Kurkime ateitį drauge!

Gyvūnų klonavimo aktualijos arba katytės Kopijos istorija

Dr. S. Jarmalaitė

 

Gražiausios idėjos gimsta iš meilės. 1997 m., netrukus po avytės Dolli klonavimo, amerikiečių milijardierius J. Sperlingas (John Sperling) nusprendė padėti savo artimai draugei, susirūpinusiai senstančio mylimo šuns Missy likimu. J. Sperlingas inverstavo 4 mln. dolerių į Missy klonavimo projektą, gavusį Missyplicity pavadinimą. Klonavimo darbus buvo pavesta vykdyti klonavimo ekspertui M. Vestuzinui (Mark Westhusin) ir jo komandai. Tyrėjų grupė pasivadino Texas A&M cloning. Ši šilta idėja išsaugoti mylimą gyvūną jo klono pavidalu susilaukė plataus atgarsio. Šunų ir kačių mylėtojai kreipėsi į mokslininkus prašydami klonuoti jų augintinius, tuo pat metu kiti argumentavo, kad gatvėse ir taip daugybė benamių gyvūnų, kam leisti milijonus nusenusių guvūnų atkūrimui. Sulaukusi daug užsakymų firma išplėtė savo veiklą ir paskelbė „genų banko“ paslaugą gyvūnų mylėtojams. Taip įsikūrė Genetinio išsaugojimo ir klonavimo (Genetic Saving and Clone, GSC) kompanija, kuri siūlė užšaldyti senstančių ar jau mirusių gyvūnų audinius klonavimui. Ši paslauga kainavo nuo 295 iki 1395 dolerių, kasmetinis audinių saugojimo mokestis 100-150 dolerių.

Kol gyvūnų mylėtojai diskutavo, ar verta klonuoti mylimus naminius gyvūnėlius, mokslininkai plušėjo ties klonavimo technologijomis. Buvo nuspręsta, kad pradėti naminių gyvų klonavimo bandymus verta nuo paprastesnio objekto – katės. Texas A&M cloning mokslininkai dirbo tris metus, bandydami įvairių audinių ląsteles, bet darbai nesisekė. Katės klonavimui mokslininkai naudojo branduolio perkėlimo technologiją. Šiuo metodu buvo klonuota avytė Doli (Dolli) ir kiti naminiai galvijai. Verta giliau pažvelgti, į šios technologijos esmę, nes ateityje šio metodo pagalba gali būti gydomos sunkiausios ligos, atkuriami pažeisti audiniai.

Reprodukcinis klonavimas. Mūsų organizmą sudaro daugybė ląstelių. Įvairiuose audiniuose jos atlieka tam tikras audiniui būdingas funkcijas. Raumens ląstelės miocitai sugeba susitraukinėti, riebalinio audinio ląstelės adipocitai kaupia riebalus, kraujo leukocitai kovoja su infekcija, eritrocitai aprūpina kūną deguonimi ir panašiai. Specializuodamosis ląstelės išoriškai pakinta. Mokslininkus daugelį metų domino klausimas, kaip kinta ląstelės genetinė programa jai specializuojantis. Vyravo dvi nuomonės: (1) besispecializuodamos ląstelės praranda nereikalingus genus, išsaugodama tik specifinius aktyvums, (2) genai lieka, tačiau dalies jų raiška išjungiama. Jau 1935 metais embriologas, Nobelio premijos laureatas H. Spemanas (Hans Spemann) iškėlė specializuotos ląstelės branduolio perkėlimo į nespecializuotą aplinką (pvz., kiaušialąstę) idėją, kaip būdą patikrinti specializuotos ląstelės genetines galias. Jis atliko pirmuosius bandymus su ankstyvo gemalo branduoliais, kai jie buvo atribojami nuo dalies citoplazmos tiesiog gemalą perrišant plauku. 1952 Robert Brigsgs ir Thomas King sukūrė branduolio perkėlimo technologiją, pagrįstą branduolio įsiurbimu į ploną stiklinę pipetę (1 pav.). Jie perkėlė varlės Rana pipenis gemalo ląstelės branduolį į neapvaisintą kiaušialąstę ir išaugino varlės buožgalvį. Mokslininkai pabandė perkeltį suaugusios varlės ląstelės branduolį ir pastebėjo, kad naudojant specializuotos ląstelės branduolį kloną sukurti sunku.

