Orvosi és tudományos szempontok; DRZE
Státusz: 2020 december
Kapcsolattartó: Aurélie Halsband
1. Orvosi és tudományos szempontok
Sok élőlénynél a nemi (szexuális) szaporodás a csíra sejtek (sperma és petesejtek) képződésén és rekombinációján keresztül történik. Az apai és az anyai genetikai összetétel összetétele új genomot hoz létre. Ezzel szemben a klónozás az ivartalan vagy vegetatív szaporodás egyik formája, amelyben a megfelelő organizmus genomja megduplázódik. A gének nincsenek átrendeződve (rekombinálva), de létrejön az eredeti genetikailag szinte, ha szükséges, teljesen azonos „másolata”. Sok alacsonyabb állatnál és a legtöbb növénynél a klónozás a nemi szaporodás mellett a szaporodás általános formája. Azonos többszörös képződés azonos ikrek formájában (monozigóta ikerképződés) az embereknél is természetesen előfordul, de csak a nemi szaporodás összefüggésében.
A laboratóriumban különböző módon lehet mesterségesen klónozni az organizmusokat: pl. B. egy már létező embrió felosztásával, d. H. embrió hasításával vagy embrió létrehozásával a sejtmag transzfer segítségével. Egy másik módszer ismert úgynevezett transzgénikus egerek létrehozásával, a tetraploid embrió komplementációval (lásd a Tetraploid embrió komplementáció modulját). A klónozási technika különbségei mellett meg kell különböztetni a klónozás különböző célkitűzéseit, nevezetesen egyrészt a kutatási klónozást vagy a terápiás klónozást, másrészt a reproduktív klónozást. Valamennyi klónozási technikának megvan a célja egy genetikailag azonos duplikátum létrehozása: egy DNS-fragmens vagy molekula, egy sejt, egy szövet vagy, mint a reproduktív klónozás esetén, egy egész szervezet.
Ennek a témának a témája a klónozás kutatási célokra vagy a terápiás klónozás. Reproduktív klónozás (lásd a Reproduktív klónozás modult), i. H. a technológia reprodukciós célú felhasználását csak annyiban veszik figyelembe, amennyiben a technológiák egy bizonyos pontig megegyeznek.
Az esetleges félreértések elkerülése érdekében a nyilvános vitában uralkodó „terápiás klónozás” kifejezést a következőkben a kutatási klónozás kifejezés váltja fel vagy egészíti ki. A jelenlegi kutatások nagy része nem konkrét terápiás projektekre irányul, hanem az alapkutatások területére irányul. Ez az alapkutatás hosszú távon új terápiák kifejlesztéséhez vezethet és vezethet is, de mindenekelőtt a tudomány szempontjából releváns folyamatok alapvető megértését szolgálja.
Mi a kutatási klónozás vagy a terápiás klónozás?
Különböző módszereket foglalnak össze a kutatási klónozás vagy a terápiás klónozás alatt: sejtmag transzfer, differenciálódott sejtek újraprogramozása és embrióhasadás.
A szomatikus sejtmag-transzfer (SCNT) módszerben (lásd a sejtmag-átviteli modult) bármely testsejt magját beillesztik egy petesejtbe, amelyet korábban sejtmaggal vontak be. A sejtmag gyakorlatilag a donor minden felnőtt testsejtjéből izolálható. A donor petefészkeiből egy speciális hormonkezelést követő szúrás útján nyert petesejtet úgy kapják le, hogy a magot mikropipettával elszívják, és a testsejtből kiszívott maggal helyettesítik. Az új sejtmag átvitele a petesejt citoplazmájába történő injekcióval történik. A petesejtből kiinduló impulzusok pontos működési módja, amelyet még nem teljesen ismertek, a sejtmag újraprogramozását eredményezi, ami elveszíti specializációját. A sejtmag már differenciált állapotából visszatér egy olyan állapotba, amely lehetővé teszi az embrió fejlődését.
A klónozott embrió genetikailag azonos a mag donorral a magban található genetikai anyag szempontjából. Csak a mitokondriumok, d. H. a sejten belüli energia előállításához használt sejtkomponensek a petesejtből származnak. A sejtmag transzfert követően kialakuló klón genetikailag szinte teljesen megegyezik az átvitt sejtmag donorjával. Teljes azonosság csak akkor érhető el, ha a sejtmag és a petesejt genetikailag azonos.
A sejtmag átadásának folyamata az Ian Wilmut vezette csoport kutatási eredményei révén vált ismertté. 1997-ben sikerült először létrehoznia egy emlős embriót úgy, hogy egy kifejlett szomatikus sejt magját egy magházba helyezett petesejtbe helyezte át, és teljesen kifejlődött. Azóta a „klónozott juh Dolly” a kutatások sikeréért, de a technológia reproduktív célú felhasználásának lehetőségéért is kiáll, ami etikailag rendkívül vitatott.
