História klonovania.

História klonovania živých bytostí siaha až do roku 1839, v tomto roku Theodor Schwann vytvoril bunkovú teóriu, ktorá urobila skutočnú revolúciu v oblasti genetiky. Základnou myšlienkou bunkovej teórie je, že každá bunka pochádza z bunky. Dve protichodné ustanovenia teórie sú dedičnosť a diferenciácia. Vedci dlho nevedeli zistiť, ktoré bunky sa tvoria v procese delenia - identické dcérske alebo rôzne deriváty. Neúspechy vedcov nezastavili, experimenty pokračovali. A v roku 1883 bolo vajíčko objavené nemeckým cytológom Oscarom Hertwigom. V roku 1892 Hans Dreisch uskutočnil experiment na rozdelenie dvojbunkového embrya morského ježka na dve samostatné bunky a potom sa mu podarilo rozdeliť štvorbunkové embryo morského ježka na štyri samostatné bunky. Vedcom sa podarilo vypestovať každú jednotlivú bunku na normálneho jedinca.

Po tomto experimente mnohí vedci uskutočnili aj sériu úspešných experimentov zameraných na oddelenie embryonálnych buniek a pestovanie jednotlivých jedincov z oddelených buniek. Pri vykonávaní štúdie o vývoji háďatiek sa však získali protichodné výsledky:

1. Najčastejšie sa pozoroval regulatívny typ zástavby, t.j. po delení buniek mali rôzne „osudy“;
2. V iných prípadoch sa bunky vyvíjali v mozaikovom vzore.

Čo je regulačný a mozaikový vývoj?

Regulácia v genetike je doplnenie vo vývoji každej bunky o jej stratenú časť. Takže v mnohých organizmoch stavovcov, vrátane ľudí, s skorým úplným rozpadom oplodnenej bunky, ktorá sa začala deliť na časti (blastoméry), môže vzniknúť úplne nový organizmus. K tomu dochádza v prípade určitého zlyhania vo vývoji, pričom časti bunky neumierajú, ale dávajú život novému organizmu. Výsledné embryo nie je chybné, ale je to kompletný organizmus. Nápadným príkladom prirodzeného regulačného vývoja je narodenie jednovaječných dvojčiat, z ktorých každé je samostatným organizmom, no zároveň majú rovnakú dedičnosť.

Vedci sa domnievajú, že pre relatívne veľké organizmy, ktoré nedávajú veľmi veľa potomkov, bude mať tento stav svoje výhody. Bolo však pozorované, že nepriaznivé účinky sa vyskytujú u malých organizmov (napríklad niektorých článkonožcov). V dôsledku delenia embryonálnych buniek v ranom štádiu vývoja sa vyvíjajú samostatné organizmy, ktoré však majú určité chyby, napríklad im môže chýbať ktorákoľvek časť tela. Tento vývoj sa nazýva mozaika. Vedci sa domnievajú, že pomocou princípov vývoja mozaiky je možné opraviť telo. Zistilo sa, že nositeľom dedičnosti je jadro, ktoré nesie určitý počet chromozómov. Vedci presúvajú svoje zameranie z bunkového potenciálu na jadrový potenciál. Hans Spiemann teda pokračoval vo svojich pokusoch, no experimentoval s transplantáciou jadra u obojživelníkov a morských ježkov. Na experiment vzal embryo so 16 bunkami, odstránil jedno z jadier a umiestnil ho do zárodočnej cytoplazmy. V dôsledku splynutia jadra s cytoplazmou vzniklo úplne normálne embryo. Prečo vzal 16 bunkové embryo? Výsledky experimentu ukázali, že potenciál jadier zostáva nezmenený, len do vytvorenia 16 buniek. Už v tom čase Hans Spiemann vymyslel experiment s transplantáciou jadra bunky dospelého jedinca do jedného vajíčka, no na uskutočnenie takéhoto experimentu ešte neexistovali dostatočné znalosti a technické možnosti. Spiemanov nápad neskôr uskutočnili iní vedci.

V Rusku sa experimenty s klonovaním živých bytostí začali v 40. rokoch 20. storočia. Prvé experimenty uskutočnil embryológ G.V. Lapashov, ktoré boli založené na metóde transplantácie (transplantácie) bunkových jadier do žabieho vajíčka. Program Mammalian Cloning bol v pláne spoločnej práce dvoch laboratórií L.I. Korochkin a D.K. Beljajev. Podniky sovietskych vedcov boli spočiatku dobre financované, ale čoskoro štát stratil záujem o túto otázku.

Koncom 80. rokov sa v zahraničí začali so závideniahodnou pravidelnosťou vykonávať genetické experimenty. V roku 1977 vedci z Oxfordskej univerzity pod vedením profesora zoológie J. Gurdona získali klonovaním viac ako 50 žiab. Metóda klonovania spočívala v tom, že z vajíčka sa odstránilo jadro a do neho sa transplantovali rôzne jadrá zo špecializovaných buniek. V neskorších experimentoch sa Gordon pokúša transplantovať jadrá z dospelých buniek. Niekoľko experimentov viedlo k tomu, že jednotlivci prešli „štádiom metamorfózy“ a zmenili sa na dospelé žaby, ale stále to bolo ďaleko od úplného úspechu, pretože žaby sa narodili veľmi slabé, prakticky neprispôsobené ďalšej existencii.

Prvé úspešné oplodnenie in vitro sa uskutočnilo v roku 1943, ale experiment skončil neúspechom, po určitom čase embryo zomrelo. To však vedcov nezastavilo, výskum a experimenty pokračovali a už v roku 1978 sa v Anglicku narodilo prvé dieťa zo skúmavky: bolo to dievča. Dieťa sa narodilo prvej náhradnej matke na svete; dieťa bolo počaté z darcovského vajíčka, žena dieťa len nosila. Po tomto experimente sa ukázalo, že nielen jeho biologická matka dokáže vynosiť a porodiť dieťa.

V roku 1987 sa vedcom z University of George Washington po vykonaní určitých genetických štúdií podarilo pomocou špeciálneho enzýmu oddeliť bunky ľudského embrya, ktoré boli naklonované do štádia 32 buniek.

V roku 1984 sa v laboratóriu Stana Villadsena narodilo prvé klonované jahňa. Získal sa z embryonálnych buniek nezrelej ovce. Následne vo svojich pokusoch vedec použil králika, kozu, opicu, prasa a kravu. Základom metódy bolo odstránenie jadra a jeho prenos do vajíčka.

V roku 1994 Neal Furst úspešne naklonoval zrelšie embryonálne bunky: klonovalo sa teľacie embryo pozostávajúce zo 120 buniek. Metóda klonovania bola rovnaká ako metóda Stana Willadsena: odobraté jadro bolo transplantované do vajíčka.

V roku 1996 Jan Wilmuth zopakoval experiment Neala Fursta, ale naklonoval nie teľa, ale ovcu. V experimente bolo použitých 270 vajíčok, z ktorých len jedno porodilo nový organizmus. Následne bolo embryo implantované do maternice ovce.

O niečo neskôr sa v Roslynovom inštitúte v Edinburghu narodilo prvé klonované zviera, ovca Dolly. 27. februára 1997 sa na titulke časopisu Nature objavila prvá fotografia klonovanej ovečky. Ale už v júni 1999 boli hlavnými témami na stretnutiach vedeckého sveta život a vývoj prvého klonovaného zvieraťa - ovce Dolly. Boli odhalené vážne poruchy vo vývoji zvieraťa: boli zistené anomálie v chromozómoch, v dôsledku ktorých bolo telo ovce už pri narodení biologicky predčasne zostarnuté. Začiatkom februára 2000 sa v médiách objavili prvé správy, že ovca Dolly v skutočnosti nie je klonované zviera. Samotný spôsob vytvárania klonov bol spochybnený. 14. februára 2003 zomrela ovca Dolly: zvieraťu sa rozvinul pľúcny nádor. Podľa niektorých správ sa Dolly podarilo porodiť. Šesť jahniat sa narodilo prirodzene.

Klonovanie zvierat.

Ako už vieme, účelom klonovania je získať potomstvo, ktoré je geneticky identické s jedincom, ktorého jadro bolo odobraté na klonovanie. Ako viete, bunkové jadro obsahuje kód DNA, ktorý určuje hlavné charakteristiky všetkých živých vecí, rastlín, zvierat a ľudí. Okrem toho DNA obsiahnutá v mitochondriách bunky je úplne nezávislá a závisí od chromozomálnej DNA.

Klonovanie ovečky Dolly. V prípade oviec Dolly boli bunky odobraté z tkaniva vemena dospelej ovce a pestované v médiu s 0,5 % séra. Vedci prišli na to, že toto prostredie zastavilo rast buniek v štádiu pripravenosti, v dôsledku čoho sa aktivovali všetky gény, bunky sa naplno zapojili. Pod vplyvom elektrických impulzov sa tieto bunky zmiešali s neoplodnenými vajíčkami, z ktorých boli predtým odstránené jadrá. V špeciálnom prostredí sa bunky dostali do potrebného štádia vývoja a tieto embryá boli implantované do maternice inej ovce. Počas experimentu zmiešaním ovčích buniek s vajíčkami sa získalo 277 spojených buniek, len 29 z nich sa vyvinulo do štádia blastocytov. 29 embryí bolo implantovaných do maternice 13 oviec, ale narodilo sa len jedno živé jahňa. Takýto nízky výsledok bol získaný z dôvodu, že bunky dospelého zvieraťa boli použité na klonovanie.

Proces pestovania darcovských buniek je dlhý a komplikovaný proces, darcovská bunka sa pestuje v niekoľkých médiách. Okrem toho je v tomto prípade potrebné dopestovať upravené vajíčko príjemkyne špeciálnym spôsobom a počkať na koniec požadovaného gestačného veku. Lepšie výsledky sa dosiahnu, keď sa ako darcovské bunky vezmú zárodočné bunky (alebo bunky plodu). Kým však zviera nedospeje, nie je možné presne určiť, ktorý jedinec je pre darcovské účely najvhodnejší. Ak by bolo percento úspešných výsledkov dostatočne vysoké, táto metóda by mohla výrazne uľahčiť prácu chovateľom hospodárskych zvierat. Genetický súbor klonov sa trochu líši od genetického súboru zvieraťa, ktorého bunkové jadrá boli implantované do vajíčok s odstránenými jadrami. Pokusy s ovcami ukázali, že je možné odobrať bunky zdravého zvieraťa a ako výsledok klonovania získať zviera s perfektnou kvalitou mäsa a vlny.

Klonovanie žaby.

J. Gordon výrazne prispel k oblasti klonovania zvierat. Vedec vyvinul vlastnú metódu odstraňovania jadier z vajec: začal používať ultrafialové lúče. Začal tiež odstraňovať svoje vlastné jadro z vajíčka a transplantovať do neho rôzne jadrá odobraté zo špecializovaných buniek. Takže v roku 1962 Gordon nepoužil ako darcu jadier zárodočné bunky, ako to bolo pred ním, ale už plne vytvorené bunky črevného epitelu plávajúceho pulca.
Gordon dosiahol tieto výsledky:

Približne 10 % zrekonštruovaných vajíčok sa zmenilo na embryá; zvyšných 90 % sa nevyvinulo vôbec;

65% výsledných embryí dosiahlo štádium blastuly, 30% - štádium pulca a iba 5% sa vyvinulo na sexuálne zrelé jedince.

V nasledujúcich experimentoch Gordon a jeho nasledovníci neboli schopní potvrdiť údaje z týchto prvých experimentov. Gordon svoje doterajšie úspechy vysvetľuje tým, že výskyt dospelých jedincov môže byť spôsobený tým, že medzi bunkami črevného epitelu výsledného pulca sa pomerne dlho nachádzali primárne zárodočné bunky, ktorých jadrá sa dali využiť na transplantácia. Gordon sa pokúsil svoj experiment zopakovať niekoľkokrát, berúc do úvahy minulé zlyhania, rozhodol sa pokúsiť extrahovať jadrá v štádiu blastuly a znova ich transplantovať do nových enukleovaných vajíčok. Tento postup sa nazýval sériová transplantácia. Pomocou podobnej techniky sa vedcovi podarilo zvýšiť počet embryí, ktoré sa normálne vyvinuli, do neskorších štádií v porovnaní s embryami získanými v dôsledku počiatočnej transplantácie.

