Au trecut 20 de ani de când oamenii de știință din Scoția au spus lumii despre oaia Dolly, primul mamifer clonat cu succes dintr-o celulă corporală adultă. Ceea ce era special la Dolly este că „părinții” ei erau de fapt o singură celulă provenită din țesutul mamar al unei ovine adulte. Dolly era o copie genetică exactă a acelei oi – o clonă.

Dolly a capturat imaginația oamenilor, dar cei din domeniu o văzusem venind prin cercetări anterioare. Lucrez cu embrioni de mamifere de peste 40 de ani, cu unele lucrări în laboratorul meu concentrându-mă în mod special pe diferite metode de clonare a bovinelor și a altor specii de animale. De fapt, unul dintre coautorii lucrării care anunța Dolly a lucrat în laboratorul nostru timp de trei ani înainte de a merge în Scoția pentru a ajuta la crearea celebrei clone.

Dolly a fost o etapă importantă, inspirându-i pe oamenii de știință să continue să îmbunătățească și tehnologia de clonare. ca să urmărească concepte noi în cercetarea celulelor stem. Finalul jocului nu a fost niciodată menit să fie armate de animale identice genetic: Mai degrabă, cercetătorii continuă să rafineze tehnicile și să le combine cu alte metode pentru a turbocomanda anima tradițională Metodele de reproducere, precum și obținerea de informații despre îmbătrânire și boli.

Nu sperma obișnuită + ou

Dolly a fost o oaie perfect normală care a devenit mama a numeroși miei normali. A trăit până la șase ani și jumătate, când a fost în cele din urmă înlăturată după ce o boală contagioasă s-a răspândit prin turma ei, infectând ovine clonate și reproduse în mod normal. Viața ei nu era neobișnuită; originea ei a făcut-o unică.

Înainte de deceniile de experimente care au dus la Dolly, se credea că animalele normale ar putea fi produse numai prin fertilizarea unui ovul de către spermă. Așa funcționează în mod natural lucrurile. Aceste celule germinale sunt singurele din corp care au materialul genetic amestecat și jumătate din cantitatea fiecărui alt tip de celulă. Astfel, atunci când aceste așa-numite celule haploide se reunesc la fecundare, produc o singură celulă cu completul ADN-ului. Unită împreună, celula este denumită diploidă, de două ori sau dublă. Două jumătăți formează un întreg.

Din acel moment înainte, aproape toate celulele din acel corp au aceeași structură genetică. Când embrionul cu o singură celulă își repetă materialul genetic, ambele celule ale embrionului acum cu două celule sunt identice genetic. Când la rândul lor își repetă materialul genetic, fiecare celulă din stadiul cu patru celule este identică genetic. Acest model continuă astfel încât fiecare dintre trilioanele de celule ale unui adult să fie exact genetic la fel – indiferent dacă se află într-un plămân, un os sau sânge.

În schimb, Dolly a fost produs de ceea ce se numește transfer nuclear de celule somatice. În acest proces, cercetătorii îndepărtează materialul genetic dintr-un ou și îl înlocuiesc cu nucleul altei celule a corpului. Oul rezultat devine o fabrică pentru a produce un embrion care se dezvoltă într-o descendență. Nu există spermă în imagine; în loc de jumătate din materialul genetic care provine dintr-un spermă și jumătate dintr-un ovul, totul provine dintr-o singură celulă. Este diploidă de la început.

Calea lungă de cercetare a condus la Dolly

Dolly a fost punctul culminant al sutelor de experimente de clonare care, de exemplu, au arătat că celulele embrionare și fetale diploidice ar putea fi părinți ai descendenți. Dar nu a existat nicio modalitate de a cunoaște cu ușurință toate caracteristicile animalului care ar rezulta dintr-un embrion clonat sau un făt. Cercetătorii ar putea îngheța câteva dintre celulele unui embrion cu 16 celule, în timp ce vor produce clone din celelalte celule; dacă s-ar produce un animal de dorit, ar putea să dezghețe celulele înghețate și să facă mai multe copii. Dar acest lucru nu a fost practic din cauza ratelor scăzute de succes.

Dolly a demonstrat că celulele somatice adulte pot fi folosite și ca părinți. Astfel, s-ar putea cunoaște caracteristicile animalului clonat.

Prin calculele mele, Dolly a fost singurul succes de la 277 de încercări la transferul nuclear al celulei somatice. Uneori procesul de clonare prin transferul nuclear al celulei somatice produce încă embrioni anormali, majoritatea mor. Dar procesul s-a îmbunătățit foarte mult, astfel încât ratele de succes sunt acum mai mari de 10%; este însă foarte variabil, în funcție de tipul de celulă utilizat și de specie.

Peste 10 tipuri de celule diferite au fost folosite cu succes ca „părinți” pentru clonare. În aceste zile majoritatea clonării se face folosind celule obținute de biopsierea pielii.