Ezenkívül néhány éve ismert egy módszer, amellyel az emberi szomatikus sejtek sikeresen átprogramozhatók (lásd: A sejtek újraprogramozása modul), hogy azok megkapják az embrionális őssejtek jellemzőit. Az ilyen sejteket indukált pluripotens őssejteknek (iPS sejteknek) nevezzük. Mivel az iPS sejtek genetikailag is megegyeznek a donor sejtjeivel, ez a technika etikai és jogi szempontból kevésbé problematikus alternatívának ígérkezik a terápiás klónozással szemben. Ellentmondásos, hogy az iPS sejtek képesek-e átalakulni totipotens sejtekké a sejttenyésztés körülményei között. Az egerekben az iPS-sejtek pluripotenciájának sikeres bemutatása a tetraploid embrió-komplementáció módszerével (lásd a Tetraploid embrió-komplementáció modulját) vitát indít ebben az összefüggésben. Ezen eredmények alapján kérdéses, hogy a sejtek újraprogramozásának folyamatát etikai megítélése szempontjából közelebb kell-e hozni a kutatási klónozáshoz vagy az adományozott és mesterségesen létrehozott embriók kutatásához.
Technikai szempontból a kutatási klónozás és a reprodukciós célú klónozás (lásd a Reproduktív klónozás modult) alapvetően nem különbözik egymástól. Döntő fontosságú azonban, hogy kutatási klónozás esetén az embriót ne a méhbe tegyék a szülés érdekében. Ehelyett az embrionális fejlődés korai szakaszában (a blastocysta szakaszban (lásd a modul blastocysta szakaszát)) elpusztul annak érdekében, hogy képes legyen kinyerni az embrionális őssejteket (ES sejtek), amelyek in vitro bizonyos sejttípusokba differenciálhatók. A megközelítést nem írják le helytelenül „terápiás klónozásnak”, amennyiben van remény arra, hogy végül a donor szervezet számára elérhetővé vált sejteket terápiás célokra át tudjuk vinni. Jelenleg azonban a klónozást többnyire kutatási célokra végzik, ahol ez törvényileg megengedett.
A genetikailag azonos klón létrehozásának másik módszere az úgynevezett embrióhasadás (lásd az embriófelosztás modulját). Itt az embrió mikrosebészeti megosztása révén ikrek vagy többszörös képződés érhető el mesterségesen. Mivel a sejtek az embrionális fejlődés kezdetén még totipotensek, két vagy több embrió jön létre, amelyek megfelelő környezetben fejlődnek, mint egy osztatlan embrió. Ez a módszer jelenleg alárendelt szerepet játszik a klónozás kutatási területén.
Mire használják a kutatási klónozást vagy a terápiás klónozást?
A kutatási klónozás vagy a terápiás klónozás elsődleges célja az embrionális őssejtek (ES sejtek) kivonása (lásd a humán embrionális őssejtek extrakciójának modulját). Ezek a sejtek azért érdekesek a kutatás szempontjából, mert megfelelő körülmények között szinte minden különböző típusú testsejtké fejlődhetnek. Ezt a képességet pluripotenciának nevezzük (lásd a Pluripotencia és a Totipotencia modulot). Vitatott, hogy a klónozással előállított őssejtek sejttenyésztési körülmények között képesek-e átalakulni totipotens sejtekké. Az embrionális őssejtek totipotenciájának (lásd a modul pluripotenciáját és totipotenciáját) kísérleti igazolása tilos erkölcsi okokból, mivel szükséges lenne egy teljes szervezet érését hagyni.
Az iPS sejteket, amelyek genetikailag megegyeznek a donor sejtjeivel, szintén az említett kutatási célok másik kedvencének tekintik. Az eljárás azonban még mindig olyan kockázatokkal jár, amelyeket ki kell küszöbölni, mielőtt a terápiás eljárásokban felhasználható lenne. Kimutatták azt is, hogy az eredetileg feltételezettnél nagyobb különbségek vannak az iPS-sejtek és a pluripotens ES-sejtek között. Az átprogramozott sejtekből nyert szövetsejtekkel történő kezelés tehát ebben a pillanatban nem lehetséges. További részletek az őssejt-kutatás fókuszában találhatók.
a kutatás állapota
A kutatási klónozás területén sokáig kizárólag állatkísérletekben folytak kísérletek. 2000-ben Munsie és mtsai. először a pluripotens embrionális őssejtek sikeres tenyésztéséről az egérben. Ehhez beoltották az egér petesejtjeit az egerek testsejtjeinek genetikai anyagával, és hagyták az így létrehozott klón blastocystává érését. A blastocisztákból eltávolított embrionális őssejteket tovább tenyészthetjük a Petri-csészében, és ideg- és izomsejtekké differenciálhatjuk. Ezeket az őssejteket ezután jelöltük és injektáltuk egér embriókba, valamint felnőtt egerekbe is. Bizonyítani lehetett, hogy az egér embrió klónozott őssejtjei (lásd az egér embrió őssejtjei modulját) hozzájárulnak az agy, a máj, a tüdő, a vese és más szervek fejlődéséhez, és akár felnőtt egerekben is különböző szövettípusokká fejlődhetnek.