1 pav. Kiaušialąstės branduolio pašalinimas atliekant somatinės ląstelės branduolio perkėlimo procedūrą (PNAS, Nuclear Transfer: Bringing in the Clones by Ch. Brownlee)

 

Technologija, kai specializuotos somatinės ląstelės branduolys perkeliamas į kiaušialąstę, kurios branduolys prieš tai pašalinamas, vadinama somatinių ląstelių branduolio perkėlimu (angl. somatic cell nuclear transfer; 2 pav.). Naujai sukurtos ląstelės dalijimasis paskatinamas silpnu elektriniu impulsu. Kelias dienas paaugintas gemalas implantuojamas į surogatinės motinos gimdą. Naudojant šią technologiją sukuti individai yra beveik identiški somatinės ląstelės savininkui, todėl vadinami klonais. Identiško organizmo arba klono sukūrimas, naudojant suaugusio organizmo ląstelės genetinę informaciją, vadinamas reprodukciniu klonavimu.

 

 

2 pav. Klonuoto gemalo sukūrimas naudojant somatinės ląstelės branduolio perkėlimo technologiją (B). Lytinio dauginimosi būdu susidaręs gemalas turi kiaušialąstės ir spermatozoido genetinę informaciją (A), o klonuotas gemalas – tik somatinės ląstelės (jau egzistuojančio organizmo) genetinę informaciją (Guidelines for human embrionic stem cell research, leidėjai Committee on Guidelines for human embrionic stem cell research, 2005)

 

Naudojant šią technologiją buvo išauginta avis Doli – pirmas klonuotas žinduolis, kurio klonavimui panaudota specializuota ląstelė. Kuriant avį Doli atlikti 277 ląstelių suliejimai (kiaušialąstės citozolio ir somatinės ląstelės branduolio), gauti 29 gemalai, jie implantuoti 13 surogatinėms motinoms ir tik viena avis susilaukė gyvybingo palikuonio – avytės Doli. Klonavimo bandymai parodė, kad specializuotos ląstelės branduolį perkėlus į plastišką aplinką (kiaušialąstės citoplazmą) jis gali „atkurti“ pradinės ląstelės genetinę programą. Taigi specializuojantis ląstelei genai nėra prarandami, jie tik „išjungiami“. Mokslininkai bando juos vėl „įjungti“, klonavimui naudodami įvairių audinių ląstelių branduolį.

Tyrimai parodė, kad ne visos ląstelės vienodai tinka klonavimo darbams. Vienos jų, pavyzdžiui ankstyvo gemalo ląstelės nesunkiai gali būti paskatintos vystytis į įvairius audinius. Kitos ląstelės, kaip odos ar kraujo, nelabai tinka branduolio perkėlimo technologijai, nes jų branduolys kiaušialąstės citoplazmoje sunkiai skatinamas dalytis. Todėl pirmieji gyvūnų klonai buvo kuriami, perkeliant gemalo ar jauno organizmo ląstelės branduolį į kiaušialąstės citozolį.