Gordon robil svoje experimenty a spolu s Laskym sa vedci pokúšali pestovať bunky obličiek, pľúc a kože dospelých zvierat mimo tela v živnom médiu. Vedci sa rozhodli použiť tieto bunky ako jadrových darcov. Výsledkom takéhoto experimentu bolo, že asi 25 % pôvodne rekonštruovaných vajíčok sa vyvinulo do štádia blastuly. Uskutočnilo sa aj niekoľko sériových transplantácií, v dôsledku ktorých sa vajíčka vyvinuli do štádia plávajúceho pulca. Vďaka týmto štúdiám sa ukázalo, že bunky rôznych tkanív dospelého stavovca obsahujú jadrá, ktoré môžu poskytnúť vývoj aspoň do štádia pulca.

Diberardino a Hofner pokračovali v Gordonovej práci, ale uskutočnili experimenty na erytrocytoch, diferencovaných krvinkách žaby. Použili sériovú transplantáciu týchto jadier, v dôsledku čoho sa asi 10 % zrekonštruovaných vajíčok dostalo do štádia plávajúceho pulca. Ďalšia séria experimentov sa uskutočnila pomocou viacnásobných sériových transplantácií (viac ako 100 bunkových cyklov) do rekonštruovaných vajíčok, ale vývoj neprekročil štádium pulca. Nedávne experimenty v oblasti genetiky ukázali, že v prípade obojživelníkov môžu byť darcami jadier iba embryá v ranom štádiu vývoja, preto by sa takéto experimenty podľa niektorých autorov správnejšie nazývali klonovanie embryí obojživelníkov, resp. nielen obojživelníky.

Pokusy s obojživelníkmi tiež ukázali, že jadrá rôznych typov buniek v tom istom organizme sú geneticky identické. V procese bunkovej diferenciácie takéto jadrá postupne strácajú schopnosť zabezpečiť vývoj rekonštruovaných vajíčok, avšak sériové prenosy jadier a kultivácia buniek mimo živného média túto schopnosť do určitej miery zvyšujú. Klonovanie obojživelníkov s každým ďalším experimentom bolo čoraz úspešnejšie a vedci vážne uvažovali o experimentoch s klonovaním embryí cicavcov, konkrétne myší.

Klonovanie myši.

Potrebný vývoj v oblasti klonovania cicavcov už bol na mieste a čoskoro sa skutočne začali experimenty s klonovaním cicavcov, ktoré však neboli také úspešné ako v prípade obojživelníkov. Výskum komplikoval fakt, že objem vajíčka u cicavcov je asi tisíckrát menší ako u obojživelníkov. Čoskoro sa však situácia zmenila, vedci sa naučili, ako mikrochirurgicky odstrániť jadro z oplodnených myších vajíčok a transplantovať do nich bunkové jadrá skorých embryí. Výsledné myšie embryá sa vyvinuli iba do štádia blastocytov.

McGrath a Salter výrazne zlepšili metódy extrakcie jadier a vyvinuli vlastnú metódu ich zavádzania do bunky. Po početných pokusoch dospeli k záveru, že ako darcov jadier je potrebné využívať oplodnené vajíčka (zygoty), len vďaka tomu je možné získať embryá. V iných prípadoch sa zrekonštruované vajíčka vyvinuli len do štádia blastocytov.
Mann a Lovel-Budge začali svoje genetické experimenty tak, že sa pokúsili izolovať pronuklei – jadro (samčie, samičie) oplodneného vajíčka z vajíčok aktivovaných pre partenogenézu (individuálny vývoj zahŕňajúci iba materské gény) a transplantovať ich do enukleovaných myších zygot. Takéto experimenty zlyhali - embryá zomreli v počiatočných štádiách. Vedci začali získavať pronukleá z oplodnených vajíčok a transplantovať ich do partenogeneticky aktivovaných vajíčok bez jadra. V tomto prípade sa embryá vyvíjali normálne až do narodenia.

Surani, vykonávajúci experimenty, zistil, že normálny vývoj je zabezpečený iba rekombináciou samčích a samičích pronukleov z rôznych oplodnených myších vajíčok. Naopak, kombinácia 2 mužských alebo 2 ženských pronukleí vedie k zastaveniu vývoja embrya, t.j. Pre normálny vývoj cicavcov sú potrebné 2 sady chromozómov - otcovská a materská.

Hoppe sa pri vykonávaní genetického výskumu pokúsil transplantovať bunkové jadrá partenogenetických myších blastocytov do enukleovaných zygot. Pokusy skončili úspešne, vedcom sa podarilo získať 4 dospelé samice. Hoppe dospel k záveru, že partenogenetické a androgenetické embryá u cicavcov odumierajú v dôsledku rozdielu v ontogenéznej aktivite materského a otcovského genómu. Vymyslel nový termín „genomický imprinting“ na označenie mechanizmu zodpovedného za reguláciu týchto funkčných rozdielov. V dôsledku svojich experimentov dostal Hoppe 3 dospelých, ktorí boli geneticky identickí s darcovskou líniou. Na to, aby boli výsledky experimentu pozitívne, je podľa vedca potrebné súčasne vykonať zavedenie darcovských jadier a odstránenie pronukleov zo zygoty. Potom by sa zrekonštruované vajíčka mali kultivovať zo živného média do štádia blastocytov a potom transplantovať do maternice samice. Výsledok experimentu: zo 16 transplantovaných blastocytov sa z 3 vyvinuli dospelé zvieratá. V nasledujúcich experimentoch Hoppe použil embryonálne bunky v ešte neskoršom štádiu (7 dní) ako darcov jadra, výsledkom čoho boli 3 dospelé myši.

Iným sa Hoppeho experiment dlho nepodarilo zopakovať. Vo vedeckých časopisoch sa objavili články, že vedec sfalšoval výsledok. McGrath a Salter pokračovali v genetických experimentoch a čoskoro prišli na to, že jadrá 8-bunkových embryí a bunky vnútornej bunkovej hmoty blastocytov nezabezpečujú vývoj rekonštruovaných vajíčok mimo živného média. V tomto prípade je podľa vedcov ťažké dopestovať bunky dokonca až do štádia morula (embryo v počiatočnom štádiu vývoja vyplývajúceho z rozdrvenia zygoty), a ešte viac do štádia blastocytov. Najlepším výsledkom môže byť vývoj 5 % jadier 4-bunkových embryí do štádia morula. Zároveň asi 19 % zrekonštruovaných vajíčok obsahujúcich jadrá 2-bunkových embryí dokázalo dosiahnuť štádium moruly alebo blastocytov. Vedci dospeli k záveru, že v dôsledku veľmi skorej aktivácie embryonálneho genómu (v 2-bunkovom štádiu) počas embryogenézy u myší strácajú bunkové jadrá svoju totipotenciu skoro. U veľkých cicavcov nastáva aktivácia prvej skupiny génov v embryogenéze oveľa neskôr, v 8. – 16. bunkovom štádiu. To je to, čo vedci vysvetľujú ťažkosti pri klonovaní myší.

Klonovanie kráv.

V roku 2004 brazílski vedci oznámili, že úspešne naklonovali kravu. Krava sa narodila pomocou genetického materiálu iného klonu. Klonovaná krava menom Vitoriosa bola presnou kópiou inej kravy menom Vitoria, ktorá bola klonovaná asi pred 3 rokmi. Nezávislí odborníci vykonali štúdiu, podľa ktorej bolo jasné, že vedci odobrali kus kože z ucha kravy Vitoria rok po jej narodení. Bunky obsiahnuté v tejto koži sa potom použili na klonovanie.
Vedci z Argentíny sa rozhodli zopakovať skúsenosti brazílskych vedcov, nie však kvôli vedeckému experimentu, ale s cieľom zlepšiť kvalitu a zvýšiť množstvo mlieka a mäsa prijímaného od kráv. Uskutočnili sa potrebné experimenty, prvé klonované teľa sa malo narodiť začiatkom roku 2001, no od vedcov neboli žiadne informácie o dokončení experimentu.

V roku 2003 sa čínska spoločnosť Yizinnu rozhodla uskutočniť najväčší projekt klonovania kráv vôbec: celkovo sa rozhodla získať 479 klonovaných kráv. Podľa niektorých správ sa už počas prvého experimentu získalo 20 až 50 klonovaných teliat, ktoré sa narodili v dedine Lyushiku, okres Urumqi, Xinizian-Ujgurská autonómna oblasť. Feng Lishe, podpredseda krajského výboru Ľudovej politickej poradnej rady, uviedol, že súčasný projekt klonovania dobytka sa realizuje spoločne s Čínou, Austráliou, Kanadou, Spojenými štátmi a Spojeným kráľovstvom a ďalšími krajinami. V dôsledku realizácie prvej etapy projektu zo 479 kráv s klonovanými embryami otehotnelo 10 %. tento ukazovateľ zodpovedá pokročilej úrovni. Izinnu vyčlenil na realizáciu tohto projektu približne 1 milión dolárov. Za tieto peniaze sa nakúpilo najnovšie vybavenie a vznikol aj ústav pre biotechnologický výskum. Cieľom projektu bol „ďalší rozvoj biofarmaceutík a zlepšenie šľachtiteľskej práce“.

Informácie na zamyslenie.

Niektoré nezávislé spoločnosti vykonali štúdie dokazujúce, že mäso a mlieko klonovaných kráv sú úplne bezpečné a nelíšia sa od mäsa a mlieka bežných zvierat.
„Mäso a mlieko z dobytka, malých prežúvavcov a ošípaných sú rovnako bezpečné ako potraviny, ktoré jeme každý deň,“ povedal Stephen Sandlof, riaditeľ veterinárnych služieb FDA. Sandlof vyzval rôzne spoločnosti, aby boli opatrné s tvrdeniami, že ich produkty neobsahujú nič klonované, pretože „Takéto tvrdenia naznačujú, že „neklonované“ produkty sú bezpečnejšie. FDA je odhodlaná zakročiť proti takýmto tvrdeniam, ak sú nepodložené a zavádzajú spotrebiteľov." V tlači bolo skutočne veľa informácií o nebezpečenstve geneticky modifikovaných produktov, ale nenatrafil som na žiadne informácie o nebezpečenstve mäsa a mlieka z klonovaných zvierat.

Geneticky modifikované potraviny, ako sú nové odrody zemiakov, sa vyrábajú genetickým krížením odrody zemiakov s inou rastlinou, výsledkom čoho sú zemiaky so zmeneným génovým kódom. Vedci tvrdia, že klonované kravy sú geneticky totožné s donorovou líniou, t.j. genetický kód donorových kráv a klonovaných kráv sa musí zhodovať ako u jednovaječných dvojčiat, z ktorých každé je samostatný organizmus, no zároveň majú úplne rovnakú dedičnosť. Teraz vieme, že vedci pracujú nielen na zvýšení počtu potomkov u veľkých cicavcov, ale aj na zlepšení kvality a množstva mlieka a mäsa. Akými spôsobmi sa to však dosahuje? A existujú nejaké genetické zmeny, ktoré môžu viesť k neobvyklým chorobám u týchto zvierat (podľa príkladu Dolly) alebo spôsobiť v budúcnosti nejaké choroby, a čo je ešte horšie, zmeny génov u ľudí, ktorí jedia mlieko a mäso týchto zvierat? Keď človek položí otázku, odpoveď vždy príde. Myslím si, že v blízkej budúcnosti sa dozvieme odpovede na položené otázky.

Klonovanie mačky.

Vedcom z Texasu sa podarilo získať prvú klonovanú mačku, no ukázalo sa, že mačiatko je úplne iné ako jeho genetická matka. Z genetického hľadiska sú mačiatko, ktoré dostalo meno Sisi, a matka úplne totožné, no vedcov zmiatlo, že mačiatko má v porovnaní s matkou úplne inú farbu. Počas experimentu vzniklo 87 klonovaných mačacích embryí, prežilo však iba jedno embryo, no vedci boli s výsledkom experimentu spokojní, keďže predtým dokázali naklonovať iba myši, ovce, kravy, kozy a ošípané. Vedci sa obávali, že mačka nevyrastie celkom zdravo, keďže klonované zvieratá majú často narušenú reprodukčnú funkciu. Sisi však úspešne porodila 3 mačiatka. Podľa oficiálnej stránky univerzity A8rM (Texas) sa Sisi a jej potomkom darí dobre. Mačka Sisi je prvou klonovanou mačkou na svete, narodila sa v decembri 2001.

