Ako funguje klonovanie? Tu je všetko, čo potrebujete vedieť

CRISPRJe všeobecne známe, že klonovanie prerušilo väzby sci-fi a že laboratóriá po celom svete experimentujú s technikami klonovania. Ako presne však klonovanie funguje a prečo sme o ňom nepočuli viac? Konkrétnejšie, prečo nás ešte neklonovali armády? Tu je príklad, ako vedci klonujú živé organizmy a prečo to zostáva komplikovaným procesom.

Typy moderného klonovania

DNA Caroline Davis2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr

„Klonovanie“ nie je príliš vedecké slovo, takže nie je prekvapením, že existuje niekoľko rôznych techník, ktoré by ste mohli nazvať klonovaním. Zahŕňa to bežné klonovanie génov, pri ktorom sa reprodukujú biologické materiály - a používajú sa na lekárske techniky alebo dokonca na uspokojenie dopytu po červenom mäse -, ako aj terapeutické klonovanie, ktoré spočíva vo výmene nukleovej DNA medzi vajíčkami kvôli skrátenému vývojovému procesu.

Ale pre skutočný štýl klonovania „to som myslel“ je potrebné hovoriť jadrový prenos somatických buniek (SCNT). Toto je typ klonovania, ktorý odoberá DNA dospelého exemplára a reprodukuje ho tak, že sa vytvorí embryo s rovnakou DNA. Je to druh vedy, ktorý inšpiroval búrkových útočníkov a dinosaury v našich obľúbených filmoch, a je to pravdepodobne presne to, na čo ste mysleli. Poďme si teda povedať, ako funguje jadrový prenos somatických buniek.

Krok 1: Extrahujte DNA od darcu

Vedci najskôr potrebujú zdravé a trvanlivé bunky od darcu - okrem iného od organizmu, ktorého cieľom je klonovanie. V priemernom sexuálnom organizme existujú rôzne druhy buniek, ale somatické bunky sú „neutrálnym“ typom buniek, ktoré len tak visia pri práci s typickými dvoma kompletnými súbormi chromozómov.

Somatické bunky sa medzi červenými krvinkami nenachádzajú, ale biele krvinky sú somatickými a bežným zdrojom produktov DNA. Fungujú aj kožné bunky a tradičný tampón z líca. Tieto bunky však musia byť zdravé a nepoškodené. Preto je zvyčajne nepraktické pokúšať sa klonovať staré zmrazené alebo uväznené zvieratá: ich bunky sú takmer vždy ťažko poškodené.

Krok 2: Pripravte si vaječnú bunku

Fotografie Tary Brownovej / University of Washington Fotografie Tary Brownovej / University of Washington

Zatiaľ čo jedna časť vedeckého klonovacieho tímu pracuje na získaní dostatočného množstva somatických buniek od darcu, iná časť pracuje na príprave životaschopnej vaječnej bunky. Nemusí to nutne byť vaječná bunka toho istého druhu, ale pre väčšie šance na úspech platí, čím bližšie, tým lepšie.

Keď vedci nájdu správne nepoškodené vaječné bunky, opatrne extrahujú jadro bunky. Jadro je to, čo obsahuje jednu sadu chromozómov a prispieva k reprodukcii. Ale na klonovanie nechcú túto DNA - chcú intaktnú prázdnu škrupinu, do ktorej by sa dalo vložiť embryo. Takže jadro a všetka jeho DNA sú odstránené, zatiaľ čo zvyšok vajíčka je jemne chránený.

Krok 3: Vložte materiál somatických buniek

Creative Commons Creative Commons

Pamätajte, že pretože somatické bunky sú úplné, dospelé bunky, ktoré sa nepoužívajú na reprodukciu, majú celú duálnu sadu chromozómov, ktoré sú už prítomné a pripravené na akciu. Vedci však musia túto DNA dostať do vaječnej bunky a pripraviť sa na rast v nový organizmus. Takže - opäť veľmi opatrne - odstránia jadro a vložia ho do čakajúcej prázdnej vaječnej bunky.