Kodėl ląstelės yra nelygiavertės, kuriant klonus? Ląstelės sugebėjimą vystytis į bet kokį specializuotą audinį apibūdina jos plastiškumas arba specializacijos geba. Natūraliu būdu naujas individas pradedamas susijungus dviems lytinėms ląstelėms. Susijungus kiaušialąstei ir spermatozoidui susidaro viena diploidinė ląstelė – zigota. Jai dalijantis kuriasi gyvas organizmas su visa jo audinių ir organų įvairovė. Ląstelė, kuri gali virsti bet kurio organizmo ir organo audinio (net tik gemalo, bet ir gemalo dangalų ir placentos) ląstele, yra neribotų galių arba totipotencinė. Tokia specializacijos geba būdinga tik zigotai. Ankstyvojo gemalo ląstelėse glūdi informacija apie visų organizmo audinių ir ląstelių įvairovės sukūrimą. Ląstelė, kuri gali virsti bet kuria iš trijų gemalinių lapelių, iš kurių vystosi įvairūs organai, ląstele, yra beveik neribotų galių arba pluripotencinė. Tokių savybių turi ankstyvo gemalo ir kai kurios vaisiaus ląstelės.

Ląstelės, galinčios virsti audinio, iš kurio kilo arba kitų to paties gemalinio lapelio audinių ląstelėmis, yra daugiagalės arba multipotencinės. Šiai grupei priklauso pirminės ląstelės, kurioms dalijantis atsikuria įvairių audinių ląstelės. Daugiagalių ląstelių grupei priskiriamos ir suaugusio organizmo kamieninės ląstelės – labai retos specializuotų audinių ląstelės, kurioms dalijantis susidaro pirminės ląstelės. Kamieninės somatinės ląstelės audinių kultūroje paskatintos tinkamais veiksniais gali vystytis į įvairių audinių ląsteles. Tačiau dauguma mūsų organizmo ląstelių yra ribotų vystimosi galių, joms dalijantims susidaro dvi ląstelės, identiškos pradinei ląstelei.

Ląstelių specializacija prasideda ankstyvais gemalo vystymosi etapais, kai kiekviena nauja ląstelė dalijantis zigotai paveldi skirtingą vystymosi instrukciją. Ši instrukcija perduodama kaip citoplazmos ir ląstelės paviršiaus baltymai, iRNR, genų promotorių aktyvumo pobūdis ir kiti vidiniai veiksniai. Be to, kiekviena gemalo ląstelė auga apsupta kitų ląstelių, kurios veikia ląstelės specializacijos programą, siųsdamos signalines molekules. Molekulių rinkinys, gautas iš motininės ląstelės ir lemiantis ląstelės specializaciją, vadinamas likimo arba specializacijos veiksniais (angl. fate determinant). Perkėlus somatinės ląstelės branduolį į nespecializuotą apliką, branduolys netenka specializacijos veiksnių ir yra perprogramuojamas. Kinta jo genų raiška, „įsijungia“ nespecializuotos ląstelės programa. Pluripotencinės ar multipotencinės ląstelės branduolio genų raiškos programa yra gimininga zigotos naodojamai programai, todėl perprogramavimas vyksta nesunkiai. Specializuotos, ypač senstančios ląstelės, patekę į nespecializuotą aplinką sunkiai geba pakeisti genetinę veiklos instrukciją, nes ji gerokai nutolo nuo zigotos naudotos programos. Tačiau mokslininkai atkakliai tęsia bandymus.

1958 m. Oksfordo universiteto mokslininkams pavyko klonuoti varlę (Xenopus laevis) į kiaušialąstę perkėlus suaugusio varlės žarnyno epitelio ląstelės branduolį. 1984 m. kiniečių mokslininkai klonavo karpį (Carassius carassius), naudodami ląstelų kultūroje augintų inkstų ląstelių branduolį. 1996 m. Rosalin instituto Škotijoje mokslininkai klonavo du ėriukus Megan ir Morgan, panaudoję gemalo ląstelių branduolius. 1997 m. tame pačiame institute gimė avytė Doli - pirmasis žinduolis, klonuotas panaudojant somatinės ląstelės branduolį. Kuriant Doli, į kiaušialąstės branduolį perkeltas suaugusios avies pieno liaukų epitelio ląstelės branduolys.

Klonavimo bandymai parodė, kad specializuotos ląstelės branduolyje pakanka genetinės informacijos, kad išsivystytų naujas individas, tačiau sukurti gyvybingą kloną nėra lengva.