Klonovanie psa.

V auguste 2005 sa juhokórejským vedcom podarilo získať prvý klon psa – ide o šteniatko afganského chrta.
Tí istí vedci vytvorili klonované ľudské embryo a tiež pracovali na vytvorení kmeňových buniek pre 11 pacientov s rôznymi chorobami a zraneniami.

Klonovanie ošípaných.

5. marca 2000 britská spoločnosť PPL Therapeutics oznámila, že v ich výskumnom centre sa narodilo 5 prasiatok. Tento experiment je pozoruhodný tým, že ide o prvé úspešné klonovanie z dospelého prasaťa. Hlavným cieľom experimentu bolo získať upravené prasacie orgány, ktoré by sa použili na transplantáciu namiesto ľudských orgánov. Orgány ošípaných majú najväčšiu veľkosť človeka. Jediným problémom je odmietnutie zvieracieho orgánu ľudským telom. Práve týmto smerom sa budú vedci rozvíjať aj v ďalšom výskume. Ako jeden z najlepších spôsobov riešenia tohto problému je podľa vedcov „genetické maskovanie“ orgánov zvieraťa, aby ich ľudské telo nedokázalo identifikovať ako cudzie.

Informácie na zamyslenie.

Lákavé vyhliadky, ktoré ľudstvu údajne otvorilo klonovanie, sú teraz čoraz viac odhalené. V snahe o zisk, genetici opustili vývoj selekcie a úplne prešli na myšlienku klonovania. Existuje predpoklad, že myšlienka znovu vytvoriť identickú kópiu osoby vznikla s cieľom prilákať veľké množstvo dotácií na výskum. Perspektíva klonovania je nepochybne zaujímavá, no v reálnom živote by nemala smerovať k vytváraniu klonov zvierat a ľudí prispôsobených pre život, ale k zachovaniu vzácnych druhov zvierat a rastlín alebo k oživeniu stratených. Vedci sa však vybrali iným smerom.

S rozvojom vedy bol možný zložitý a časovo náročný proces klonovania. Ale už teraz existuje dôvodný predpoklad, že u klonovaných zvierat sa vyvinú rôzne choroby a tieto zvieratá žijú 1,5-2 krát menej ako zvieratá narodené v dôsledku prirodzeného oplodnenia.
Predpoklad vedcov, že klonované zvieratá budú životaschopnejšie a produktívnejšie ako ich rodičia, sa v praxi nenaplnil. Tento predpoklad bol založený na skutočnosti, že štúdie odhalili, že klonované zvieratá majú nezávislejšie bunkové delenie ako pôvodné. Napríklad klonovaný býk mal 90 bunkových delení, zatiaľ čo pôvodný len 60. Dospelo sa k záveru, že klonované zviera by malo byť životaschopnejšie ako pôvodné. Prečo sa však robí takýto záver, nie je jasné. Veď je napríklad známe, že ľudské bunky sa delia len 50-krát a on sa dožíva v priemere 70-80 rokov, kým býčie bunky sa delia 60-krát a on žije 15-20 rokov. Už z toho sa dalo predpokladať, že dĺžka života klonovaného zvieraťa bude menšia ako jeho pôvodného.

Bunkové delenie nemožno sledovať vo vnútri tela živej bytosti, preto sa delenie buniek sledovalo v skúmavkách, v špeciálnych živných roztokoch. Ale je možné, že mimo tela môžu bunky v skúmavke poskytnúť viac delení. V holistickom organizme sú bunky organizované, medzi nimi prebieha neustála výmena látok a informácií. Vedci tiež vedeli, že klonovanie nedokáže úplne odstrániť nahromadené negatívne mutácie – faktory prostredia. Silný vplyv takýchto faktorov sa preukázal už skôr pri genetickom vyšetrení dvojčiat. Rozdiely medzi nimi boli tým väčšie, čím odlišnejšie boli podmienky, v ktorých rástli. Je tiež známe, že pri prejavoch mnohých dedičných chorôb je veľmi veľká úloha životného prostredia. Na získanie zdravého životaschopného klonu je potrebné odstrániť všetky mutačné gény z bunky použitej na klonovanie, čo však v súčasnosti nie je možné. Existuje tiež predpoklad, že ak sa vedci naučia odstraňovať mutačné gény zo živých bytostí, potom potreba klonovania zmizne.

Je tiež potrebné povedať viac o ďalšom bode v prospech sexuálneho rozmnožovania. Pri nepohlavnom rozmnožovaní, kam patrí aj klonovanie, sa vždy zachovajú škodlivé mutácie, ktoré sa prenášajú z originálu na všetkých, bez výnimky, potomkov. Pri pohlavnom rozmnožovaní takéto mutácie vo väčšine prípadov nadobúdajú recesívne znaky, t.j. tie, ktoré nemusia vzniknúť a sú každou generáciou viac a viac potláčané. Väčšina klonovaných tvorov je odsúdená na smrť kvôli degradácii. Len veľmi malé percento tvorov, ktoré dostali výlučne pozitívne mutácie, je schopné dlhodobo prežiť. Práve od takýchto životaschopných jedincov dochádza k ďalšiemu masívnemu nárastu počtu druhov vo svete zvierat. Je potrebné poznamenať, že táto možnosť sa predpokladá len u malých a prvokových živočíchov a rastlín.

Plodnosť vysoko vyvinutých zvierat a ľudí je relatívne nízka, takže taká metóda reprodukcie, ako je klonovanie, určite povedie k degradácii, pretože proces vyhynutia prebieha rýchlejšie ako reprodukcia.
Je tiež známe, že finálne klony prakticky nezodpovedajú originálu, t.j. pôvodný genotyp. Vedci už dospeli k záveru, že zachovanie presnej kópie originálu je za žiadnych okolností nemožné a postupom času sa v každej ďalšej generácii klonov bude táto presnosť identity zhoršovať. Niet pochýb o tom, že po 8-10 generáciách všetky pozitívne ukazovatele klonu, prevzaté z originálu, zastarajú.
Pri prirodzenom rozmnožovaní platí, že čím viac jedincov s rôznymi črtami sa kríži, tým je potomstvo silnejšie a vytrvalejšie. Tento spôsob reprodukcie umožňuje znížiť nevýhody mutačných zmien, ktoré sa v prírode nevyhnutne vyskytujú.

Genetické inžinierstvo.

V starovekých mestách Mezopotámie našli archeológovia hlinené tabuľky so sumerským klinovým písmom. Babylonské texty opisujú rybieho muža Enkiho, syna Anny (nebo). Enki sa zaoberal tvorbou inteligentných bytostí, skrížil primitívneho človeka s rôznymi zvieratami, až stvoril racionálneho človeka. Dal ľuďom písanie, vedu, všetky druhy umenia, naučil ich stavať mestá a chrámy, ustanoviť zákony, naučil ľudí sadiť a zbierať rôzne plody. Enkeho celé telo bolo rybie a pokryté šupinami, pod rybou hlavou bola ľudská hlava a ľudská bola aj jeho reč. Strávil celý deň medzi ľuďmi, neprijímal žiadne jedlo, a keď slnko zapadlo, „toto úžasné stvorenie sa ponorilo do mora a strávilo noci v priepasti, pretože tam bol jeho dom. Napísal aj knihu o počiatku sveta a o tom, ako vznikol, a dal ju ľuďom. V starovekom meste Sumer sa nachádzal jeho chrám Enki-Abzu, t.j. chrám „morskej priepasti“. Obrazy Enkiho, rybieho muža, prežili dodnes.

Beštiálnosť.

Vedci tiež vysvetľujú záhadu vzhľadu beštiálnych mužov beštiálnosťou, ktorá existovala v staroveku. Primitívny človek uspokojoval svoje sexuálne potreby pomocou zvierat. To bolo bežné najmä v armádach počas vojenských ťažení. Každá armáda mala stádo oviec alebo kôz. Tieto zvieratá slúžili vojakom nielen ako jedlo, ale aj ako predmety lásky. Tento stav pretrvával pomerne dlho. Podľa písomných prameňov v roku 1562, počas obliehania Lyonu, talianska armáda zažila masívnu dezerciu kvôli nedostatku oviec a kôz pre svoje potreby. A takí vedci staroveku ako Paracelsus a Cardano, ako aj slávny pôrodník Litseti zo 16. storočia opakovane opisovali prípady narodenia ľudských zvierat u žien aj u samíc rôznych zvierat. Potvrdenie o existencii ľudských zvierat a ľudských vtákov našli archeológovia už dlho, bolo jednoducho zakázané o týchto nálezoch hovoriť a tieto informácie boli známe iba v úzkych vedeckých kruhoch.

Ľudia sú zvieratá.

Nedávno čínski genetici oznámili, že sa im podarilo skrížiť človeka s králikom. Na tento účel boli králičie vajíčka zbavené natívnej DNA a potom bola do nich zavedená ľudská DNA. Získalo sa viac ako 400 embryí, ktoré boli následne zničené, čím sa získali kmeňové bunky na ďalšie experimenty. Na aké experimenty? Nie sme o tom informovaní. Vedci, povzbudení rovnakým úspechom, plánujú v blízkej budúcnosti vytvoriť nového hybrida – človeka a myši. Informuje o tom časopis Cell Research, ktorý vydáva Šanghajský inštitút bunkovej biológie a Čínska akadémia vied. Treba dodať, že podobné experimenty robili vedci z Massachusetts (USA) s kravskými bunkami, no neboli korunované úspechom.
Objavili sa aj správy, že austrálski vedci vytvorili embryo človeka a prasaťa, ktoré bolo plánované na implantáciu do maternice prasaťa na ďalšiu kultiváciu. Na získanie tohto hybridu bolo jadro odstránené z bunky ľudského embrya a vložené do prasacieho vajíčka. Výsledkom bolo embryo s 97 % ľudskej DNA a 3 % prasacej DNA.

Zasadiť ľudí.

Pri čítaní rozprávok bratov Grimmovcov sa dozvedáme, že v čarovnom lese zrazu akoby kúzlom ožívajú stromy. Nie je táto myšlienka prevzatá z takýchto rozprávok modernými genetickými vedcami a rozhodli sa vytvoriť kríženca človeka s rastlinou? Avšak, nech už táto myšlienka pochádza odkiaľkoľvek, z tlače sa dozvedáme, že myšlienka vytvorenia hybridu človeka s rastlinou už zaujala vedecké mysle. Britskí vedci teda začali pestovať stromy-náhrobné kamene. Jadrá buniek týchto stromov obsahujú DNA zosnulého. Za týmto vývojom stojí spoločnosť Bioabsence, ktorá za rok vysadila na hroby mŕtvych už 500 geneticky modifikovaných jabloní. Špecialisti tejto spoločnosti ubezpečujú zákazníkov, že každý strom a jeho plody budú „výzorovo podobné“ zosnulému.
Bioabsence plánuje v budúcnosti ponúkať na predaj rastliny, ktoré sa vedia elementárne hýbať a myslieť. Prvé pokusné tropické viniča sa už pestujú v skleníkoch, no zatiaľ ich nevidíme, keďže prístup do týchto skleníkov je pre neoprávnené osoby uzavretý. Popínavé rastliny podľa vedcov rastú veľmi rýchlo, dokážu sa otočiť smerom k človeku, ktorý sa k nim blíži, a majú desivo vyzerajúce tŕne, ktoré môžu človeka ochromiť alebo dokonca zabiť. O tento vývoj už prejavujú veľký záujem rôzne bezpečnostné služby.

Príležitostný kaktusár.

