Klonowanie – w potocznym rozumieniu proces tworzenia idealnej kopii z oryginału.
W
biologii
mianem
klonu
określa się organizmy mające identyczny lub prawie identyczny
materiał genetyczny
.
Klonami
są więc organizmy powstałe w procesie
rozmnażania wegetatywnego
, takie jak kolonie
bakterii
,
jednokomórkowców
, odrośla i rozmnóżki roślin etc.
Termin klonowanie jest używany w kilku znaczeniach:
- Klonowanie to proces tworzenia organizmów mających taką samą
informację genetyczną
jak dawca. Szczególnym przypadkiem jest twinning, czyli powstawanie lub otrzymywanie bliźniąt monozygotycznych, gdzie nie można wyróżnić dawcy.
- Klonowanie organizmów oznacza procedurę otrzymywania organizmów o takiej samej
informacji genetycznej
, z reguły poprzez procedurę transferu jądra z
komórki somatycznej
do
komórki jajowej
pozbawionej uprzednio
jądra
. W przypadku klonowania roślin stosuje się procedurę odróżnicowania komórek dawcy do komórek merystematycznych.
- Klonowanie
genów
– w
genetyce
i
biologii molekularnej
proces wyosobniania
genu
. Polega na łączeniu fragmentów materiału genetycznego z wektorem molekularnym i ich namnażaniu w innym organizmie. Otrzymuje się w ten sposób wiele kopii tego samego genu. Termin klonowanie genów odnosi się też do identyfikacji genów poprzez wykorzystanie procedury klonowania genów. Jeśli pojedynczy fragment
genomu
jest przenoszony z jednego wektora do drugiego, taki proces określa się mianem
subklonowania
.
Opanowano obecnie metody klonowania wielu gatunków roślin i zwierząt. W przypadku zwierząt zazwyczaj stosuje się technikę polegającą na przeniesieniu jądra
komórki somatycznej
pobranej z klonowanego osobnika, do
komórki jajowej
pozbawionej jądra. Proces ten tworzy funkcjonalną
zygotę
. Zygota ta może, jeśli się jej na to pozwoli, rozwinąć w żywego osobnika. Dawca komórki jajowej z reguły pochodzi z tego samego gatunku. Transfer jądra do
komórki jajowej
innego gatunku rzadko jest skuteczny.
Klony
otrzymane w procesie transferu jądrowego nie są w 100% genetycznie identyczne z dawcami. W trakcie tego procesu wymienia się bowiem tylko materiał genetyczny zawarty w
jądrze komórkowym
pozostawiając
DNA
mitochondrialny
biorcy. Mitochondrialne DNA ma jednak minimalny wkład w dziedziczenie cech genetycznych.
Etymologia
Terminy klon i klonowanie (ang. clone, cloning) wprowadził do
biologii
J.B.S. Haldane
na określenie procesu i produktów transferu jądrowego zastosowanego w swych pionierskich doświadczeniach przez Johna Gurdona.
W
XIX
-wiecznym
angielskim
, termin clon oznaczał roślinę wyhodowaną z ukorzenionej gałązki, w zgodzie z pierwotnym, greckim (ὁ κλωνος – gałązka, odrośl), rozumieniem słowa. Metodę tę stosuje się od
starożytności
do propagacji roślin o pożądanych cechach. M. in. w ten właśnie sposób od tysiącleci utrzymuje się jednorodność odmian
winogron
stosowanych przy produkcji
wina
. Proces ten po polsku nazywa się szczepieniem.
Chronologia postępów w klonowaniu zwierząt
- (
1938
)
Hans Spemann
zaproponował wykorzystanie transferu jądrowego w celu sklonowania organizmu. Pomysł pochodzi z rozważań nad sposobem eksperymentalnego rozstrzygnięcia kontrowersji, czy w procesie różnicowania następuje utrata materiału genetycznego. Gdyby następowała, klonowanie byłoby niemożliwe.
-
żaba
Rana pipiens (
1952
) Robert Briggs i Thomas King. Mieli trudności z uzyskaniem
klonów
z komórek zróżnicowanych, doszli do
konkluzji
, błędnej, że następuje utrata materiału genetycznego.
-
żaba
Xenopus laevis
(
1958
,
1962
) John B. Gurdon odniósł sukces. Przez wiele lat jednak jego wynik był kwestionowany, zwłaszcza w świetle nieudanych prób klonowania ssaków. Gurdon wielokrotnie udoskonalał eksperyment, by odpowiedzieć na kolejne zarzuty.
-
karp
: (
1963
) informacja kontrowersyjna
-
owca
: (
1996
) pierwszy sklonowany
ssak
:
Owca Dolly
-
małpa
(Rezus): (samica, styczeń
2000
)
-
świnia
: (5 prosiaków z jednej świni, Szkocja –
2000
)
-
bawół
: (samiec, styczeń
2001
)
-
krowa
: Alpha and Beta (samica,
2001
)
-
kot
:
CopyCat
"CC" (samica, jesień
2001
)
-
mysz
: (
1998
) Wakayama i Yanagimachi. W
2002
roku Hochedlinger i Jaenisch sklonowali
myszy
z
limfocytów T
i pokazali, że otrzymane osobniki mają rearanżacje genu
receptora
limfocytu T właściwą dla wyjściowej populacji limfocytów. Powszechnie uważa się to za najsilniejszy dowód, że klonowanie jest możliwe z komórek zróżnicowanych.
