Медицински и научни аспекти; ДРZА
Статус: декември 2020 година
Лице за контакт: Аурели Халсбанд
1. Медицински и научни аспекти
Кај многу живи суштества, сексуалната (сексуална) репродукција се одвива преку формирање и рекомбинација на герминативни клетки (сперматозоиди и јајце клетки). Составот на генетскиот состав на таткото и мајката создава нов геном. Спротивно на тоа, клонирањето е форма на асексуална или вегетативна репродукција во која геномот на соодветниот организам е удвоен. Нема преуредување (рекомбинација) на гените, но се создава генетски скоро, доколку е потребно, потполно идентична, „копија“ на оригиналот. Кај многу пониски животни и повеќето растенија, клонирањето е честа форма на репродукција покрај сексуалната репродукција. Идентична повеќекратна формација во форма на идентични близнаци (монозиготна близначка), исто така, се јавува природно кај луѓето, но само во контекст на сексуална репродукција.
Во лабораторија, организмите можат вештачки да се клонираат на различни начини: на пр. Б. со делење на веќе постоечки ембрион, г. Х. со разделување на ембрионот или со создавање на ембрион со помош на трансфер на клеточно јадро. Друг метод е познат од создавањето на таканаречените трансгени глувци, комплементарност на тетраплоидниот ембрион (види дополнување на модулот Тетраплоиден ембрион). Покрај разликите во техниката на клонирање, мора да се направи разлика помеѓу различните цели при клонирање, имено клонирање на истражување или терапевтско клонирање од една страна и репродуктивно клонирање од друга страна. Сите техники на клонирање ја делат целта да создадат генетски идентичен дупликат: ДНК фрагмент или молекула, клетка, ткиво или, како во случајот на репродуктивно клонирање, цел организам.
Предмет на овој фокус е клонирање за истражувачки цели или терапевтско клонирање. Репродуктивно клонирање (види модул Репродуктивно клонирање), т.е. Х. употребата на технологија за репродуктивни цели се зема предвид само доколку технологиите се идентични до одредена точка.
Со цел да се избегнат можни недоразбирања, терминот „терапевтско клонирање“, кој преовладува во јавната дебата, се заменува или дополнува во следното со терминот клонирање на истражувањето. Голем дел од тековното истражување не е насочено кон специфични терапевтски проекти, туку е доделено на полето на основните истражувања. Ова основно истражување може и треба да доведе до развој на нови терапии на долг рок, но пред сè служи за да се обезбеди основно разбирање на научно релевантните процеси.
Што е клонирање на истражување или терапевтско клонирање?
Различни методи се сумираат под терминот клонирање на истражување или терапевтско клонирање: трансфер на клеточно јадро, репрограмирање на диференцирани клетки и разделување на ембриони.
Во методот на соматска клеточна нуклеарна трансфер (SCNT) (видете го модулот за нуклеарно пренесување на клетка), јадрото на која било телесна клетка се вметнува во јајце клетка што претходно била енуклеирана. Клеточното јадро може да се изолира практично од секоја возрасна телесна клетка на донаторот. Јајце клетката добиена од јајниците на донаторот со помош на пункција по специјален третман со хормони, се енуклеира со цицање на јадрото со микропипета и негово заменување со јадрото што е исцедено од клетката на телото. Преносот на новото клеточно јадро се одвива со инјекција во цитоплазмата на јајце клетката. Прецизниот начин на дејствување на импулсите што произлегуваат од јајце клетката, што сè уште не е разбрано целосно, предизвикува препрограмирање на клеточното јадро во кое ја губи својата специјализација. Од веќе диференцираната состојба, клеточното јадро се враќа во состојба што овозможува развој на ембрион.
Во однос на генетскиот материјал содржан во клеточното јадро, клонираниот ембрион е генетски идентичен со донаторот на клеточното јадро. Само митохондријата, г. Х. клеточните компоненти што се користат за генерирање енергија во клетката доаѓаат од јајце клетката. Клонот што се развива по трансферот на клеточното јадро е генетски скоро целосно идентичен со донаторот на пренесеното клеточно јадро. Целосниот идентитет се постигнува само ако донаторот на јадрото и јајцето се генетски идентични.
Процесот на трансфер на клеточното јадро стана познат преку резултатите од истражувањето на тимот предводен од Јан Вилмут. Во 1997 година за прв пат успеа да создаде ембрион кај цицачи со пренесување на јадрото на клетката на возрасното тело во енуклеирана јајце клетка и нејзино целосно развивање. Оттогаш, „клонираната овца Доли“ се залага за успех во истражувањето, но и за можноста за користење на технологијата за репродуктивни цели, што е етички крајно контроверзно.