Ukazuje sa, že hybridy človeka a rastliny sa môžu objaviť nielen v špeciálnych experimentálnych laboratóriách. Slávny spisovateľ a novinár Nikolaj Nepomniachtchi teda v jednej zo svojich kníh hovorí o mladej Moskovčanke, ktorá sa rozhodla ísť so svojimi rodičmi na dovolenku do Mexika. V blízkosti letoviska Acapulco dievča videlo kaktus, úplne pokrytý dymovými, nadýchanými chĺpkami. Poháňaná zvedavosťou sa dotkla kaktusu a pocítila bolesť v ruke, ukázalo sa, že ju prepichli ostré tŕne. Keď dievča namočilo kvapku krvi do obrúska, zabudlo na to, čo sa stalo. Ruka a za ňou aj celé telo dievčatka však po nejakom čase začala prerastať. Ani ich odstránenie pinzetou, ani ich oholenie neprinieslo žiadny výsledok: tŕne opäť narástli. Ako sa ukázalo, spóry kaktusu prenikli do kože, zakorenili sa a vyvolali rast. Dievča bolo zúfalé, no keď sa vrátila do Moskvy, našla kliniku, kde jej laserom odstránili značnú časť chrbtice a spór. Čas plynul, dievča sa vydala, porodila dieťa. S otrasom však spomína na časy, keď bola krížencom muža a kaktusu.

Okolo všetkých druhov krížencov ľudí so zvieratami a rastlinami zúria vážne spory. Verejnosť už dlho bije na poplach, vedcov chce zastaviť aj katolícka cirkev. Vedci zase všetkých uisťujú o výhodách takýchto experimentov pre ľudstvo. Ako nám môžu tieto experimenty skutočne dopadnúť? Dúfam, že to nie je zlé.

História klonovania.

Ľudské embryo (6 dní po oplodnení)

Pluripotentné zárodočné bunky pochádzajúce z ľudskej pupočníkovej krvi

Kmeňové bunky ľudskej kostnej drene (elektrónová mikrofotografie)

Červené krvinky sú prvé špecializované bunky pochádzajúce z ľudských kmeňových buniek.

Kolónie nediferencovaných ľudských embryonálnych kmeňových buniek pri 20-násobnom zväčšení

V októbri 2001 spoločnosti Pokročilá bunková technológia(AST, USA) sa podarilo po prvý raz získať klonované ľudské embryo pozostávajúce zo 6 buniek. To znamená, že klonovanie embryí na medicínske účely (tzv. terapeutické klonovanie) je za dverami.

Cieľom tohto klonovania je získať ľudské blastocysty (duté guľovité útvary pozostávajúce z asi 100 buniek), ktoré obsahujú vnútornú bunkovú hmotu. Po extrakcii z blastocyst sa vnútorné bunky môžu vyvinúť v kultúre, premeniť sa na kmeňové bunky, ktoré sa zase môžu zmeniť na akékoľvek diferencované ľudské bunky: nervové, svalové, hematopoetické, žľazové bunky atď.

Medicínske aplikácie kmeňových buniek sú veľmi sľubné a mimoriadne rozmanité. Možno ich použiť napríklad na liečbu diabetes mellitus obnovením populácie mŕtvych alebo poškodených buniek pankreasu produkujúcich inzulín. Môžu byť tiež použité ako náhrada nervových buniek v prípade poškodenia mozgu alebo miechy. Zároveň nehrozí odmietnutie transplantátu a iné nežiaduce komplikácie, ktoré sprevádzajú klasické operácie pri transplantácii buniek, tkanív a orgánov.

Nedávno sa termín "terapeutické klonovanie" používa aj na označenie klonovania embryí určených na implantáciu do maternice ženy, ktorá potom môže porodiť klonované dieťa. Je to odôvodnené tým, že takéto klonovanie umožní neplodným párom mať deti. S liečbou ako takou to však nemá nič spoločné. Preto sa väčšina vedcov zaoberajúcich sa medicínskym klonovaním domnieva, že čas na „reprodukčné“ klonovanie ešte nenastal – stále je potrebné vyriešiť množstvo zložitých biologických, medicínskych a etických problémov.

Klonovanie sa chápe ako získanie embrya buď nahradením jadra vajíčka jadrom somatickej bunky, alebo partenogenézou, t.j. pri delení neoplodneného vajíčka. V oboch prípadoch si klonovanie vyžaduje životaschopné vajíčka, ktoré možno získať len od darcov.

Mnoho žien reagovalo na oznámenie AST so žiadosťou o materiál na výskum klonovania a 12 darcov bolo vybraných po starostlivom skríningu zdravia a duševného zdravia. Je zaujímavé, že väčšina potenciálnych darcov uviedla, že by sa odmietla zúčastniť na experimentoch s reprodukčným klonovaním.

Darcom sa podávali špeciálne injekcie hormónov, aby sa počas ovulácie neuvoľnilo jedno, ale asi 10 vajíčok. Fibroblasty sa použili ako zdroje jadier na transplantáciu do vajíčok. Fibroblasty boli získané z biopsií kože anonymných darcov, vrátane pacientov s diabetes mellitus, ako aj pacientov s poranením miechy. Po izolácii fibroblastov sa z nich získali bunkové kultúry.

V prvých experimentoch boli použité jadrá fibroblastov. Po transplantácii jadra sa však vaječná bunka začala deliť, proces bol rýchlo dokončený a nevznikli ani dve samostatné bunky. Po sérii neúspechov sa americkí výskumníci rozhodli využiť prístup T. Wakayamu a R. Yanagimachiho (tzv. havajská metóda), pomocou ktorej sa podarilo získať prvú klonovanú myš.

Táto metóda spočíva v tom, že namiesto jadra somatickej bunky (fibroblastu) sa do vajíčka transplantuje celá ovariálna bunka. Ovariálne bunky poskytujú výživu vyvíjajúcemu sa vajíčku a sú s ním tak silne spojené, že zostávajú na jeho povrchu aj po ovulácii. Tieto bunky sú také malé, že namiesto jadra možno použiť celú bunku.

Aj v tomto prípade sa však vyskytli značné ťažkosti. Trvalo viac ako 70 pokusov, kým sa im podarilo získať deliace vajíčko. Z 8 vajíčok, do ktorých boli zavedené ovariálne bunky, dve tvorili štvorbunkové embryo a jedno tvorilo šesťbunkové embryo. Potom ich delenie zaniklo.

Partenogenetický prístup je založený na skutočnosti, že vajíčko sa nestane haploidným okamžite, ale v pomerne neskorom štádiu dozrievania. Ak by sa takéto takmer zrelé vajíčko podarilo aktivovať, t.j. stimulované k deleniu by bolo možné získať blastocysty a kmeňové bunky. Nevýhodou tohto prístupu je, že výsledné kmeňové bunky budú len geneticky príbuzné darcovi vajíčka. Týmto spôsobom je nemožné získať kmeňové bunky pre iných ľudí - bude potrebná jadrová transplantácia do vajíčka.

Už predtým boli úspešné pokusy aktivovať vajíčka myší a králikov pomocou rôznych látok alebo elektrického prúdu. Ešte v roku 1983 E. Robertson získal kmeňové bunky z partenogenetického myšacieho embrya a ukázal, že môžu vytvárať rôzne tkanivá vrátane svalov a nervov.

S ľudským embryom sa všetko ukázalo byť komplikovanejšie. Z 22 chemicky aktivovaných vajíčok len 6 vytvorilo po piatich dňoch niečo, čo vyzeralo ako blastocysty. V týchto blastocystách však nebola žiadna vnútorná bunková hmota...

Existujú tri typy klonovania cicavcov: embryonálne klonovanie, klonovanie zrelej DNA (reprodukčné klonovanie, Roslinova metóda) a terapeutické (biomedicínske) klonovanie.

O embryonálne klonovanie bunky, ktoré sú výsledkom delenia oplodneného vajíčka, sa oddelia a pokračujú vo vývoji na samostatné embryá. Takže môžete získať jednovaječné dvojčatá, trojčatá atď. až 8 embryí vyvíjajúcich sa v normálnych organizmoch. Táto metóda sa už dlho používa na klonovanie zvierat rôznych druhov, ale jej použiteľnosť na ľudí nie je dostatočne preskúmaná.

Klonovanie DNA spočíva v prenose jadra somatickej bunky do neoplodneného vajíčka, z ktorého bolo predtým odstránené vlastné jadro. Takúto bunkovú operáciu prvýkrát vykonal genetik G. Shpemann v 20. rokoch 20. storočia.

Po odstránení jadra je vajíčko rôznymi spôsobmi nútené vstúpiť do štádia G0 bunkového cyklu. V tomto stave je bunka v pokoji, čo je veľmi dôležité pri jej príprave na transplantáciu nového jadra. Transplantácia jadra sa uskutočňuje buď transplantáciou, ako je opísané vyššie, alebo fúziou vajíčka s inou bunkou obsahujúcou jadro.

Každé laboratórium používa svoje vlastné modifikácie týchto všeobecných prístupov. Najznámejšia je Roslinova metóda, pomocou ktorej boli získané ovce Dolly.

Synchronizácia bunkových cyklov darcovských buniek a vajíčka je nevyhnutná pre úspech operácie jadrového transplantátu. Túto metódu vyvinuli a používali I. Wilmut a K. Campbell. Najprv sa darcovské bunky (pri klonovaní oviec z vemena) umiestnili do kultivačného média, kde sa začali deliť. Potom sa jeden z nich vybral a umiestnil do vyčerpaného média, v dôsledku čoho hladujúca bunka prešla do štádia G0 bunkového cyklu. Po odstránení jadra z vajíčka sa ihneď umiestnilo vedľa bunky darcu a po 1–8 hodinách sa pomocou elektrického impulzu vyvolala bunková fúzia a aktivácia vývoja embrya.

Po takomto zákroku však prežije len niekoľko buniek. Bunka, ktorá prežila, sa umiestnila do vajcovodu ovce a nechala sa vyvíjať asi 6 dní, potom sa preniesla do maternice, kde pokračoval vývoj embrya. Ak všetko dobre dopadlo, nakoniec sa zrodila klonovaná ovca – presná genetická kópia ovce, ktorej bola odobratá darcovská bunka.

Kvôli vysokému riziku vzniku genetických defektov a rakoviny je mnoho vedcov a osobností verejného života proti použitiu tejto metódy na klonovanie ľudí. Vo väčšine krajín je ľudské reprodukčné klonovanie zakázané.

Novinkou a najúčinnejšou je vyššie spomínaná havajská metóda reprodukčného klonovania. V júni 1998 tím na Havajskej univerzite po prvý raz úspešne naklonoval myš a vyprodukoval tri generácie geneticky identických klonov. Napriek tomu, že genetika a štruktúra myších buniek sú lepšie pochopené ako u iných zvierat, klonovanie myší bolo náročnou úlohou. Je to spôsobené tým, že myšacie vajíčko sa začne deliť takmer okamžite po oplodnení. Nie je teda náhoda, že Roslin použila na klonovanie ovcu: jej vajíčko sa začne deliť len niekoľko hodín po oplodnení.

Wakayama a Yanagimuchi dokázali prekonať tento problém a produkovali myšie klony s ešte lepšími výťažkami (3 zo 100 pokusov) ako Wilmut (1 z 277 pokusov). Wakayama pristupoval k problému synchronizácie buniek inak ako Wilmut. Bunky vemena používané Wilmutom museli byť umelo nútené do G0 fázy. Wakayama od samého začiatku používal tri typy buniek – Sertoliho bunky, mozgové bunky a bunky vaječníkov – ktoré samy osebe sú buď vždy vo fáze G0 (prvé dva typy buniek), alebo takmer vždy vo fáze G0 alebo G1. Okrem toho sa darcovské bunky použili niekoľko minút po tom, čo boli izolované z tela myši, namiesto toho, aby sa uchovávali v kultúre.

Po odstránení jadra z vajíčka sa do neho vložilo jadro darcovskej bunky. Približne o 1 hodinu neskôr bunka začala normálne fungovať s novým jadrom. Po ďalších 5 hodinách bola bunka umiestnená do špeciálneho média, ktoré stimulovalo delenie buniek, podobne ako pri prirodzenom oplodnení. Médium obsahovalo špeciálnu látku cytochalazín B, ktorá bránila vývoju polárnych teliesok. V dôsledku toho sa z vajíčka vyvinulo embryo, ktoré sa potom mohlo transplantovať do maternice nastávajúcej matky.

Aby sa zabezpečila životaschopnosť klonov, Wakayama získal klony klonov, ako aj normálne potomstvo od klonových rodičov a v čase publikácie získal viac ako 50 klonov.