 

Katytės Kopijos istorija. Grįžtant prie Missyplicity projekto verta paminėti, kad Texas A&M mokslininkams pavyko sukurti veiksmingą naminių gyvūnėlių klonavimo technologiją. Tam jie naudojo ne įprastą somatinės ląstelės branduolio perkėlimo metodą, o naują chromatino perkėlimo (angl. chromatin transfer) technologiją. Naudojant šį metodą į kiaušialąstės citozolį perkeliamas ne visas somatinės ląstelės branduolys, su daugeliu specializaciją skatinančių baltymų, o tik pati genetinė suaugusio organizmo ląstelės medžiaga – chromatinas.

2001 m. gruodžio 22 d. pasaulį išvydo pirmoji klonuota katė dabar dažnai vadinama katyte Kopija (CopyCat arba Carbon Copy). Simboliška, kad informacija apie sėkmingai klonuotą katytę žiniasklaidos buvo paskleista šv. Valentino dieną, 2002 metų vasario 14 d. Deja, tuo metu projekto įkvėpėja kalytė Missy jau buvo mirusi.

Pirmasis katės klonas sukėlė didelį kačių mylėtojų nusivylimą. Viena iš bėdų – didelė kačiuko-klono kaina tiesiogine ir netiesiogine prasme. 2004 metais GSC siūloma gyvūnėlio-kopijos kaina buvo 50 tūkst. dolerių. Kad pasaulį išvystų vienas katytės klonas mokslininkai plušėjo trejus metus, sukūrė 87 kačių gemalus, sunaudojo daugybę neapvaisintų kiaušialąsčių. Deja didžiausias smūgis kačių mylėtojams buvo ne katytės-klono kaina. Paaiškėjo, kad genetiškai identiška katės kopija išoriškai nebuvo panaši į savo genetinę motiną.

Katytės Kopijos genetinė motina (somatinės ląstelės branduolio donorė) buvo daili Kaliko (calico) veislės katė Rainbow (3 pav. a). Kaliko veislės kačių kailis išmargintas įspūdingomis oranžinėmis dėmėmis. Šios veislės katės dažniausiai yra sterilios, palikuonių nesusilaukia. Panaudojus Rainbow Kaliko katės kiaušidžių ląstelės branduolį buvo klonuota mažoji Kopija. Deja, ji labiau priminė paprastą rainą katytę, kuri ją išnešiojo (3 pav. b). Toks išvaizdos neatitikimas sutrikdė ne tik kačių mylėtojus, bet ir pačius mokslininkus. Buvo rimtai suabejota net ir ankstesnių klonų autentiškumu. Tiesą sakant, mokslininkų paaiškinimų šioje katytės Kopijos istorijoje niekas nesiklausė.

 

(a) (b)  (c)

3 pav. Kaliko veislės katės Rainbow (a) somatinės ląstelės branduolys panaudotas klonuojant katytę Kopiją (b). Mažasis Nicky – pirmasis komerciniais tikslais klonuotas katinas (c). Nuotraukos iš BBC ir MSNBS žinių portalų: news.bbc.co.uk ir www.msnbc.msn.com

 

Mokslininkams katytės Kopijos istorija akivaizdžiai priminė, kad individualias organizmo savybes apsprendžia ne tik genetiniai veiksniai, t.y. DNR seka, bet ir epigenetiniai veiksniai. Epigenetiniai veiksniai – tai DNR ir chromatino baltymų modifikacijos, kurios valdo genų raišką. Specializuotos mūsų kūno ląstelės yra genetiškai identiškos, tačiau išoriškai ir funkciškai skiriasi. Šiuos skirtumus lemia skirtinga ląstelių epigenetinė programa ir genų raiškos produktų – baltymų kiekis bei įvairovė. Epigenetinė genų raiškos programa nustatoma ankstyvuoju gemalo vystimosi tarpsniu. Perkėlus katės Reinbow branduolį į kiaušialąstę, visos specializuotos ląstelės epigenetinės žymės buvo ištrintos ir sudėliotos naujos, būdingos nespecializuotam gemalui.