-
królik
: (marzec-kwiecień,
2003
) we
Francji
i
Korei Południowej
.
-
muł
: Idaho Gem (samiec, maj
2003
) i Utah Pioneer (samiec, lipiec
2003
)
-
jeleń
: Dewey (
2003
)
-
koń
: Prometea (samica,
2003
)
-
szczur
: Ralph (samiec,
2003
)
-
muszki owocowe
(
2004
)
-
człowiek
(
2004
) grupa
Woo Suk Hwanga
, ogłosiła otrzymanie
pluripotentnych
komórek macierzystych
. Wynik ten okazał się oszustwem.
-
pies
:
Snuppy
(kwiecień
2005
)
-
Wilk
: (2007) Południowokoreańscy naukowcy donieśli, że udało im się sklonować kolejny gatunek ssaka – tym razem to wilk. Jak powiedział profesor Lee Byeong-chun z Seoul National University, badania DNA potwierdziły, że dwie samice wilka Snuwolf i Snuwolffy to klony.
-
Pies
: Labradory (2008)
Klonowanie ludzi
Naturalną konsekwencją sukcesów w klonowaniu ssaków jest idea sklonowania człowieka. Budzi ono jednak głębokie kontrowersje natury etycznej. Wiadomości o sklonowaniu ssaków wywołały panikę wśród prawodawców wielu krajów, którzy zabronili klonowania ludzi, szczególnie w celach reprodukcyjnych. Pierwsze pozornie wiarygodne doniesienie o sukcesie transferu jądrowego u człowieka pojawiło się w
2004
roku z południowokoreańskiej grupy badawczej pod kierunkiem
Woo Suk Hwanga
, której udało się otrzymać
pluripotentne
komórki macierzyste
, wyprowadzone ze sklonowanych ludzkich
blastocyst
. Rok później okazało się jednak, że badania te były sfałszowane.
Klonowanie ludzi w celach reprodukcyjnych ma niewielki sens praktyczny, dodatkowo niedoskonałości natury technicznej i
mutacje
somatyczne w komórkach będącymi donorami materiału genetycznego, powodują, że przy obecnym stanie technologii, ludzki klon najprawdopodobniej cierpiałby na zaburzenia natury genetycznej. Tak więc klonowanie ludzi, przynajmniej na razie, z medycznego punktu widzenia jest nieetyczne, ze względu na zasadę
primum non nocere
.
Odmiennie przedstawia się sprawa klonowania w celu pozyskania
komórek macierzystych
. Ponieważ komórki macierzyste mogą się różnicować do wszystkich typów komórek ciała, komórki macierzyste otrzymane w wyniku klonowania mogą mieć potencjalne zastosowanie terapeutyczne, a procedura taka nie wiąże się z otrzymywaniem organizmu. Dodatkowo, komórki macierzyste sklonowane z dawców obarczonych ciężką
chorobą dziedziczną
mogą służyć jako model badań nad takimi chorobami. Ogólny konsensus środowiska naukowego jest taki, że klonowanie w celu pozyskania komórek macierzystych jest zgodne z etyką badawczą.
Mimo to, nawet klonowanie komórek macierzystych posiada silnych wrogów w środowiskach wyznawców wielu religii, w tym
katolicyzmu
, ze względu na to, że wiąże się z procesem tworzenia sztucznych
embrionów
.
Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt
Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt budzi zrozumiałe zainteresowanie, zwłaszcza w świetle filmów
fantastycznych
takich jak
Jurassic Park
. Procedury takie pozostają jak na razie w sferze fantastyki, choć niektóre ośrodki rozpoczęły badania nad możliwością takiej procedury. Np. Muzeum Australijskie ogłosiło projekt sklonowania
wilka workowatego
, z którego jednak się wycofano. Pierwszym etapem projektu miało być otrzymanie
biblioteki genowej
.
Główne trudności ze zrealizowaniem projektu sklonowania wymarłego organizmu:
- brak odpowiedniego DNA. DNA dostępny ze źródeł kopalnych bądź to muzealnych jest bardzo fragmentaryczny i dostępny w znikomych ilościach. Nie jest jasne, czy możliwe jest otrzymanie wystarczającej ilości i jakości by odtworzyć sekwencję kompletnego genomu.
- obecne metody klonowania wykorzystują transfer jądra. Nie jest jasne, czy nagi DNA mógłby być wystarczający. Paradoksalnie, nagi DNA może być lepszym substratem do klonowania, gdyż może łatwiej ulegać
reprogramowaniu epigenetycznemu
. Zważywszy, że komórki jajowe pewnych organizmów, np. żab, mają aktywne mechanizmy potrafiące odtworzyć
chromatynę
i
otoczkę jądrową
, etap ten może być mniej trudny niż myślimy.
- kwestia wyboru donora komórki jajowej – większość transferu jądrowego pomiędzy różnymi gatunkami się nie powodzi.
Zobacz też
Linki zewnętrzne