Biomedicínske klonovanie popísané vyššie. Od reprodukčného klonovania sa líši len tým, že vajíčko s transplantovaným jadrom sa vyvinie v umelom prostredí, následne sa z blastocysty odstránia kmeňové bunky a odumrie samotné preembryo. Kmeňové bunky možno vo veľmi mnohých prípadoch použiť na regeneráciu poškodených alebo chýbajúcich orgánov a tkanív, ale postup ich získavania vyvoláva mnoho morálnych a etických problémov a v mnohých krajinách zákonodarcovia diskutujú o možnosti zakázať biomedicínske klonovanie. Napriek tomu výskum v tejto oblasti pokračuje a tisíce nevyliečiteľne chorých pacientov (Parkinsonova a Alzheimerova choroba, cukrovka, skleróza multiplex, reumatoidná artritída, rakovina a poranenia miechy) s nádejou čakajú na svoje pozitívne výsledky.

I. KLONOVANIE JE ETICKÉ

Mechanizmus klonovania ako postupu genetického inžinierstva nie je vo všeobecnosti príliš zložitý. Bežná bunka živého organizmu, bez toho, aby sme zachádzali do detailov, je takzvaná cytoplazma, v ktorej pláva jadro. Jadro obsahuje program na vývoj organizmu - súbor génov prijatých od rodičov. Pohlavné bunky, na rozdiel od zvyšku buniek tela, sú dokončené len z polovice. Ženské vajíčko schopné produkovať embryo teda obsahuje pred oplodnením neúplnú sadu génov, v jeho jadre chýba mužská sada génov, presnejšie chromozómy. Táto okolnosť naznačila genetikom pomerne jednoduchú schému skúseností.

Z pohlavného vajíčka zvieraťa sa odoberie jadro a namiesto neho sa vloží jadro z akejkoľvek bežnej (nepohlavnej) bunky organizmu darcu.Takéto jadro obsahuje kompletnú genetickú informáciu o jeho organizme a teraz, ak sa umelo vytvorená bunka (cytoplazma z jedného organizmu a jadro z iného) je zasadená do nosného orgánu adoptívnej matky, potom organizmus z nej narodený bude genetickou kópiou (klonom) toho, z ktorého bolo jadro odobraté. Takýmto produktom ľudských rúk sa stala ovečka Dolly, o ktorej sa už veľa napísalo a povedalo. Jeho tvorcami je skupina biológov vedená Ianom Wilmuthom z Roslyn Institute v Edinburghu (Škótsko).

Samozrejme, ide o veľký vedecký úspech. Hodnota vyvinutej metodiky spočíva v tom, že otvorila možnosť prvotne posúdiť originalitu a užitočnosť už vytvoreného organizmu a následne rozhodnúť o vhodnosti vytvorenia identickej kópie. Predtým bola táto technika použiteľná len na vytváranie kópií embryí, teda vývojových organizmov, hodnoty; čo nebolo jasné. Prvá publikácia v časopise „Nature“ však nedáva definitívnu odpoveď na otázku: je možné získať kópie založené na bunkách (jadrách) dospelého organizmu. Najprv je popísaný jediný pozitívny výsledok, ktorý zatiaľ nepotvrdili ani samotní autori, ani nikto iný. Po druhé, článok neodpovedá ani na množstvo ďalších otázok. A hlavne: autori práce nevedia s určitosťou povedať, z ktorého jadra bola Dolly bunka získaná. Na klonovanie sa odobrali bunky epitelu mliečnej žľazy, teda vemena dospelej gravidnej ovce. Môže ísť o veľmi špecifickú a vzácnu bunku v tele, ktorá sa vyskytuje v prsníku počas tehotenstva. Treba si uvedomiť aj to, že získanie Dolly z jadra somatickej bunky (ak k tomu naozaj došlo) výrazne mení naše chápanie mechanizmov vývoja organizmov a zmien v genetickom materiáli sprevádzajúcich tento proces. Prinajmenšom donedávna sa verilo, že rôzne druhy mutácií, ktoré sa hromadia v genóme, by mali zasahovať do procesu klonovania.

Rekonštrukcia, technicky nie zložitá operácia, sa najčastejšie vykonáva obyčajným mechanickým nástrojom, len veľmi malým. Vyžaduje si to však veľa skúseností a zručností. Koniec koncov, veľkosť bunky je pomerne malá - do 1020 mikrónov a jadro je ešte menšie. Škótski experimentátori použili najmä elektrický výboj na spojenie jadra a vajíčka. V iných fázach experimentu existujú určité jemnosti. Ale sú technicky prekonateľné.

Nedá sa jednoznačne povedať, nakoľko spoľahlivý je navrhovaný prístup. Wilmut vykonal asi 300 jadrových transplantácií z epitelových buniek, ale získala sa len jedna normálna dospelá ovca, geneticky podobná darcovi jadra. Nedá sa vylúčiť, že touto cestou sa pri ďalších stovkách transplantácií nezíska ani jedna kópia. Príliš veľký humbuk okolo tejto práce je alarmujúci. Je možné, že je v tom prvok sebapropagácie.

Experiment s Dolly ukázal, že v dospelom organizme možno zachovať jednotlivé bunky schopné vyvinúť sa v celý živý organizmus. A hlavné bude hľadanie týchto špecifických buniek. Pri posudzovaní budúcich vyhliadok klonovania je potrebné mať na pamäti ešte jeden problém: genokópie možno odstaviť len asexuálne. Nedá sa vylúčiť, že výsledná genetická kópia nebude vôbec schopná splodiť potomstvo. Možno si však predstaviť, že v budúcnosti bude možné s dobre zavedenou nízkonákladovou technológiou klonovania získať stáda elitných oviec a kráv. Pravdepodobne tak bude možné napraviť situáciu s ohrozenými druhmi zvierat zapísanými v Červenej knihe, napríklad transplantáciou jadra zamrznutej mamutej bunky do vaječnej bunky slona zo zoo. Rusko má už dlho špecialistov, ktorí sú potenciálne schopní riešiť problémy embryogenetiky. Žiaľ, v posledných rokoch mnohí z nich pracujú v zahraničí a mimochodom, sú tam veľmi oceňovaní. Napriek tomu máme v tomto smere určité úspechy, ktoré sú v prvom rade spojené s prenosom génov v jadrách zygot a embryonálnych buniek a následnou produkciou celých organizmov z nich. Takéto experimenty sa vykonávajú v Ruskej akadémii poľnohospodárskych vied aj v Ruskej akadémii vied. Nášmu inštitútu sa napríklad nedávno v Rusku po prvý raz podarilo získať myš, ktorej jeden z génov bol cielene zničený (hovorí sa tomu génový knockout). Takýto experiment nie je v zásade o nič menej komplikovaný ako klonovanie myši pomocou embryonálnych buniek. V prvej fáze sme dostali chiméru, teda organizmus, ktorého bunky pochádzajú od jedného páru rodičov a niektoré od iného páru.

Získavanie chimér - ovčích kôz - je skutočným faktom. V tomto prípade sa používa takáto technika - prenos celých embryonálnych buniek jedného typu organizmu do skorých embryí iného druhu. Nedávno bol zaznamenaný čiastočný embryonálny vývoj hybridu pozostávajúceho z prasačieho jadra preneseného do kravského vajca. Teraz je teda ťažké si naplno predstaviť fantastické možnosti, ktoré moderná molekulárna genetika a embryogenetika prináša.

Hlavná intriga v probléme - klonovanie ľudí? Tu však musíme mať na pamäti nie tak technické problémy, ako skôr etické, psychologické. Po prvé, počas procesu klonovania môže dôjsť k manželstvu, čo je prijateľné v prípade zvierat a neprijateľné v prípade klonovania ľudí. Ďalej si treba uvedomiť, že človek ako jednotlivec pod vplyvom génov je tvorený len z 50 percent, zvyšok do značnej miery určujú životné podmienky. Nie je možné úplne reprodukovať materiálne a sociálne podmienky vývoja, v ktorých sa vytvoril genetický originál. Namiesto génia sa z úspešného recidivistu môže stať namiesto talentovaného vedca neschopný obchodník. A hoci sú všetky negatívne aspekty zrejmé, nie je možné zakázať prácu na klonovaní ľudí. Veľké peniaze dokážu vyriešiť všetko. Potrebujeme podrobnú analýzu situácie a jasnú právnu úpravu.

Preto bez čakania na skutočný úspech vedcov v tomto smere by sa malo zamyslieť nad vývojom právnych dokumentov upravujúcich takéto aktivity. Prezident Clinton, ako viete, okamžite po objavení sa článku na túto tému zaviedol zákaz takýchto experimentov. Diskutuje sa o tom aj v našej Dume, v Európskej komisii pre etiku.

V Anglicku už 6 rokov platí zákon, podľa ktorého je zakázané vykonávať prácu s jadrami a bunkami ľudských embryí. Na prácu škótskych vedcov sa však tento zákon nevzťahuje, pretože použili jadrá buniek dospelých oviec. Faktom je, že keď sa pripravoval zákon o prohibícii, nikto si nevedel predstaviť, že je niečo také možné. Teraz je v Anglicku rozruch, ku ktorému sa pridali dokonca aj náboženské organizácie. Objavili sa varovania pred uverejnením článku o Dolly v časopise. Ak hovoríme teoreticky o výhodách vytvárania genokópií, majú na mysli také humánne vyhliadky, ako je použitie klonovania na vytvorenie duplicitných genetických orgánov na transplantáciu bez rizika ich odmietnutia.

Najvýznamnejšie objavy v biológii 20. storočia

Tak ako na konci 19. storočia podnietili objavy fyziky röntgenových lúčov a rádioaktivity rozvoj prírodných vied budúceho storočia, zrejme budú predurčené aj úspechy molekulárnej biológie na konci 20. storočia. ..

Klonovanie zvierat

Vo svojom experimente Campbell a jeho kolegovia odobrali bunku z ovčieho embrya v ranom štádiu vývoja (v štádiu embryonálneho disku) a pestovali bunkovú kultúru, to znamená, že dosiahli toto ...

Hlavné problémy genetiky a úloha reprodukcie vo vývoji živých vecí a vývoji živých vecí

Pojem "klon" pochádza z gréckeho slova "klon", čo znamená - vetvička, výhonok, stonka a primárne súvisí s vegetatívnym rozmnožovaním. Klonovanie rastlín z odrezkov, pukov alebo hľúz v poľnohospodárstve...

Základy biotechnológie a jej výskumná a výrobná základňa

Vlastnosti klonovania

Klon je identické dvojča inej osoby, oneskorené v čase. V skutočnosti ani nehovoríme o klonovaní, ale o získaní kópie jednotlivca, pretože pojem „klonovanie“ znamená získanie určitého súboru jednotlivcov ...

Aplikačné odvetvia genetického inžinierstva

Vedci na celom svete sa už niekoľko desaťročí snažia študovať ľudský genóm, ktorý obsahuje všetky jeho dedičné informácie. Prvou etapou týchto globálnych štúdií bolo vytvorenie projektu Human Genome Project v roku 1990...

Klonovanie rastlín, na rozdiel od klonovania zvierat, je bežný proces, s ktorým sa musí vysporiadať každý kvetinár alebo záhradník. Koniec koncov, rastlina sa často rozmnožuje výhonkami, odrezkami, anténami atď. Toto je príklad klonovania...

Proces a problémy klonovania

Pokusy s klonovaním ľudí prebiehajú už mnoho rokov. V roku 1993 vedec z Južnej Kórey (Kyunji University) vytvoril ľudský klon, rozmnožil ho na 4 bunky a zničil. Ak chcete pochopiť, či bol experiment úspešný, stačí ...

Rozmnožovanie je jednou zo základných vlastností živých organizmov. Spôsoby a formy rozmnožovania organizmov

Získanie identických potomkov nepohlavným rozmnožovaním sa nazýva klonovanie. V prirodzených podmienkach sa klony objavujú len zriedka. Známy príklad prirodzeného klonovania...

Moderná biotechnológia

Klonovanie je súbor metód používaných na získanie klonov. Klonovanie mnohobunkových organizmov zahŕňa transplantáciu jadier somatických buniek do oplodneného vajíčka s odstráneným pronukleom. J...

