Klonovanie môže mať prínos v liečbe ochorení

Klonovanie, transfer jadra

Klonovanie je proces kopírovania genetického materiálu. Skopírovaný materiál, ktorý má rovnakú genetickú výbavu ako originál, sa označuje ako klon. Genetická výbava je v jadre bunky, preto sa pri klonovaní pôvodné jadro odoberie a vloží sa jadro, ktorým chceme vytvoriť nové identické bunky.

Termín klonovanie opisuje množstvo rôznych procesov používaných na vytvorenie geneticky identických kópií biologickej entity. Génové klonovanie sa bežne používa v mnohých laboratóriách na celom svete. Je to starostlivo regulovaná technika, ktorá je dnes do značnej miery akceptovaná. Reprodukčné a terapeutické klonovanie však vyvolávajú závažné etické otázky, najmä pokiaľ ide o potenciálne použitie týchto techník u ľudí.

Existujú tri rôzne typy umelého klonovania: génové, reprodukčné a terapeutické:

  1. Génové klonovanie vytvára len kópie génov alebo segmentov DNA.
  2. Reprodukčné klonovanie produkuje kópie celých zvierat.
  3. Terapeutické klonovanie produkuje embryonálne kmeňové bunky pre experimenty zamerané na vytváranie tkanív, ktoré nahrádzajú poranené alebo choré tkanivá.

Genetické klonovanie: Ako sa klonujú gény?

Vedci bežne používajú klonovacie techniky na vytváranie kópií génov, ktoré chcú študovať. Procedúra spočíva vo vložení génu z jedného organizmu, často označovaného ako „cudzia DNA“, do genetického materiálu nosiča nazývaného vektor. Príklady vektorov zahŕňajú baktérie, kvasinkové bunky, vírusy alebo plazmidy, čo sú malé kruhy DNA nesené baktériami. Po vložení génu sa vektor umiestni do laboratórnych podmienok, ktoré ho nútia množiť sa, čo má za následok, že gén sa mnohokrát skopíruje.

Reprodukčné klonovanie: Ako sa klonujú zvieratá?

Pri reprodukčnom klonovaní vedci zo zvieraťa, ktoré chcú skopírovať, odstránia zrelú somatickú bunku, napríklad kožnú bunku. Potom prenesú DNA somatickej bunky darcovského zvieraťa do vaječnej bunky alebo oocytu. Odstránenia vlastné jadro vajíčka obsahujúce DNA a nahradia ho. Vajíčko sa nechá v skúmavke vyvinúť na embryo v počiatočnom štádiu, a potom sa implantuje do maternice dospelej samice.

Nakoniec dospelá samica porodí zviera, ktoré má rovnakú genetickú skladbu ako zviera darujúce somatickú bunku. Toto mladé zviera je označované ako klon. Reprodukčné klonovanie vyžaduje využitie náhradnej matky, aby sa umožnil vývoj klonovaného embrya, ako to bolo v prípade najznámejšieho klonovaného organizmu, ovečky Dolly.

Aké zvieratá už boli klonované?

Za posledných 50 rokov vedci vykonali klonovacie experimenty na širokom spektre zvierat pomocou rôznych techník. V roku 1979 vedci vytvorili prvé geneticky identické myši rozdelením myších embryí do skúmavky a následným implantovaním výsledných embryí do maternice dospelých samíc myší. Krátko na to vedci vytvorili prvé geneticky identické kravy, ovce a kurčatá.

Až v roku 1996 sa však vedcom podarilo klonovať prvého cicavca zo zrelej (somatickej) bunky odobratej z dospelého zvieraťa. Po 276 neúspešných pokusoch škótski vedci konečne vytvorili Dolly, baránka z bunky vemena 6-ročnej ovečky. O dva roky neskôr japonskí vedci naklonovali osem teliat z jednej kravy, prežili však iba štyri.

Okrem hovädzieho dobytka a oviec patria medzi ďalšie cicavce, ktoré boli klonované zo somatických buniek, mačka, jeleň, pes, kôň, mulica, vôl, králik a potkan. Okrem toho bola opica – makak rhesus, klonovaná delením embryí.

