiszpanii na klonowanie bucardo, górskiego kozła, który wymarł, kiedy na „Celię”, ostatniego przedstawiciela gatunku przewróciło się drzewo. Tkanki zostały zamrożone i gdyby udało sklonować je do jaj powszechnego ibexa, buccardo odżyłby.

I tak powstaje nadzieja. Umieszczenie embrionu w zastępczej matce „wymaga dobrania tak spokrewnionego organizmu, który ma identyczny system rozrodczy”. „To komplikuje zastosowanie metody klonowania do wszystkich gatunków, którym chcemy pomóc”- mówi genetyk George Amato z Towarzystwa Ochrony Przyrody działającym na Zoo na Bronx’ie. Działacze na rzecz ochrony przyrody obawiają się, że klonowanie „zabierze innym programom [ochronnym, które mogłyby uchronić większą liczby. Zwierząt i tak małe już dotacje. Każdy klon kosztuje od 6 000 do 15 000 dolarów, nawet, jeśli firma Advanced Cells zezwoli ogrodom zoologicznym na darmowe wykorzystywanie technologii. Dużym problemem jest to, że sam proces klonowania, stworzy raczej smutną Arkę:, jeśli znikną dzicze, sklonowane zwierzęta będą [żywymi] „gatunkami muzealnymi- mówi Russ Mittermeier z Między narodowej Komisji Ochrony Środowiska. Być może, jeżeli Arka zapełni się, świat będzie miał bodziec do znalezienia dla nich miejsca.

Pojawiła się informacja o narodzinach pierwszego sklonowanego dziecka. Mało wiarygodna, ale czy za kilkanaście lat wynalazcy w przydomowych garażach nie będą tworzyć genomów żywych istot, tak jak jeszcze niedawno komputery i inne elektroniczne cuda???

Obserwując ogólnoświatowy wyścig o to, kto sklonuje pierwszego człowieka, nie da się tego wykluczyć. Severino Antinori, włoski ginekolog, zapowiedział, że na początku stycznia jedna z jego pacjentek urodzi pierwszego w historii klona. Większość poważnych naukowców uważa, że Antinori kłamie i co najwyżej dokonuje makabrycznych eksperymentów na ludziach. Zavos uważa, że pierwszego człowieka sklonuje jego zespół. „Mamy 17 bezpłodnych par, które pragną mieć dziecko-klona. Sądzimy, że pierwsza ciąża zacznie się w ciągu najbliższych tygodni”. Ale sekta realian już ogłosiła w ostatnich dniach minionego roku, że pierwsza sklonowana dziewczynka właśnie się urodziła, a następnych kilkanaście jest w drodze. Autorytety naukowe powątpiewają w to doniesienie, ale kierująca laboratorium sekty Francuzka Brigitte Boisselier stwierdziła: „Jestem bardzo zadowolona z rezultatów naszej pracy. Wynika z nich, że takie dzieci są zdrowe”.

Obawy przed klonowaniem wynikają z reguły z błędnego poglądu, że całym naszym życiem rządzą geny. Co prawda uczeni wskazują geny decydujące o skłonnościach do chorób, uzdolnieniach i cechach charakteru, jednak należy pamiętać, że są to tylko „potencjalne możliwości”. Dopiero połączenie informacji genetycznej i wpływu środowiska decyduje o rozwoju indywidualności”. Dlatego klonowanie należy traktować jako nową metodę sztucznej prokreacji. Będzie można wyhodować transgeniczne zwierzęta, np. owce, króliki czy kozy, zdolne wytwarzać w mleku cenne leki, np. hormon wzrostu. Dla ludzi, którzy nie mogą mieć dzieci, klonowanie może się stać nową szansą doczekania się potomstwa.