Moderné problémy klonovania. Ich etický charakter

Snáď jedným z najvýraznejších nedávnych úspechov v genetike je experiment s klonovaním oviec, ktorý 23. februára 1997 úspešne ukončili vedci z University of Roslyn v Škótsku pod vedením Iana Wilmutha. Pre...

Transformácia baktérií ako základ pre genetické inžinierstvo a molekulárne klonovanie

Molekulárne klonovanie (molekulárne klonovanie alebo génové klonovanie) - klonovanie molekúl DNA (vrátane génov, génových fragmentov, súborov génov, sekvencií DNA, ktoré neobsahujú gény) ...

Klonovanie

Komerčné klonovanie

V posledných desaťročiach minulého storočia došlo k prudkému rozvoju jedného z najzaujímavejších odvetví biologickej vedy – molekulárnej genetiky. Už začiatkom 70. rokov sa objavil nový smer v genetike – genetické inžinierstvo. Na základe jej metodiky sa začali vyvíjať rôzne biotechnológie, vznikali geneticky modifikované organizmy. Génová terapia určitých ľudských chorôb sa stala možnou. Vedci dodnes urobili v oblasti klonovania zvierat zo somatických buniek mnohé objavy, ktoré sa úspešne uplatňujú v praxi.

Myšlienka klonovania Homo sapiens predstavuje pre ľudstvo problémy, ktorým nikdy predtým nečelilo. Veda sa vyvíja tak, že každý jej nový krok so sebou prináša nielen nové, dovtedy nepoznané príležitosti, ale aj nové nebezpečenstvá.

Čo je klonovanie ako také? V biológii je to metóda získania niekoľkých rovnakých organizmov nepohlavným (aj vegetatívnym) rozmnožovaním, hovorí encyklopédia „Krugosvet“. Takto sa po milióny rokov v prírode rozmnožujú mnohé druhy rastlín a niektorých živočíchov. Pojem „klonovanie“ sa však dnes bežne používa v užšom zmysle, e a znamená kopírovanie buniek, génov, protilátok a dokonca aj mnohobunkových organizmov v laboratóriu. Vzorky pochádzajúce z nepohlavného rozmnožovania sú podľa definície geneticky rovnaké, môžu však pozorovať aj dedičnú variabilitu v dôsledku náhodných mutácií alebo umelo vytvorené laboratórnymi metódami. Pojem „klon“ ako taký pochádza z gréckeho slova „klon“, čo znamená – vetvička, výhonok, stonka a súvisí predovšetkým s vegetatívnym rozmnožovaním. Klonovanie rastlín z odrezkov, pukov alebo hľúz v poľnohospodárstve je známe už tisíce rokov. Pri vegetatívnom rozmnožovaní a pri klonovaní sa gény nerozdeľujú medzi potomkov, ako pri pohlavnom rozmnožovaní, ale sú zachované v celku. Len zvieratá sú iné. Ako živočíšne bunky rastú, dochádza k ich špecializácii, to znamená, že bunky strácajú schopnosť realizovať všetky genetické informácie uložené v jadre mnohých generácií.

Tu je schéma klonovania, ktorú poskytol lekár Eddie Lawrence (na základe materiálov ruskej leteckej služby).

Čo znamená reprodukčné klonovanie? Ide o umelú reprodukciu geneticky presnej kópie akejkoľvek živej bytosti v laboratóriu. Terapeutické klonovanie zase znamená úplne rovnaké reprodukčné klonovanie, avšak s obmedzenou dobou rastu embryí do 14 dní alebo, ako hovoria odborníci, „blastocysty“. Po dvoch týždňoch sa proces rozmnožovania buniek preruší. Takéto bunky budúcich orgánov sa nazývajú "embryonálne kmeňové bunky".

Asi pred polstoročím boli objavené špirály DNA. Štúdium DNA viedlo k objavu procesu umelého klonovania zvierat.

Možnosť klonovania embryí stavovcov sa prvýkrát ukázala na začiatku 50. rokov minulého storočia pri pokusoch na obojživelníkoch. Experimenty s nimi ukázali, že sériové prenosy jadier a in vitro bunková kultúra túto schopnosť do určitej miery zvyšujú. Po získaní patentu v roku 1981 sa objavilo prvé klonované zviera - myš. Začiatkom 90. rokov sa vedci z výskumu obrátili na veľké cicavce. Rekonštruované vajcia od veľkých domácich zvierat, kráv alebo oviec nie sú najskôr kultivované. in vitro, a in vivo- v obviazanom vajcovode ovce - medziprodukt (prvý) príjemca. Potom sú odtiaľ vyplavené a transplantované do maternice konečného (druhého) príjemcu - kravy alebo ovce, kde k ich vývoju dochádza pred narodením mláďaťa. Pred časom médiá šokovali správy o vzhľade Dolly – škótskej ovečky, ktorá je podľa jej tvorcov presnou kópiou jej genetickej hmoty. Neskôr sa objavil americký goby Jefferson a druhý goby, chovaný francúzskymi biológmi.

Zrazu skupina vedcov z Rockefellerovej a Havajskej univerzity stála pred problémom klonovania myší v šiestej generácii. Podľa výsledkov výskumu existujú dôkazy, že u pokusných zvierat existuje určitá skrytá chyba, jednoznačne získaná v procese klonovania. Predkladajú sa dve verzie tohto javu. Jedným z nich je, že koniec chromozómu by sa s každou generáciou musel „zodrieť“, skrátiť, čo by mohlo viesť k degenerácii, teda k nemožnosti ďalšieho plodenia a k predčasnému starnutiu klonov. Druhou verziou je zhoršenie celkového zdravotného stavu klonovaných myší s každým novým klonovaním. Táto verzia však ešte nebola potvrdená. Všetky tieto údaje sú alarmujúce a upozorňujú na fakt, že rovnakému „osudu“ nemusia uniknúť ani iné cicavce (vrátane človeka).

Mnoho ľudí však vníma klonovanie ako pozitívum a rovnako mnohí ho využívajú. Genetic Savings & Clone, biotechnologická spoločnosť so štvorročnými skúsenosťami s klonovaním mačiek, už pracuje na objednávkach od šiestich klientov, ktorí by chceli vidieť klony svojich domácich miláčikov po ich smrti, informoval Genoterra.ru. Takéto potešenie ich bude stáť 50 000 dolárov. Tento týždeň spoločnosť predstavila svoju štvrtú klonovanú mačku verejnosti na Medzinárodnej výstave mačiek v americkom Houstone. Táto mačka dostala prezývku Peaches, ktorej jadrovým darcom je mačka Mango. Vo všeobecnosti sú podobné, ale klon má na chrbte svetlú škvrnu. Takéto rozdiely v klonoch sú nevyhnutné, pretože mitochondriálna DNA zostáva v enukleovanom vajíčku príjemcu, ktorý sa líši od darcovho. Významnú úlohu zohrávajú aj rôzne faktory prostredia, za ktorých vývoj živočíchov prebiehal. V roku 2005 plánuje spoločnosť začať s klonovaním psov.

Spoločnosť Genetic Savings & Clone navyše nedávno licencovala novú, vylepšenú verziu procesu klonovania a demonštrovala jej výsledok – dve klonované mačiatka menom Tabuli a Baba Ganush. Nový proces nazývaný „prenos chromatínu“ (prenos chromatínu) je oveľa šetrnejší a úplnejší prenos genetického materiálu z bunky darcu do vajíčka, z ktorého by mal vyrásť klon. Kľúčom je otvoriť jadrovú membránu a odstrániť proteíny kožnej bunky (ktoré sa zvyčajne používajú pri klonovaní), ktoré sú pre tento proces nepotrebné. Tento druh klonovania má za následok viac ako 8-percentnú úspešnosť, podľa článku na Genoterra.ru. Zdá sa, že "prečistený" chromatín produkuje klonované embryá, ktoré sú viac podobné pôvodnému organizmu, ako ukazujú mačiatka, ktoré sú podobné prototypu nielen vzhľadom, ale, zdá sa, aj povahou.

Ale návrat milovaného zvieraťa do domu je ilúzia, pretože definícia „úplne to isté“ sa vzťahuje len na genetickú sadu, inak to bude stále iný tvor.

V roku 2002 sa vytvorila takmer úplná genetická mapa človeka. Spoločnosť Clonaid (súčasť náboženskej sekty Raelian Movement) zároveň oznámila, že po prvý raz na svete naklonovala človeka. Počas tejto doby sa podľa spoločnosti narodili tri klonované deti, ale neboli o tom predložené žiadne vážne dôkazy. Clonaid žiada od kohokoľvek, aby zaplatil 200 000 dolárov za právo vytvoriť si vlastnú kópiu.

Aké je praktické využitie klonovania?

Rozvoj biotechnológie na získanie veľkého množstva kmeňových buniek pri terapeutickom klonovaní umožní lekárom korigovať a liečiť mnohé doteraz nevyliečiteľné choroby, ako je cukrovka (závislá od inzulínu), Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba (starecká demencia), choroby srdcového svalu ( infarkty myokardu), ochorenia obličiek, pečene, ochorenia kostí, krvi a iné.

Nový liek bude založený na dvoch hlavných procesoch: rast zdravého tkaniva z kmeňových buniek a transplantácia takéhoto tkaniva na miesto poškodeného alebo chorého tkaniva. Spôsob tvorby zdravých tkanív je založený na dvoch zložitých biologických procesoch - prvotné klonovanie ľudských embryí do štádia objavenia sa "kmeňových" buniek a následná kultivácia vzniknutých buniek a kultivácia potrebných tkanív a príp. , orgány v živných médiách.

Od pradávna človek sníval o tom, že bude pestovať iba kvalitnú a chutnú zeleninu a ovocie, chovať kravy s dobrou dojivosťou, ovce s veľkým strihom vlny alebo vynikajúce nosnice, mať domáce zvieratá - presné kópie domácich zvierat, ktoré sa už stali zastarané, boli vždy. Len nedávno však tento zdravý záujem podporili úspechy vedcov pri klonovaní zvierat a rastlín. Je však možné tento sen ľudstva uskutočniť práve metódami klonovania?

Nástup transgénnych odrôd rastlín odolných voči hmyzu, herbicídom a vírusom na poliach znamená novú éru v poľnohospodárskej výrobe. Rastliny vytvorené genetickými inžiniermi budú nielen schopné uživiť rastúcu populáciu planéty, ale stanú sa aj hlavným zdrojom lacných liekov a materiálov.

Rastlinná biotechnológia donedávna výrazne zaostávala, no v súčasnosti na trhu neustále rastie podiel transgénnych rastlín s novými prospešnými vlastnosťami. Tu sú údaje uvedené v článku "Biotechnológia rastlín": "Klonované rastliny v Spojených štátoch už v roku 1996 zaberali plochu 1,2 milióna hektárov, ktorá sa v roku 1998 zvýšila na 24,2 milióna hektárov." Keďže hlavné transgénne formy kukurice, sóje a bavlny s odolnosťou voči herbicídom a hmyzu sa osvedčili, je dôvod očakávať, že plocha pod klonovanými rastlinami sa v budúcnosti niekoľkonásobne zväčší.

História genetického inžinierstva rastlín sa začína v roku 1982, keď boli prvýkrát získané geneticky transformované rastliny. Transformačná metóda bola založená na prirodzenej schopnosti baktérie Agrobacterium tumefaciens geneticky modifikovať rastliny. Tak sa pomocou kultivácie rastlinných buniek a pletív, ktoré zaručujú vírusovosť rastliny, vyšľachtili klinčeky, chryzantémy, gerbery a iné všade predávané okrasné rastliny. Kúpiť sa dajú aj kvety exotických rastlín orchideí, ktorých výroba klonov má už priemyselný základ. Niektoré odrody jahôd, malín, citrusových plodov sú vyšľachtené technikou klonovania. Predtým trvalo vyšľachtenie novej odrody 10-30 rokov, no teraz sa vďaka použitiu metód tkanivových kultúr toto obdobie skrátilo na niekoľko mesiacov. Za veľmi perspektívne sa považujú práce súvisiace s výrobou liečivých a technických látok založených na pestovaní rastlinných pletív, ktoré sa nedajú získať syntézou. Takže izochinolínový alkaloid berberín sa už podobným spôsobom získava z bunkových štruktúr čučoriedky a ginsenosid zo ženšenu.