Vyzerajú klonované zvieratá vždy rovnako?

Aj keď klony zdieľajú rovnaký genetický materiál, prostredie tiež zohráva veľkú úlohu v tom ako sa organizmus vyvíja. Preto klony nevyzerajú vždy rovnako. Napríklad, prvá klonovaná mačka s názvom Cc je mačka kaliko (známa ako trikolóra alebo trojfarebná), ktorá vyzerá úplne inak ako jej matka. Farbu a vzor osrstenia mačiek nemožno pripísať výlučne génom. Biologický jav zahŕňajúci inaktiváciu chromozómu X v každej bunke samice mačky (ktorá má dva chromozómy X) určuje, ktoré gény farby srsti sú „vypnuté“ a ktoré sú aktivované – teda, prejavia sa.

Niektorí ľudia prejavili záujem o klonovanie svojich zosnulých miláčikov v nádeji, že podobným zvieraťom nahradia mŕtveho. Ale ako ukazuje Cc klonovaná mačka, klon nemusí dopadnúť presne ako pôvodný maznáčik, ktorého DNA bola použitá na vytvorenie klonu.

Terapeutické klonovanie: Ako využiť klonovanie na liečbu?

Terapeutické klonovanie sa využíva v experimentoch zameraných na pochopenie chorôb a vývoj nových liečebných postupov. Vedci dúfajú, že embryonálne kmeňové bunky, ktoré majú jedinečnú schopnosť generovať prakticky všetky typy buniek v organizme, využijú na vytváranie zdravých tkanív.Okrem toho je možné dozvedieť sa viac o molekulárnych príčinách ochorenia a testovať nové lieky.

Mnohí vedci si myslia, že stojí za to preskúmať využitie embryonálnych kmeňových buniek ako spôsobu liečby ľudských chorôb. Niektorí odborníci sú však znepokojení pozoruhodnou podobnosťou kmeňových buniek a rakovinových buniek. Oba typy buniek majú schopnosť neobmedzene sa množiť a niektoré štúdie uvádzajú, že po 60 cykloch delenia buniek môžu kmeňové bunky akumulovať mutácie, ktoré by mohli viesť k rakovine. Preto, ak sa majú kmeňové bunky používať na liečbu ľudských chorôb, musí byť jasnejšie pochopený vzťah medzi kmeňovými bunkami a rakovinovými bunkami.

Terapeutické klonovanie, ktoré ponúka potenciál na liečbu ľudí trpiacich chorobou alebo zranením, by vyžadovalo deštrukciu ľudských embryí v skúmavke. V dôsledku toho odporcovia tvrdia, že použitie tejto techniky na zber embryonálnych kmeňových buniek je nesprávne.

Existujú zámery použiť terapeutické klonovanie na produkciu embry pre následný zber kmeňových buniek, ako potenciálneho zdroja liečby chorôb ako je skleróza multiplex a Alzheimerova choroba.

Prínos klonovania zvierat

Reprodukčné klonovanie môže výskumníkom umožniť vytvárať kópie zvierat s potenciálnym prínosom pre oblasti medicíny a poľnohospodárstva. Ďalšie možné použitie klonovaných zvierat je na testovanie nových liekov a liečebných stratégií. Veľkou výhodou použitia klonovaných zvierat na testovanie na lieky je, že sú všetky geneticky identické, čo znamená, že ich reakcie na lieky by mali byť skôr rovnomerné než premenlivé, ako je tomu u zvierat s odlišným genetickým zložením.