Kaliko kačių kailio oranžinę spalvą lemia genas esantis X chromosomoje. Vienas geno alelis lemia oranžinę kailiuko spalvą, kitas – juodą. Žinduolių moteriškos lyties somatinėse ląstelėse viena X chromosoma visada inaktyvinama, taip kompensuojama didesnė genų dozė esanti moters ląstelėse (dvi X chromosomos), lyginant su vyro ląstelėmis (viena X ir viena Y chromosoma). Vystantis gemalui X chromosomos inaktyvinimas vyksta atsitiktinai kiekvienoje ląstelėje ar ląstelių grupėje. Todėl niekada negalima prognozuoti kokiomis dėmėmis bus išmarginta kiekviena nauja katytė. Inaktyvinant X chromosomą dalyvauja daug epigenetinių reiškinių: nekoduojanati RNR (XIST transkriptas padengiantis X chromosomą), citozino metilinimas DNR sekoje, histonų deacetilinimas. Visi šie veiksniai lemia, kad viena iš X chromosomų tampa genetiškai neaktyvi. Taip jau atsitiko, kad epigenetinio perprogravimo metu katytės Kopijos gemalo ląstelėse buvo inaktyvintas oranžines dėmes lemiantis alelis. Nors ir neturėdama oranžinių dėmių katytė Kopija yra linksma ir sveika, šiuo metu gyvena pas mokslininkę, dalyvavusią jos klonavimo projekte. 2006 m. katytė Kopija natūraliu būdu susilaukė trijų sveikų kačiukų.

Žiniasklaida išpūtė katytės Kopijos fenotipinio neatitikimo genetiniam donorui istoriją iki nesuvokiamų ribų. Visuomenė beveik patikėjo, kad klonuoti gyvūnai yra tikri monstrai, niekuo nepanašūs į buvusius mylimus gyvūnus. Buvo net įtikinėjama, kad tokių gyvūnų elgesys neprognozuojamas ir juos laikyti namuose tiesiog pavojinga. GCS kompanija, naudodama naująją chromatino perkėlimo technologiją sukūrė dar kelis kačių klonus: Little Nicky, Peaches, Tabouli, Baba Ganoush. Tabouli ir Baba Ganoush - Bengališkos katės, labai artimos genetinės motinos kopijos, gyvena pas juos sukūrusius mokslininkus.

Mažasis Nicky (Little Nicky, 2 pav., c) buvo pirmasis kačiukas klonas, kurį GCS klonavo komerciniais tikslais. Jis buvo klonuotas, panaudojant užšaldytus mirusio 17 metų katino Nicky audinius. Šeimininkės nuomone mažasis Nicky išvaizda ir elgesiu visiškai atitinka senąjį Nicky, Meino meškėno (Maine Coon) veislės katiną. Laimingi atkurtų gyvūnų šeimininkai nepajėgė nusverti nepalankių naminių gyvūnėlių klonavimo priešininkų balsų. 2006 m. dėl nepalankios visuomenė nuomonės GSC savo veiklą nutraukė, bet paliko nedidelę viltį gyvūnų mylėtojams. Užšaldyti mylimų gyvūnėlių audiniai vis dar saugomi, laukiant laikų, kai bus išmokta sukurti tobulus klonus.

Šunų klonavimo idėją pavyko įgyvendinti kitame žemyne. Seulo Nacionalinio universiteto mokslininkai išgarsėjo 2004 metais pranešę, kad naudodami žmogaus ląstelės branduolį ir triušio kiaušialąstę klonavo žmogaus gemalą. Patikrinus paaiškėjo, kad sukurtų ląstelių kilmė buvo kiek kita. Tačiau ta pati grupė 2005 m. sėkmingai klonavo afganų skaliką vardu Snuppy. Išoriškai jis labai panašus į savo genetinį donorą ir akivaizdžiai skiriasi nuo savo surogatinės motinos (4 pav.). Belieka spėlioti, ar skiriasi šių šunų elgsena ir kiek tą įtakoja epigenetiniai veiksniai.