Je známe, že akýkoľvek pokrok v rastlinnej biotechnológii bude závisieť od vývoja genetických systémov a nástrojov, ktoré umožnia efektívnejšie riadenie transgénov.

Čo sa týka zvierat, už od začiatku 19. storočia sa vedci snažili rozhodnúť, či zúženie funkcií jadra diferencovanej bunky je nezvratný proces. Následne bola vyvinutá technika klonovania jadier. Najväčší úspech pri klonovaní embryí obojživelníkov dosiahol anglický biológ John Gurdon. Použil metódu sériových prenosov jadier a potvrdil hypotézu o postupnej strate potencie s postupujúcim vývojom. Podobné výsledky dosiahli aj iní výskumníci.

Napriek týmto úspechom, uvádza vo svojom článku Russian Medical Server, problém klonovania obojživelníkov zostáva dodnes nevyriešený. Už teraz možno usúdiť, že tento model, ktorý vedci zvolili pre takéto štúdie, nie je príliš úspešný, keďže klonovanie cicavcov sa ukázalo ako jednoduchšia záležitosť. Netreba zabúdať, že vtedajší vývoj mikroskopických techník a mikromanipulačnej techniky ešte neumožňoval manipulovať s embryami cicavcov a vykonávať jadrové transplantácie. Objem vaječnej bunky obojživelníka je približne 1000-krát väčší ako objem placentárneho oocytu, a preto boli obojživelníky také atraktívne na štúdium raných vývojových procesov.

V súčasnosti sa uskutočnil základný výskum problému klonovania myší. Úplný embryonálny vývoj a narodenie zdravých a plodných klonálnych myší sa dosiahlo iba transplantáciou jadier kumulových buniek, Sertoliho buniek, fibroblastov na konci chvosta, embryonálnych kmeňových buniek a fetálnych gonádových buniek. V týchto prípadoch počet novonarodených myší nepresiahol 3 % z celkového počtu rekonštruovaných oocytov.

Klonovanie domácich miláčikov sa ukázalo byť náročnejšie, ako sa očakávalo. V roku 2001 spoločnosť Genetic Savings and Clone oznámila narodenie prvej klonovanej mačky na svete. Spoločnosť so sídlom v módnom predmestí San Francisca Saosalito sa špecializuje na „zvečnenie“ domácich mačiek a psov. Napriek tomu, že prvá klonovaná mačka na svete bola „vytvorená tak, aby vyzerala ako modrotlač“, farbou sa nepodobá ani vlastnej matke (darkyňa DNA), ani tej adoptívnej (ktorá porodila plod). Vedci to vysvetľujú tým, že farba srsti závisí od genetickej informácie len čiastočne a ovplyvňujú ju aj vývojové faktory.

Napriek tomu, inšpirovaná prvým úspechom, spoločnosť začala komerčné klonovanie prvej série klonovaných mačiek na komerčnú objednávku. Náklady na službu sú 50 tisíc dolárov.

„Pred rokom sme povedali, že o rok spustíme komerčnú službu, a teraz uplynul rok,“ hovorí Ben Carlson, hovorca spoločnosti Genetic Savings & Clone, „a zatiaľ nie je možné predpovedať, ako dlho to bude trvať. zdokonaliť technológiu, aby ste dosiahli dobré výsledky."

Psy ešte neboli vôbec klonované. Vedci tvrdia, že majú veľmi zložitý reprodukčný cyklus a ich vajíčka sa ťažko zbierajú a rastú.

Dnes hlavnou činnosťou GSC nie je klonovanie (stále nie je komercializované), ale skladovanie vzoriek DNA zvierat. Takáto biopsia v USA stojí od 100 do 500 dolárov v závislosti od parametrov domáceho maznáčika.

Odborníci však varujú, že majitelia, ktorí dôverujú firmám, že ich miláčikov naklonujú, môžu byť sklamaní. Lásku ku konkrétnej mačke alebo psovi spravidla určujú jej zvyky a charakter, ktorý s génmi nemá veľa spoločného. Poznamenávajú, že vonkajšie faktory na vývoj zvieraťa nemajú menší vplyv ako dedičnosť.

Klonovanie ovce Dolly v roku 1996 Janom Wilmuthom a kolegami z Roslynského inštitútu v Edinburghu vyvolalo celosvetový odpor. Dolly bola počatá z ovčej mliečnej žľazy, ktorá už nežila, a jej bunky boli uložené v tekutom dusíku. Technika, ktorou bola Dolly vytvorená, je známa ako „prenos jadra“, čiže z neoplodneného vajíčka bolo odstránené jadro a na jeho miesto bolo umiestnené jadro zo somatickej bunky. Z 277 vajíčok s jadrom sa len z jedného vyvinulo relatívne zdravé zviera. Táto šľachtiteľská metóda je „asexuálna“ v tom, že na vytvorenie dieťaťa nevyžaduje príslušníka každého pohlavia. Wilmutov úspech sa stal medzinárodnou senzáciou.

V decembri 1998 sa dozvedeli o úspešných ukončených pokusoch o klonovanie dobytka, keď Japonci I. Kato, T. Tani a spol. sa podarilo získať 8 zdravých teliat po prenose 10 rekonštruovaných embryí do maternice príjemcov kráv.

Je zrejmé, že požiadavky chovateľov hospodárskych zvierat na kópie ich zvierat sú oveľa skromnejšie ako požiadavky tých, ktorí chcú klonovať svojich domácich miláčikov. Klon by dal toľko mlieka ako "klonová matka", ale akú má farbu a charakter - aký je rozdiel? Na základe toho novozélandskí biológovia nedávno urobili dôležitý nový krok v klonovaní kráv. Na rozdiel od amerických kolegov z Kalifornie sa obmedzili na reprodukciu len jedného znaku klonovaného zvieraťa. V ich prípade schopnosť kravy produkovať mlieko s vysokým obsahom bielkovín. Ako je obvyklé pri všetkých klonovacích experimentoch, percento prežívajúcich embryí bolo veľmi nízke. Zo 126 transgénnych klonov prežilo len 11 a len deväť z nich malo požadovanú schopnosť. Takže vyhliadky na rozvoj tejto oblasti klonovania, ako sa hovorí, sú „zrejmé“.

Koncom roka 2000 – začiatkom roku 2001 celý vedecký svet sledoval pokus výskumníkov z americkej spoločnosti „AST“ naklonovať ohrozený druh byvola Bos gaurus (giaur), ktorý bol kedysi rozšírený v Indii a juhozápadnej Ázii. Somatické jadrové darcovské bunky (kožné fibroblasty) boli získané ako výsledok post mortem biopsie od 5-ročného býka a po dvoch pasážach v kultúre boli dlhodobo (8 rokov) skladované v kryokonzervovanom stave v tekutine dusík. Celkovo boli získané štyri tehotenstvá. Na potvrdenie genetického pôvodu plodov boli dva z nich selektívne odstránené. Cytogenetická analýza potvrdila prítomnosť normálneho karyotypu charakteristického pre giaurov v bunkách, ale ukázalo sa, že všetka mitochondriálna DNA pochádza z vajíčok darcovských kráv iného druhu (Bos taurus).

Žiaľ, podľa skúseností amerických vedcov bolo jedno z tehotenstiev po 200 dňoch prerušené a v dôsledku toho sa narodilo ďalšie teľa, ktoré po 48 hodinách uhynulo. Zástupcovia spoločnosti uviedli, že sa tak stalo „v dôsledku infekčnej klostrídiovej enteritídy, nesúvisí s klonovaním“.

Realizácia plného potenciálu novej technológie klonovania na záchranu ohrozených druhov zvierat môže byť možná len s rozumným prístupom k riešeniu vznikajúcich problémov. Stojí za zmienku, že v dôsledku klonovania sa veľmi často zisťujú rôzne fetálne patológie: hypertrofovaná placenta, hydroalantois, placentómy, zväčšené krvné cievy pupočnej šnúry, opuch membrán. Klony, ktoré zomreli v priebehu niekoľkých dní po narodení, sa vyznačujú prítomnosťou patológie srdca, pľúc, obličiek a mozgu. U novorodencov je bežný aj takzvaný „syndróm veľkých mláďat“.

Klonované zvieratá nežijú dlho a majú zníženú schopnosť bojovať s chorobami. Ukázali to experimenty, ktorých výsledky zverejnili vedci z Tokijského národného inštitútu infekčných chorôb, uvádza Newsru.com Na experimenty vybrali 12 klonovaných myší a rovnaký počet narodených prirodzene. Klony začali umierať už po 311 dňoch života. Desať z nich zomrelo pred dosiahnutím 800 dní. Počas tejto doby zomrela iba jedna „normálna“ myš. Väčšina klonov zomrela na akútny zápal pľúc a ochorenie pečene. Podľa japonských vedcov ich imunitný systém zrejme nedokázal bojovať s infekciami a produkovať dostatok potrebných protilátok.

Dôvody slabosti klonov je podľa nich potrebné dôkladne preštudovať a môžu súvisieť s poruchami na genetickej úrovni a nedostatkami súčasnej reprodukčnej technológie.

Vedci však vo svojom výskume neprestávajú. Mnohí vidia široké vyhliadky na klonovanie. Napríklad vedci z britskej spoločnosti PPL Therapeutics, ktorí vo Virgínii úspešne naklonovali päť prasiatok, ktorých orgány a tkanivá možno použiť na transplantáciu chorých ľudí, sa domnievajú, že klinické skúšky takýchto operácií by sa mohli začať v najbližších štyroch rokoch.

Ako však mnohí odborníci poznamenávajú, pred rozsiahlymi transplantáciami orgánov z ošípaných na ľudí musí spoločnosť a vedecký svet ešte vyriešiť množstvo zložitých etických problémov, ako je „správnosť“ transplantácie zvieracích orgánov do ľudského tela alebo výmena orgány jedného druhu živých bytostí s inými typmi orgánov.

Na druhej strane sa mnohí vedci domnievajú, že už čoskoro začne klonovanie hospodárskych zvierat prinášať prvé ovocie. Mlieko klonov kráv, mäso z potomkov klonovaných kráv a ošípaných možno bude v predaji už budúci rok. V skutočnosti ani teraz v Spojených štátoch, kde spoločnosti na chov dobytka vytvorili už asi sto klonov najlepších predstaviteľov elitných plemien, neexistuje oficiálny zákaz takýchto aktivít.

Existuje však neformálna požiadavka Úradu pre potraviny a liečivá (FDA), aby sa predaj takýchto produktov neunáhlil. Americká Národná akadémia vied posilnila presvedčenie, že takéto produkty sú pre zdravie bezpečné. Závery komisie zaoberajúcej sa klonovaním kráv a ošípaných obsahujú podľa Mednovosti odporúčanie na nejaký dodatočný výskum, no vo všeobecnosti vedci považovali za bezpečné predávať produkty z klonovaných zvierat a ich potomkov. Samozrejme, nehovoríme o zabíjaní klonovaných zvierat na mäso. V súčasnosti ide o veľmi nákladný proces, ktorý zvyčajne stojí viac ako 20 000 dolárov. Zvieratá z prvej alebo druhej generácie potomkov klonov však môžu ísť na mäso. Odborníci FDA sa však obávajú, že keď sú zvieratá klonované, majitelia môžu byť v pokušení upraviť svoje gény, aby zlepšili svoje vlastnosti. Vedci sa toho obávajú oveľa viac ako samotného klonovania, pri ktorom zostávajú gény zvieraťa nezmenené.

Ale v Japonsku je od roku 1999 povolené dopĺňať dobytok mliečnych a mäsových plemien technikou „replikácie“ oplodnených vajec. Zakázané je však komerčné klonovanie v klasickom zmysle slova, teda „použitie somatickej (nepohlavnej) bunky“. Je však vysoká pravdepodobnosť, že Japonsko sa aj tak stane prvou krajinou na svete, kde sa na pultoch obchodov objaví mäso z klonovaných zvierat.