Ďalšou možnou aplikáciou je vytvorenie klonov na vybudovanie populácií ohrozených, prípadne aj vyhynutých druhov zvierat. V roku 2001 vedci vyrobili prvý klon ohrozeného druhu: druh ázijského vola známeho ako guar. Mláďa guara, ktoré sa vyvinulo vo vnútri náhradnej kravskej matky, zomrelo len niekoľko dní po jeho narodení. V roku 2003 bol úspešne klonovaný ďalší ohrozený druh vola, nazývaný Banteg. Onedlho boli tri africké divoké mačky klonované pomocou zmrazených embryí. Aj keď si niektorí odborníci myslia, že klonovanie môže zachrániť mnoho druhov na pokraji vyhynutia, iní tvrdia, že klonovaním vzniká populácia geneticky identických jedincov. To znamená, že im chýba genetická variabilita potrebná na prežitie druhov.

V niektorých krajinách je povolené klonovanie hospodárskych zvierat a ich mäso, mlieko a potomkovia sú označované ako rovnako bezpečné ako mäso a mlieko z neklonovaných zvierat. Vedci v USA môžu od r. 2008 voľne používať klonovacie metódy na vytváranie kópií zvierat s požadovanými poľnohospodárskymi vlastnosťami, ako je vysoká produkcia mlieka alebo chudé mäso. V Európskej únii je klonovanie hodpodárskych zvierat zakázané a rovnako je zakázaný aj dovoz produktov takýchto zvierat.

Potenciálne nevýhody klonovania zvierat

V súčasnosti je reprodukčné klonovanie ešte stále veľmi neefektívna metóda, pretože väčšina klonovaných zvieracích embryí sa nedokáže vyvinúť v zdravých jedincov. Napríklad, baránok Dolly bol jediným klonom, ktorý sa narodil živý z celkového počtu 277 klonovaných embryí. Táto veľmi nízka účinnosť v kombinácii s obavami o bezpečnosť, predstavuje vážnu prekážku pri využívaní reprodukčného klonovania.

Nepriaznivými dopadmi sú predovšetkým zvýšenie pôrodnej veľkosti klonov a rôzne chyby životne dôležitých orgánov ako sú pečeň, mozog a srdce. Medzi ďalšie dôsledky patrí predčasné starnutie a problémy s imunitným systémom.

Ďalší potenciálny problém sa zameriava na relatívny vek chromozómov klonovaných buniek. Keď bunky prechádzajú svojimi cyklami delenia, špičky chromozómov, nazývané teloméry, sa zmenšujú. V priebehu času sa teloméry skrátia natoľko, že sa bunka už nemôže deliť a v dôsledku toho bunka zomrie. Je to súčasť prirodzeného procesu starnutia, ktorý sa zdá byť prítomný vo všetkých typoch buniek. V dôsledku toho môžu mať klony vytvorené z bunky odobratej od dospelého jedinca chromozómy, ktoré sú už kratšie ako zvyčajne na začiatku života. To môže odsúdiť bunky klonov na kratšiu životnosť. V podstate, Dolly, ktorá bola klonovaná z bunky 6-ročnej ovečky, mala chromozómy, ktoré boli kratšie ako u iných oviec v jej veku. Dolly zomrela, keď mala šesť rokov, čo bola asi polovica priemerného 12-ročného života oviec.

Klonovanie ľudí – etický alebo technický problém?

Reprodukčné klonovanie by predstavovalo potenciál vytvoriť človeka, ktorý je geneticky identický s iným človekom, ktorý predtým existoval alebo stále existuje. To môže byť v rozpore s dlhodobými náboženskými a spoločenskými hodnotami, v rozpore so zásadami individuálnej slobody, identity a autonómie. Na jednej strane panuje názor, že reprodukčné klonovanie by mohlo pomôcť sterilným párom splniť si sen o rodičovstve. Z iného uhla pohľadu je klonovanie ľudí považované za spôsob, ako sa vyhnúť prenosu škodlivého génu, ktorý sa prenáša v rodine.