Mai mult decât genele pot afecta o clonă

Genetica este doar o parte a poveștii. Chiar dacă clonele sunt identice genetic, fenotipurile lor – caracteristicile pe care le exprimă – vor fi diferite .Este ca niște gemeni identici care apar în mod natural: își împărtășesc toate genele, dar nu sunt chiar la fel, mai ales dacă sunt crescute în diferite setări.

Mediul joacă un rol imens pentru unele caracteristici. Disponibilitatea alimentelor poate influența greutatea. Bolile pot împiedica creșterea. Aceste tipuri de stil de viață, nutriție sau efecte ale bolii pot influența genele care sunt activate sau dezactivate la un individ; acestea se numesc efecte epigenetice. Chiar dacă tot materialul genetic poate fi același în două clone identice, este posibil să nu exprime toate aceleași gene.

Luați în considerare practica clonării cailor de curse câștigători. Clonele câștigătorilor vor fi uneori și câștigătoare – dar de cele mai multe ori nu sunt. Acest lucru se datorează faptului că câștigătorii sunt mai puțini; trebuie să aibă genetica potrivită, dar și epigenetica potrivită și mediul potrivit pentru a atinge acel potențial câștigător. De exemplu, nu se poate dubla niciodată cu exactitate condițiile uterine pe care le-a experimentat un cal de curse câștigător atunci când era un făt în curs de dezvoltare. Astfel, clonarea campionilor duce de obicei la dezamăgire. Pe de altă parte, clonarea unui armăsar care generează o proporție ridicată de cai câștigători de curse va avea ca rezultat foarte fiabilă o clonă care, în mod similar, generează câștigători. Aceasta este mai degrabă o situație genetică decât una fenotipică.

Chiar dacă genetica este fiabilă, există aspecte ale procedurii de clonare care înseamnă că epigenetica și mediul sunt suboptimale. De exemplu, sperma are modalități elegante de activare a ovulelor pe care le fertilizează, care vor muri dacă nu sunt activate corect; cu clonarea, activarea se realizează de obicei printr-un șoc electric puternic. Multe dintre etapele clonării și dezvoltării embrionare ulterioare se fac în eprubete din incubatoare. Aceste condiții nu sunt înlocuitori perfecți ai tractului reproductiv feminin, unde fertilizarea și dezvoltarea embrionară timpurie apar în mod normal.

Uneori, fetuții anormali se dezvoltă până la termen, ducând la anomalii la naștere. Cel mai izbitor fenotip anormal al unor clone este denumit „sindrom de descendenți mari”, în care vițeii sau mieii sunt cu 30 sau 40% mai mari decât în mod normal, rezultând o naștere dificilă. Problemele provin dintr-o placentă anormală. La naștere, aceste clone sunt genetic normale, dar sunt prea mari și tind să fie hiperinsulinemice și hipoglicemiante (condițiile se normalizează în timp odată ce descendenții nu mai sunt influențați de placenta anormală.)

Ameliorările recente ale procedurilor de clonare le-au redus mult anomalii, care apar și cu reproducerea naturală, dar cu o incidență mult mai mică.

Continuând cu clonarea

Mii de mamifere clonate au fost produse în aproape două duzini de specii. Foarte puține dintre acestea se referă la practicile aplicații, cum ar fi clonarea unui faimos taur Angus numit Fina l Răspundeți (care a murit recent la o vârstă înaintată) pentru a produce mai multe vite de înaltă calitate prin sperma clonei sale.

Dar peisajul cercetării clonării se schimbă rapid. Forța motrice pentru producerea Dolly nu a fost aceea de a produce animale identice genetic. Mai degrabă cercetătorii doresc să combine tehnicile de clonare cu alte metode pentru a schimba eficient animalele genetic – mult mai rapid decât metodele tradiționale de creștere a animalelor, care necesită decenii pentru a face schimbări în populațiile de specii precum bovinele. introducerea genei sondate (fără coarne) la bovinele de lapte, eliminând astfel necesitatea procesului dureros de decojire. O aplicație și mai izbitoare a fost aceea de a produce o tulpină de porci care nu este capabilă să fie infectată de virusul PRRS foarte contagios și debilitant. Cercetătorii au făcut chiar bovine care nu pot dezvolta boala vacii nebune. Pentru fiecare dintre aceste proceduri, transplantul nuclear cu celule somatice este o parte esențială a procesului. Ne-au îmbunătățit înțelegerea dezvoltării embrionare normale și anormale, inclusiv aspecte ale îmbătrânirii și multe altele. Aceste informații contribuie deja la reducerea defectelor congenitale, la îmbunătățirea metodelor de eludare a infertilității, la dezvoltarea instrumentelor de combatere a anumitor tipuri de cancer și chiar la reducerea unora dintre consecințele negative ale îmbătrânirii – la animale și chiar la oameni. La două decenii de la Dolly, aplicații importante încă evoluează.