Tak či onak, možnosti klonovania otvárajú nové perspektívy pre záhradkárov, chovateľov dobytka a medicínu, hoci v súčasnosti je jeho využitie limitované nevyriešenými technologickými a biologickými problémami. Okrem toho nám chýbajú poznatky o štruktúre genómov hospodárskych zvierat, ktoré sú nevyhnutné pre ich usmernenú zmenu. Po prvé, produkty z klonovaných zvierat musí schváliť príslušný kompetentný štátny orgán zodpovedný za používanie zdrojov potravín a liečiv, ktorý zakazuje predaj mlieka alebo mäsa z geneticky modifikovaných a klonovaných zvierat, kým sa nevypracujú všetky potrebné pravidlá. Je tiež potrebné vykonať experimenty na testovanie bezpečnosti výsledného mlieka pre ľudí. Nech už je to akokoľvek, možno skôr či neskôr sa po poliach a lúkach budú túlať stáda klonovaných a geneticky modifikovaných kráv a ich obľúbení štekajúci a mrnčiaci miláčikovia budú celé desaťročia lahodiť očiam svojich majiteľov a verne sa im pozerať do očí.

Úvod.

Problém klonovania zvierat nadobudol v poslednom čase nielen vedecký, ale aj spoločenský význam, preto je mediálne široko pokrytý, často nekompetentnými ľuďmi a s nepochopením podstaty problému. V tejto súvislosti je potrebné upozorniť na stav vecí.

Pojem klon pochádza z gréckeho slova „klon“, čo znamená vetvička, výhonok, potomok. Klonovanie môže mať mnoho definícií, tu sú niektoré z najbežnejších z nich, klonovanie je populácia buniek alebo organizmov pochádzajúcich od spoločného predka prostredníctvom nepohlavného rozmnožovania a potomok je geneticky identický so svojím predkom.

Rozmnožovanie organizmov úplne opakujúcich jedinca je možné len vtedy, ak sa genetická informácia matky prenesie na jej dcéry bez akýchkoľvek zmien. Ale pri prirodzenej sexuálnej reprodukcii tomu meióza bráni. Pri tom sa nezrelá vaječná bunka, ktorá má dvojitú, čiže diploidnú sadu chromozómov - nosičov dedičnej informácie, dvakrát delí a vznikajú tak štyri haploidné bunky s jednou sadou chromozómov. Tri z nich degenerujú a zo štvrtého sa pri veľkom prísune živín stáva vajíčko. U mnohých zvierat sa kvôli haploidii nemôže vyvinúť do nového organizmu. To si vyžaduje hnojenie. Organizmus, ktorý sa vyvinul z oplodneného vajíčka, získava vlastnosti, ktoré sú determinované interakciou materskej a otcovskej dedičnosti. Preto pri pohlavnom rozmnožovaní nemôže byť matka opakovaná v potomstve.

Ako možno v rozpore s touto prísnou pravidelnosťou prinútiť bunku, aby sa vyvíjala iba s materskou diploidnou sadou chromozómov? Teoreticky sa našlo riešenie tohto zložitého biologického problému.

Rastliny.

Klonovanie sa v prvom rade týka vegetatívneho rozmnožovania. Klonovanie rastlín z odrezkov, pukov alebo hľúz je známe už viac ako 4000 rokov. Od 70. rokov. V našom storočí sa malé skupiny a dokonca somatické (nepohlavné) bunky stali široko používanými na klonovanie rastlín.

Faktom je, že v rastlinách, na rozdiel od zvierat, bunky rastom v priebehu bunkovej špecializácie - diferenciácie - nestrácajú takzvané totipotentné vlastnosti, to znamená, že nestrácajú svoju schopnosť realizovať všetky vložené genetické informácie. v jadre. Preto takmer každá rastlinná bunka, ktorá si zachovala svoje jadro v procese diferenciácie, môže viesť k novému orgazmu. Táto vlastnosť rastlinných buniek je základom mnohých metód genetiky a šľachtenia.

Pri vegetatívnom rozmnožovaní a klonovaní sa gény nerozširujú pozdĺž tokov, ako pri pohlavnom rozmnožovaní, ale zostávajú v plnom zložení po mnoho generácií Všetky organizmy, ktoré tvoria určitý klon, majú rovnakú sadu génov a fenotypovo sa nelíšia od navzájom.

Živočíšne bunky pri diferenciácii strácajú totipotenciu a to je jeden z podstatných rozdielov od rastlinných buniek. Ako bude ukázané nižšie, toto je hlavná prekážka klonovania dospelých stavovcov.

Klonovanie priadky morušovej.

Pri vynáleze klonovania zvierat, samozrejme, musíme vzdať hold ruským vedcom. Pred sto rokmi ruský zoológ Moskovskej univerzity A.A. Tikhomirov ako prvý zistil, že semenníky priadky morušovej sa v dôsledku rôznych chemických a fyzikálnych vplyvov začínajú vyvíjať bez oplodnenia.

Tento vývoj, nazývaný partenogenéza, sa však zastavil skoro: partenogenetické embryá zomreli skôr, ako sa z vajíčok vyliahli larvy. Ale to už bola predzvesť klonovania zvierat.

BL.L. Astaurov v 30-tych rokoch. ako výsledok dlhodobého výskumu, ktorý získal celosvetovú slávu, zachytil tepelný efekt, ktorý súčasne aktivoval neoplodnené vajíčko pre vývoj a blokoval štádium meiózy, teda premenu diploidného jadra vajíčka na haploidné. Vývoj s jadrom zostávajúcim diploidným sa skončil vyliahnutím lariev presne opakujúcich matkin genotyp vrátane pohlavia. V dôsledku ameiotickej partenogenézy sa teda získali prvé genetické kópie identické s matkou.

Počet vyliahnutých partenogenetických húseníc závisel od životaschopnosti matky.

Preto u „čistých“ plemien liahnutie húseníc nepresahovalo 1 %, kým u oveľa životaschopnejších medzirasových hybridov dosahovalo 40 – 50 %. Napriek obrovskému úspechu zažil autor tejto metódy trpké sklamanie: partenogenetické potomstvo sa vyznačovalo zníženou životaschopnosťou v embryonálnom a postembryonálnom štádiu vývoja (húsenice, kukly, motýle). Húsenice sa vyvíjali nerovnomerne, medzi nimi bolo veľa škaredých a nimi stočené kukly sa líšili hmotnosťou. Astaurov neskôr metódu vylepšil aplikáciou hybridizácie medzi chovnými líniami. Dokázal teda zvýšiť životaschopnosť nových klonov na normu, ale nepodarilo sa mu dostať na túto úroveň ďalšie kvantitatívne vlastnosti: napríklad hmotnosť partenogenetických zámotkov nepresahovala 82 % hmotnosti normálnych zámotkov rovnakého genotypu. .

Neskôr boli zistené príčiny partenogenetickej depresie a pomocou zložitých metód, ktoré umožnili akumuláciu „partenogenetických génov“, boli vyšľachtené nové vysoko životaschopné klony samíc, neskôr partenogenetických samcov. Skrížením takýchto samcov s ich "matkami" alebo náchylnými k partenogenéze samičiek iných klonov získali potomstvo s ešte väčším sklonom k ​​partenogenéze. Z najlepších samíc v tomto ohľade boli položené nové klony.

V dôsledku dlhoročnej selekcie sa podarilo nahromadiť v genotype vybraných klonov nebývale veľké množstvo génov, ktoré spôsobujú vysoký sklon k partenogenéze. Liahnutie húseníc dosiahlo 90 % a ich životaschopnosť sa zvýšila na 95 – 100 %, čo je v tomto ohľade pred konvenčnými plemenami a hybridmi. Neskôr sa pomocou partenogenetických samcov „skrížili“ dva geneticky ostro odlišné klony rôznych rás a z najlepších hybridných samíc sa vyšľachtili superživotaschopné klony.

Nakoniec sa naučili klonovať samcov priadky morušovej. To sa stalo možným, keď bolo možné získať samcov, v ktorých boli všetky párové gény identické alebo homozygotné. Spočiatku boli takéto samce klonované špeciálnou samčou partenogenézou (androgenézou). K tomu vplyv gama lúčov a vysoká teplota zbavili jadro vajíčka schopnosť oplodnenia. Jadro spermie prenikajúce do takéhoto vajíčka, ktoré sa nestretlo so životaschopným ženským jadrom, sa samo zdvojnásobilo a začalo sa vyvíjať mužské embryo, ktoré prirodzene opakovalo otcovský genotyp. Takto sa mužské klony udržujú v desiatkach generácií. Neskôr sa jeden z týchto klonov pretransformoval na bisexuálnu líniu, ktorá tiež pozostávala z geneticky identických (s výnimkou pohlavných chromozómov), teraz samíc a samcov. Keďže plne homozygotný otec, ktorý inicioval túto líniu, vznikol v dôsledku reprodukcie rovnajúcej sa samooplodneniu, on sám a línia dvojčiat oboch pohlaví majú zníženú životaschopnosť. Prekrížením dvoch takýchto línií medzi sebou začali ľahko získavať hybridné a vysoko životaschopné dvojčatá v neobmedzenom množstve.

Výsledky klonovania priadky morušovej: výsledné klony samíc a samcov priadky morušovej sú nevhodné na praktickú serikultiváciu, ale to nie je krach všetkých nádejí. Odporúča sa používať klony nie na priame použitie v pestovateľskej praxi, ale pre kmeň pre vynikajúce potomstvo z hľadiska produktivity. Približná schéma využitia klonov v priemyselnej výrobe je nasledovná. Z veľkého počtu kukiel sa vyberú tie, z ktorých sa vyvinú samice vynikajúcej produktivity a z každého sa získa partenogenetické potomstvo, na ďalšiu prácu sa použijú partenogenetické klony, ktoré opakujú vysokú produktivitu matky a vykazujú vysoký sklon k partenogenéze. Nasleduje kríženie s určitými klonovanými samcami a z výslednej hybridnej generácie sa vyberú dve produkcie, len tie klony, ktoré dali vynikajúce potomstvo vo všetkých ohľadoch. Jeho vysoké kvality sú dané nielen predchádzajúcou selekciou, ale aj tým, že v procese selekcie jedincov s vysokým sklonom k ​​partenogenéze sa v ich genotype vytvára komplex génov životaschopnosti, ktorý kompenzuje škodlivé účinky umelej reprodukcie. . Keď sa klony prenesú do sexuálnej reprodukcie, tento komplex, keďže je nevyvážený, výrazne zvyšuje heterózu.

Prvé pokusy na obojživelníkoch

Možnosť klonovania embryí stavovcov bola prvýkrát preukázaná koncom 40. a začiatkom 50. rokov 20. storočia. pri pokusoch na obojživelníkoch, keď ruský embryológ Georgij Viktorovič Lopašov vyvinul metódu na transplantáciu (transplantáciu) jadier do žabieho vajíčka. V júni 1948 predložil do Journal of General Biology článok založený na vlastných experimentoch. K nešťastiu Lopašova sa však v auguste 1948 uskutočnilo neslávne známe zasadnutie Všeruskej akadémie poľnohospodárskych vied, ktoré na príkaz komunistických pohlavárov schválilo neobmedzenú dominanciu v biológii negramotného agronóma T.D. Lysenko a súbor Lopašovho článku, prijatý na publikovanie, bol rozptýlený, pretože dokázal vedúcu úlohu jadra a v ňom obsiahnutých chromozómov v individuálnom vývoji organizmov. Práca Lopashova bola zabudnutá av 50. rokoch. Americkí embryológovia Briggs a King vykonali podobné experimenty a dostali prednosť, ako sa to často stávalo v histórii ruskej vedy.

Briggs a King vyvinuli mikrochirurgickú metódu na prenos jadier embryonálnych buniek pomocou tenkej sklenenej pipety do jadrových buniek (enukleovaných buniek).

Zistili, že ak sa odoberú jadrá z buniek embrya v ranom štádiu jeho vývoja – blastula (blastula je štádium vývoja embrya, čo je úplná guľa z jednej vrstvy buniek), tak v cca. V 80 % prípadov sa embryá bezpečne vyvíjajú ďalej a premenia sa na normálneho pulca. Ak vývoj embryí postúpil do ďalšieho štádia, gastuly, tak len v menej ako 20 % prípadov sa operované bunky vyvíjali normálne. Tieto výsledky boli neskôr potvrdené v ďalších prácach.