Покрај тоа, веќе неколку години е познат метод со кој човечките соматски клетки можат успешно да се репрограмираат (види модул Репрограмирање на клетки) така што тие имаат карактеристики на ембрионални матични клетки. Таквите клетки се нарекуваат индуцирани плурипотентни матични клетки (iPS клетки). Бидејќи iPS клетките се генетски идентични со клетките на донаторот, оваа техника ветува дека е етички и правно помалку проблематична алтернатива на терапевтското клонирање. Дали iPS клетките исто така можат да се трансформираат во топотентни клетки под услови на клеточна култура е контроверзно. Успешното демонстрирање на плурипотентноста на iPS клетките кај глувчето со користење на методот на комплементарност на тетраплоиден ембрион (види модул Тетраплоиден ембрионски комплемент) дава причина за дискусија во овој контекст. Со оглед на овие резултати, прашање е дали процесот на репрограмирање на клетките треба да се приближи до клонирање на истражувањето или истражување на донирани и вештачки генерирани ембриони во однос на неговата етичка проценка.
Од техничка гледна точка, клонирањето на истражувањата и клонирањето за репродуктивни цели (види модул Репродуктивно клонирање) не се фундаментално различни. Сепак, клучно е дека во случај на клонирање на истражувања, ембрионот не се става во матката за да се породи. Наместо тоа, тој е уништен во рана фаза на развој на ембрион (фаза на бластоциста (види модул фаза Бластоциста)) со цел да може да се извлечат ембрионални матични клетки (ES клетки) од кои може да се диференцираат во одредени типови на клетки in vitro. Пристапот не е несоодветно опишан како „терапевтско клонирање“ со оглед на тоа што постои надеж дека конечно ќе може да се пренесат клетките што станале достапни на организмот на донаторот за терапевтски цели. Во сегашно време, сепак, клонирањето се спроведува претежно за истражувачки цели каде е законски дозволено.
Друг метод за создавање генетски идентичен клон е т.н. расцепување на ембрион (видете расцепување на ембрион во модул). Тука, преку микрохируршка поделба на ембрион, се постигнуваат близнаци или повеќекратно формирање вештачки. Бидејќи клетките се уште се моќни на почетокот на ембрионалниот развој, се создаваат два или повеќе ембриони, кои се развиваат во соодветно опкружување како неподелен ембрион. Овој метод во моментов игра подредена улога во однос на полето на клонирање на истражувањето.
За што се користи клонирање на истражување или терапевтско клонирање?
Примарна цел на клонирање на истражување или терапевтско клонирање е екстракција на ембрионални матични клетки (ES клетки) (види екстракција на модули на човечки ембрионални матични клетки). Овие клетки се интересни за истражување бидејќи, под соодветни услови, тие можат да се развијат во скоро сите различни типови на клетки на телото. Оваа способност се нарекува плурипотенција (видете модул Плурипотенција и топоитност). Спорно е дали матичните клетки генерирани преку клонирање, исто така, можат да се трансформираат во тотипотентни клетки под услови на клеточна култура. Експериментален доказ за тотапотенција (види модул плурипотентност и тотапотенција) на ембрионалните матични клетки е забранет од морални причини, бидејќи би било потребно да се овозможи зреење на целосен организам.
IPS клетките, кои се генетски идентични со клетките на донаторот, се уште еден фаворит за споменатите истражувачки цели. Сепак, постапката во моментов сè уште е поврзана со ризици што мора да се отстранат пред да може да се користи во терапевтски процедури. Исто така, се покажа дека има поголеми разлики помеѓу iPS клетките и плурипотентните ES клетки отколку што првично се претпоставуваше. Терапија со ткивни клетки добиена од репрограмирани клетки не е можна во овој момент во времето. Понатамошни детали може да се најдат во фокусот на истражувањето на матични клетки.
состојба на истражување
Долго време, експериментите во областа на клонирање на истражувања се одвиваа исклучиво во експерименти со животни. Во 2000 година Мунси и сор. за прв пат за успешно одгледување плурипотентни ембрионални матични клетки во глувчето. За да го направат ова, тие инјектирале енуклеирани глувци на јајце клетки со генетски материјал на телесните клетки на глувци и дозволиле така генерираниот клон да созрее во бластоциста. Ембрионалните матични клетки отстранети од бластоцистите може дополнително да се одгледуваат во садот Петри и да се диференцираат во нервни и мускулни клетки. Овие матични клетки потоа беа обележани и инјектирани во ембриони на глувци и исто така во возрасни глувци. Беше можно да се докаже дека клонираните матични клетки во ембрионот на глувчето (види модул Матични клетки во ембрионот на глувчето) придонесуваат за развој на мозокот, црниот дроб, белите дробови, бубрезите и другите органи и можат да се развијат во различни видови ткива дури и кај возрасни глувци.