Cieľom je opäť ich skombinovať do jednej bunky, čo nie je ľahké. Súčasné úspešné techniky využívajú veľmi ľahký usmernený tok elektriny, aby sa jadro a vaječná bunka spojili, a dúfajme, že súhlasia so svojím novým životným usporiadaním.

Krok 4: Presvedčte vajíčko, že je oplodnené, a implantujte ho

Teraz máme klonované vajíčko, pripravené začať rásť! Ale zatiaľ čo vajíčko má dve sady chromozómov a teoreticky všetko, čo potrebuje na to, aby z neho vyrástla kópia darcovského organizmu, nebolo v skutočnosti oplodnené - a nemôže byť oplodnené bez toho, aby došlo k narušeniu procesu klonovania.

Vedci sa teda snažia presvedčiť vajce, že je oplodnené a malo by začať rásť. Toto je ďalšia oblasť, kde sa veľa experimentuje s novými technikami: Vajíčko je zvyčajne vystavené chemickým koktailom určeným na spustenie procesu rastu, často pri prúdení väčšej elektriny (niekedy je veda naozaj ako filmy).

Keď sa bunka začne deliť, vedci rýchlo prechádzajú do ďalšej fázy a udržujú vajíčko v podobných podmienkach ako skutočný reprodukčný proces. Ak sa z vajíčka začne vyvíjať embryo, ktoré sa javí ako zdravé, zvyčajne ho embryo implantuje do živého ženského organizmu. To je pre vajíčko lepšie a oveľa lacnejšie ako pokus o externé vypestovanie embrya v laboratóriu.

Krok 5: Opakujte do dosiahnutia životaschopnosti

Detailný záber na skúmané embryá v laboratóriu Brivanlou / Nature

Ako ste si určite všimli, vo všetkých predchádzajúcich krokoch je zahrnutá určitá neistota a chúlostivá práca. Aj malé množstvá poškodenia buniek môžu byť katastrofálne a neexistuje žiadna záruka, že sa upravené vajíčko bude vyvíjať správne vo vnútri alebo mimo nosného organizmu. Inými slovami, životaschopnosť je hlavným problémom. Existuje veľa neúspešných pokusov a embryí, ktoré sa jednoducho nevyvíjajú správne (často sa zhoršujú, keď je embryo iba malou zbierkou buniek), takže vytvorenie úspešného miesta vyžaduje obrovské zdroje, dostatok času a stovky pokusov. klon. Úspešné živé pôrody sú vzácnosťou.

Ani potom nie je tento proces pre úspešných klonov obyčajný. Zvyčajne trpia skrátenou dĺžkou života a ďalšími problémami, ktoré by sa dali zhrnúť tým, čo by sa dalo nazvať DNA whiplash. Tieto problémy sa však s pokrokom technológie zmenšili.

Kde je dnes klonovanie

Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF

K prvému skutočnému klonovaniu pomocou SCNT došlo v roku 1996 po 276 pokusoch: slávna ovca Dolly. Potom rýchlo nasledovali klonované teľatá v Japonsku a potom sa na zoznam pridalo množstvo ďalších zvierat, vrátane mačiek, psov, králikov, potkanov, koní, ba dokonca aj opice rhesus.

Okrem povestí neexistujú dôkazy o tom, že by človek niekedy bol klonovaný - klonovanie primátov je obzvlášť ťažké a ľudia sú zo všetkého najťažší kvôli zložitému spôsobu, akým sa naše bunky delia. Správy o ľudských klonoch boli odhalené alebo zrušené pre nedostatok dôkazov.

Takéto úplné klonovanie má pre vedeckú komunitu zatiaľ relatívne malú hodnotu. Génové klonovanie je oveľa výhodnejšie, pokiaľ ide o zdravotnú starostlivosť a zisk, a je oveľa jednoduchšie ho dosiahnuť. Skutočné klonovanie pomocou SCNT sa vo výsledku stalo akousi vedľajšou stránkou: V súčasnosti sa najväčší záujem o tento proces zameriava na aplikácie kmeňových buniek z úspešných embryí, ale aj to zostáva nateraz nákladným a kontroverzným procesom.

Posledné príspevky

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found