Z technického hľadiska je klonovanie ľudí a iných primátov ťažšie ako v prípade iných cicavcov. Jedným z dôvodov je to, že dva proteíny nevyhnutné pre delenie buniek, známe ako vretenové proteíny, sa nachádzajú veľmi blízko chromozómov vo vajíčkach primátov. V dôsledku toho odstránenie jadra vajíčka, aby sa vytvoril priestor pre jadro darcu, odstráni aj vretenové proteíny, ktoré zasahujú do delenia buniek. U iných cicavcov, ako sú mačky, králiky a myši, sa dva vretenové proteíny šíria po celom vajíčku. Odstránenie jadra vajíčka teda nemá za následok stratu vretenových bielkovín. Niektoré farbivá a ultrafialové svetlo použité na odstránenie jadra vajíčka môžu navyše poškodiť bunku primáta a zabrániť jeho rastu.

Klonovanie a európska legislatíva

Európsky parlament sa zaoberal zákazom klonovania ľudí v EÚ v roku 2001. Napokon za zákon tesná väčšina európskych poslancov nehlasovala. Počas diskusie došlo k rozkolu medzi poslancami EP, ktorí podporovali výskum terapeutického klonovania a tými, ktorí sú úplne proti využívaniu ľudských embryí na výskumné účely. Rozprava v Európskom parlamente nasledovala po správe o etických, právnych, ekonomických a sociálnych dôsledkoch ľudskej genetiky, ktorú vypracoval parlamentný výbor pre ľudskú genetiku a ďalšie nové technológie v modernej medicíne. Tento výbor bol zriadený po niekoľkých kontroverzných udalostiach, vrátane narodenia ovečky Dolly v lete 1996 v Roslinovom inštitúte v Škótsku.

Európska únia nezakázala klonovanie ľudských embryí na terapeutické účely, ale výskumy tohto druhu finančne nepodporuje zo žiadnej grantovej schémy.

Na rozdiel od Spojených štátov amerických, v Európskej únii nie je povolené klonovanie hospodárskych zvierat, ani obchodovanie s produktmi takýchto zvierat. Dôvodmi sú najmä problemtické zaobchádzanie so zvieratami využívanými na klonovanie a odpor európskych spotrebiteľov k produktom klonovaných hospodárskych zvierat. Európsky úrad pre bezpečnosť potravín (EFSA) potvrdil, že náhradné matky používané pri klonovaní trpia najmä dysfunkciami placenty, čo prispieva k zvýšenej miere potratov s možnými negatívnymi následkami na ich zdravie. Okrem toho, abnormality klonov a nezvyčajne veľké mláďatá vedú k ťažkostiam pri pôrode a úmrtiam novonarodených zvierat. Pre techniky klonovania sú charakteristické vysoké miery úmrtnosti vo všetkých vývinových štádiách.

Z výsledkov spotrebiteľských prieskumov vyplýva, že väčšina občanov Únie neschvaľuje klonovanie na hospodárske účely. Spotrebitelia sa rozhodne stavajú proti konzumácii potravín vyrobených z klonov zvierat a ich potomkov.

Budúcnosť klonovania

Genetické klonovanie je súčasťou mnohých rutinných procesov, ktorými sa laboratórne skúma DNA a jej sekvencie.

Terapeutické klonovanie zatiaľ stále čelí obavám zo zneužitia genetického materiálu. Pri výskume niektorých chorôb sa však terapeutické klonovanie a liečba na základe kmeňových buniek javia ako, zatiaľ, jediná možnosť zlepšenia stavu pacientov. Takýmto ochorením je, napríklad, Alzheimerova choroba. Fond, ktorý zbiera financie na výskum demencie vo Veľkej Británii, plne rešpektuje priania každého darcu, ktorý nechce podporovať výskum využívajúci embryonálne kmeňové bunky. Táto britská charita sa zároveň snaží zlepšiť informovanosť verejnosti o výskume kmeňových buniek a jeho potenciálnych výhodách.

Reprodukčné klonovanie je celosvetovo najkontroverznejšou metódou. Nezdá sa, že by sa mohlo stať bežnou súčasťou života našej generácie. Nie je, zatiaľ, reálne, že by klonovanie hospodárksych zvierat prekonalo etické prekážky, vysoké náklady na klonovanie, odpor spotrebiteľov, bezpečnostné riziká pre náhradné matky a vysokú úmrtnosť klonov.