           

4 pav. 2005 m. klonuotas pirmasis šuo Snuppy: (a) su somatinės ląstelės branduolio donoru Afganų skaliku, (b) su surogatine motina – Labradoro retriveriu (B. Ch. Lee et al., Nature, 2005)

 

Šiuo metu mokslininkams pavyko klonuoti daugelio rūšių gyvūnus: pelę, triušį, žiurkę, kiaulę, karvę, arklį, katę, šunį. Iš primatų sėkmingas buvo tik makakos Rhesus klonavimas, naudojant gemalo, o ne somatinės ląstelės branduolį. Gyvūnų klonavimas sukėlė daugelio sričių specialistų diskusijas. Bijant nenumatytų pasekmių buvo uždrausta reprodukcinio klonavimo darbams naudoti žmogaus ląsteles.

Gyvūnų klonavimo problemos. Gyvūnų klonavimas padėjo atskleisti daugelį mokslui svarbių reiškinių. Šių tyrimų dėka vis giliau suprantami ląstelės specializacijos kontrolės mechanizmai, įvertinamos somatinių ląstelių plastiškumo ribos. Susidurta su gerokai rimtesnėmis problemomis nei katytės Kopijos kailio spalva. Trumpai paminėsime pagrindines gyvūnų klonavimo problemas.

Kaip minėta, somatinės ląstelės branduolį perkėlus į neapvaisintą kiaušialąstę vyksta greitas specializuotos ląstelės genetinės informacijos raiškos perprogramavimas. Aktyvinami ankstyvojo vystymosi genai, slopinama specializaciją lemiančių genų raiška. Keičiasi genų promotorių metilinimo pobūdis, chromatino metilinimas ir acetilinimas. Gemalas greitai dalijasi, todėl šis somatinio branduolio perprogramavimas ne visada būna sėkmingas. Juo sudėtingesnis genomas, juo ilgiau turėtų tęstis programos pakeitimas. Galbūt tai ir riboja primatų klonavimą iš somatinių ląstelių. Dažnai klonuotuose organizmuose stebimas imprintingo praradimas. Imprintingas – tai paveldima tam tikrų genų raiška tik nuo vieno alelio (tėvo arba motinos), epigenetinis reiškinys. Dėl imprintingo praradimo šių genų raiška vyksta iš abiejų alelių, padaugėja geno produkto. Dėl genų dozės pakitimo klonuoti gyvūnai serga įvairiomis ligomis, sutrinka organų veikla. Nesėkmingas genų raiškos pertvarkymas sutrikdo placentos audinių vystymąsi, todėl dauguma klonuotų organizmų prarandami dėl gemalo implantavimo klaidų. Laiku neaktyvinama vystymosi genų raiška lemia ankstyvą klonuotų gyvūnų gemalų mirtį arba vystymosi sutrikimus. Klonuojant galvijus stebimas didelių palikuonių sindromas – klonuoti gyvūnai būna didesni nei somatinės ląstelės donorai. Šis pakitimas taip pat siejamas su padidėjusia kai kurių genų raiška. Dėl genų raiškos valdymo sutrikimo klonuoti organizmai neretai serga autoimuninėmis ligomis, kenčia nuo infekcijų.