Успешното извлекување на матични клетки од претходно клонирани ембриони на примати (види ембриони на примати на клонирање на модули) беше опишано за прв пат на крајот на 2007 година. За таа цел, клеточните јадра од клетките на кожата на мајмуните резус биле префрлени во јадрата клетки на јајце клетката. Овие се развиле во бластоцисти, од кои се добиени матични клетки, кои се покажале генетски во голема мера идентични со првичните донаторски клетки. Во сите тестирани точки, клетките одговарале на конвенционалните ембрионални матични клетки и, според истражувачката група предводена од Шухрат Миталипов, може да се разликуваат во срцеви мускули и нервни клетки.
На почетокот на 2008 година, Табар и сор. резултатите од терапевтскиот експеримент со матични клетки од клонирани ембриони за третман на Паркинсонова болест во модел на глушец (види модул Паркинсонова болест во модел на глушец). Ембрионите беа клонирани од клетките на кожата на глувците кои страдаа од Паркинсонова болест, од кои беа земени матични клетки, кои потоа може да се диференцираат во специфични нервни клетки. Овие нервни клетки биле инјектирани во заболените глувци-донатори, кои потоа не покажале реакции на имунитет, туку значително олеснување на симптомите на нивната болест. Неизвесна е можноста резултатите од овој експеримент со животни да бидат пренесени на луѓе.
Исто така, на почетокот на 2008 година, американска истражувачка група предводена од Ендру Франш за прв пат го објави успешното клонирање на човечки ембриони (види модул за клонирање човечки ембриони). Јадрото беше отстрането од човечки клетки на возрасна кожа и пренесено во енуклеирани јајце клетки. За експериментот, истражувачите користеле 29 јајце клетки од три донатори од 20 до 24 години. Јајце клетките што станале излишни за време на третманите со ИВФ, жените биле донирани доброволно и бесплатно. Бластоцистите се развиле од пет клетки на јајцата со странски генетски материјал, чиј понатамошен развој го прекинале научниците. Успешното клонирање на една од бластоцистите, т.е. генетскиот идентитет на матичните клетки и донаторските клетки, може со сигурност да се докаже.
Во мај 2013 година, истражувачката група предводена од Масахито Тачибана и Шухрат Миталипов успеа за прв пат да добие човечки ембрионални матични клетки од клонирани ембриони. Научниците исто така го пренеле јадрото на возрасни човечки клетки на кожата во енуклеирани донаторски клетки. За студијата беа потребни само неколку јајце клетки, бидејќи истражувачите беа во можност да користат систематски подобрен метод за да спречат ембрионите да умрат рано. По неколку поделби на клетките, ембрионите биле уништени со цел да се добијат ембрионални матични клетки од нив.
Во април 2014 година, Роберт Ланза од биотехничката компанија ACT и Донг Рјул Ли од Институтот за матични клетки во Сеул објавија успешно воспоставување на матични клетки од процедурата на клонирање со диференцирани возрасни клетки (види постапка на клонирање на модул со диференцирани возрасни клетки). Тие ги набавиле од клетките на кожата на двајца мажи, соодветно 35 и 75 години. Во споредба со претходната година, беше можно да се покаже дека матичните клетки може да се добијат и со клеточен материјал кој веќе покажува бројни генетски и биохемиски промени, како и претпоставувано оштетување на ДНК.
Главна цел на основните истражувања во областа на терапевтското клонирање е да се намали ефикасноста на технологијата за нуклеарно пренесување (види истражување на модули за нуклеарно пренесување) и бројот на iPS клетки (види истражување на модул iPS) што може да се добие со репрограмирање зголемување.
Создавањето хибриди од животинско-животинско потекло или химери од човечко животно е комплементарна област на истражување.Процесот на враќање на јајцата (видете модул за добивање на јајца) е поврзан со администрација на високи дози на хормони и ризици поврзани со враќање на јајце-клетки. Со цел да се избегнат проблемите поврзани со употребата на човечки јајце клетки, се бараат алтернативни извори на јајце клетки. На почетокот на 2008 година, британски истражувачки тим, предводен од истражувачот на матични клетки, Лајл Амстронг, изјави дека за прв пат создале ембриони од човечки геном и клетки на јајце клетки од крави. Целта на експериментите е, меѓу другото, да се утврди дали е можно да се користат животни наместо човечки јајце клетки и ембриони за одгледување и диференцијација на матични клетки.
Експериментите врз ембриони со клетки од животинско и човечко потекло се продолжуваат оттогаш и се многу критикувани. Поновите истражувања веќе не се насочени кон употреба на животински јајце клетки, туку повеќе кон берба на човечко ткиво, во најдобар случај цели органи од животински ембриони, во кои човечките матични клетки би требало да се развиваат понатаму in vivo. Пред ова, животинските ембриони се генетски модифицирани на таков начин што генетскиот редослед во нив што е одговорен за формирање на одредени органи е „деактивиран“. На нивно место, воведените човечки индуцирани плурипотентни матични клетки (iPS клетки) се интегрираат и, во најдобар случај, го формираат соодветниот орган врз основа на човечките клетки.