Somatinės ląstelės branduolys klonuotam organizmui teikia genetinę informaciją, o kiaušialąstės citozolis – visus baltymus ir organeles reikalingus genetinės informacijos realizavimui ir ląstelės išgyvenimui. Dar vienas iš klonavimą ribojančių veiksnių – reguliacinių baltymų pašalinimas kartu su kiaušialąstės branduoliu. Baltymus, valdančius ląstelės dalijimosi ciklą turi kiaušialąstės ir kitos intensyviai besidalijančios ląstelės. Somatinės ląstelės dažniausiai praranda gebą dalytis, o kartu ir reguliacinius baltymus. Štai todėl pirmuose klonavimo bandymuose buvo naudojamos gemalo ar kitos dalijimosi gebos nepraradusios ląstelės. Mokslininkai išmoko įveikti šią problemą. Šiuo metu klonavimui kaip branduolio donorai yra naudotos pieno liaukų, žarnyno, kiaušialąstės dangalų ląstelės. 2004 metais buvo klonuota pelė, klonavimui naudojant uoslės neurono ląstelės branduolį.

Kitas esminis sunkumas, kurį turi įveikti somatinės ląstelės branduolys, priverstas intensyviai dalytis susidarant gemalui – tai jo telomerų ilgis. Telomerai yra nekoduojantys linijinių chromosomų galai, kuriuose yra daug trumpų pasikartojančių sekų. Kiekvieno ląstelės dalijimosi metu šie galai trumpėja dėl atsiliekančiosios DNR grandinės replikacijos ypatumų. Gemalo ir vaisiaus ląstelių telomerai ilgi, senstant organizmui jie trumpėja. Intensyviai besidalijančiuose audiniuose ląstelių telomerai būna ypač trumpi. Tokios ląstelės netinka klonavimui, nes formuoja organizmą, kurio visų ląstelių telomerai trumpi. Tokie organizmai ilgai negyvena dėl pirmalaikio senėjimo sindromo. Dar ir dėl šios priežasties klonavimo bandymams labiau tinka gemalo ar vaisiaus audinių ląstelės, kurių telomerai ilgi. Karvė, klonuota naudojant greitai senstančios epitelio ląstelės branduolį, turėjo trumpus telomerus. Jei klonavimui buvo naudojamos raumenų ląstelės ar fibroblasto branduolys, telomerai buvo normalaus ilgio.

Nereikia pamiršti, kad gyvūnų ląstelėse genetinė informacija yra ne tik branduolyje, nedideli kiekiai DNR, koduojančios svarbius baltymus, tRNR ir rRNR, kaupiasi mitochondrijose. Jas klonuoti organizmai paveldi iš kiaušialąstės donoro. Taigi, nei vienas klonuotas gyvūnas nėra genetiškai identiška branduolio donoro kopija! Kartu su mitochondrijų DNR gali būti perduodamas polinkis kai kurioms ligoms. Planuojant žmogaus ląstelių klonavimą iškyla ne tik etinės bet ir genetinės kiaušialąstės donorystės problemos.

Pirmasis žinduolis, klonuotas naudojant somatinės ląstelės branduolį, - avis Doli išgyveno šešeris su puse metų. Šiaip avys gyvena 11-12 metų. Doli sirgo artritu ir plaučių adenomatoze. Tai virusinis plaučių vėžys, kuriam avys dažniausiai yra atsparios. Doli susilaukė 6 normalių palikuonių, įrodydama kad klonuoti gyvūnai gali susilaukti sveikų palikuonių. Gyvūnų klonavimo darbai parodė, kad mokslas dar per mažai žino apie ląstelės galimybių ribas, kad galėtų sėkmingai valdyti organizmo vystymąsi. Šiuo metu apie visas klonavimo paslaptis ir pavojus galima pasiskaityti kvalifikuotai parengtame Maisto ir vaistų valdybos (FDA) tinklalapyje: www.FDA.gov/cvm/cloning.htm.

 

Klonavimo nauda. Klonavimas neabejotinai praturtino mokslo žinias apie ląstelės genetinės programos galias, lastelių specializacijos mechanizmus, genų raiškos valdymą. Akivaizdi tapo ir praktinė nauda. 1998 m. Naujosios Zelandijos mokslininkai, panaudojo nykstančios jaučių pošeimio veislės Enderbly salos gauro (Bos gaurus arba Bos frontalis) somatinės ląstelės branduolį ir klonavo patelę vardu Elsie. Tai suteikė viltį išsaugoti ir daugiau nykstančių gyvūnų rūšių. Veislinių galvijų klonavimas pamažu tampa pažangių veislininkystės ūkių kasdienybe. Klonavimas padeda ūkininkams atrinkti vertingomis savybėmis pasižyminčių galvijus, tačiau vėlgi kelia nepasitenkinimų bangą visuomenėje. Žiniasklaidos paskleista žinia, kad klonuotų gyvūnų mėsa jau atsidūrė maisto rinkoje, išgąsdino vartotojus. FDA atliko klonuotų galvijų mėsos tyrimus ir paskelbė, kad ji niekuo nesiskiria nuo kitų galvijų mėsos. Tačiau šiuo metu galvijų klonavimas yra per brangus, kad šiuos unikalius gyvūnus būtų galima parduoti kaip mėsą.

Škotijoje veikianti PPL Therapeutics siekia sukurti modifikuotus kiaulių klonus, kad jų organai tiktų žmogui organų transpalanatcijai. 2000 m. buvo išauginti penki klonuoti paršeliai, kurių ląstelės neekspresuoja antigenų, žmogui sukeliančių atmetimo reakciją. Naudojant genų inžinerijos metodus paršelių klonai toliau tobulinami, darant jų organus vis tinkamesnius transplantacijai. Be to, genų inžinerijos pagalba sukurti gyvūnai, kurių pienas praturtintas natūraliomis vaistinėmis medžiagomis. Sergant cistine fibroze ar kitomis plaučių ligomis ateityje galėsime gerti gentiškai modifikuotų ožkų, turinčių įterptą žmogaus alfa-1-antitripsino geną, pieną ir nebereikės vaistų injekcijų. Šiuo metu išvesti galvijai, kurių pienas „gydo“ cistinę fibrozę, hemofiliją. Akivaizdu, tokie unikalūs gyvūnai pagausinami gali būti tik klonavimo būdu. Klonuoti gyvūnai gali tapti puikiu ligų tyrimo modeliu. Šiuo metu jau tyrinėjama klonuota pelė, kuri buvo nutukusi.

Vystosi nauja klonavimo taikymo sritis - gydomasis klonavimas (angl. theurapeutic cloning), kuris naudoja somatinės ląstelės branduolio perkėlimo technologiją gydomaisiais tikslais. Atliekant gydomąjį klonavimą, ligonio somatinės ląstelės DNR perkeliama į neapvaisintą kiaušialąstę. Paskatinus jos dalijimąsi, gaunamas gemalas. Klonuoto gemalo kamieninės ląstelės auginamos ląstelių kultūroje, skatinama jų specializacija ir perkeliama ligoniui į pažeistus audinius. Tokiu būdu sukurtos ląstelės yra genetiškai identiškos ligonio ląstelėms, tad nesukelia atmetimo reakcija. Be to, tokiose ląstelėse, naudojant genų inžinerijos metodus, galima pataisyti pažeistas genų sekas. Šiuo metu gydomasis klonavimas yra daugiau teorinis modelis, nei praktinė veikla. Daugelis Europos šalių, tarp jų ir Lietuva, prisijungė prie žmogaus gemalo, kaip ankstyvos gyvybės formos, naudojimo klonavimo darbams moratoriumo. Atliekant gydymo ląstelėmis tyrimus šiuo metu naudojamos tik somatinės kamieninės ląstelės, kurių galimybėms aptarti reikėtų atskiro straipsnio.

            Plačiau pasiskaityti apie branduolio perkėlimo technologiją, klonavimo aktualijas ir bioetinius aspektus galima:

http://www.pnas.org/misc/classics4.shtml

http://www.sciencedaily.com/news/plants_animals/cloning/

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/cloning.html

http://stemcells.nih.gov/info

www.FDA.gov/cvm/cloning.htm

 

 


Naturales Scientiae Omnibus