Az őssejtek sikeres kivonását a korábban klónozott főemlős embriókból (lásd a főemlős embriók klónozásának modulját) először 2007 végén írták le. Erre a célra a rhesusmajmok bőrsejtjeiből származó sejtmagokat sejtmag transzfer útján átvitték az enukleált petesejtekbe. Ezek blasztocisztákká fejlődtek, amelyekből őssejteket nyertek, amelyek genetikailag nagyrészt azonosnak bizonyultak az eredeti donorsejtekkel. Az összes vizsgált pontban a sejtek megfeleltek a hagyományos embrionális őssejteknek, és a Shoukhrat Mitalipov által vezetett kutatócsoport szerint megkülönböztethetők szívizom- és idegsejtekké.
2008 elején Tabar et al. klónozott embriók őssejtjeivel végzett terápiás kísérlet eredményei Parkinson-kór kezelésére egérmodellben (lásd egérmodellben a Parkinson-kór modult). Az embriókat a Parkinson-kórban szenvedő egerek bőrsejtjeiből klónozták, amelyekből őssejteket vettek fel, amelyeket aztán specifikus idegsejtekké lehetett differenciálni. Ezeket az idegsejteket injektáltuk a beteg donor egerekbe, amelyek nem mutattak immunreakciókat, de a betegség tüneteik jelentősen enyhültek. Ennek az állatkísérletnek az emberekre történő átadásának lehetősége bizonytalan.
Szintén 2008 elején egy Andrew French által vezetett amerikai kutatócsoport először publikálta az emberi embriók sikeres klónozását (lásd az emberi embriók klónozásának modulját). A magot eltávolítottuk az emberi felnőtt bőrsejtekből, és átvittük az enukleált petesejtekbe. A kísérlethez a kutatók három 20–24 éves donor 29 petesejtjét használták fel. Az IVF kezelések során feleslegessé vált petesejteket a nők önként és ingyenesen adományozták. A petesejtek közül ötből az idegen genetikai anyaggal blasztociszták fejlődtek ki, amelyek további fejlődését a tudósok megszakították. Az egyik blasztociszta sikeres klónozása, vagyis az őssejtvonalak és a donorsejtek genetikai azonossága megbízhatóan bizonyítható volt.
2013 májusában a Masahito Tachibana és Shoukhrat Mitalipov által vezetett kutatócsoportnak sikerült először klónozott embriókból emberi embrionális őssejteket előállítani. A tudósok a felnőtt emberi bőrsejtek magját is átvitték a sejtmag donor petesejtjeibe. A vizsgálathoz csak néhány petesejtre volt szükség, mivel a kutatók szisztematikusan továbbfejlesztett módszerrel tudták megakadályozni az embriók korai elhalását. Néhány sejtosztódás után az embriókat megsemmisítették, hogy embrionális őssejteket kapjanak belőlük.
2014 áprilisában Robert Lanza az ACT biotechnológiai vállalattól és Dong Ryul Lee a szöuli Őssejt Intézettől közzétette az őssejtvonalak sikeres létrehozását egy differenciált felnőtt sejtekkel végzett klónozási eljárásból (lásd: A klónozási eljárás differenciált felnőtt sejtekkel). Ezeket két, 35, illetve 75 éves férfi bőrsejtjeiből nyerték. Az előző évhez képest így sikerült megmutatni, hogy az őssejtek olyan sejtanyaggal is előállíthatók, amely már számos genetikai és biokémiai változást, valamint a DNS feltételezett károsodását mutatja.
A terápiás klónozás területén végzett alapkutatások átfogó célja a nukleáris transzfer technológia (lásd a nukleáris transzfer modul kutatásának) hatékonyságának és az újraprogramozással elérhető iPS sejtek számának (lásd az iPS kutatás modul) csökkentése. növekedés.
Az emberi-állat hibridek vagy az ember-állat kimérák létrehozása kiegészítő kutatási terület. A petesejt-visszakeresési folyamat (lásd a tojás-visszakeresés modulját) nagy dózisú hormonok beadásával és a petesejtéssel kapcsolatos kockázatokkal társul. Az emberi petesejtek alkalmazásával kapcsolatos problémák kijátszása érdekében alternatív petesejt-forrásokat keresnek. 2008 elején egy őssejtkutató, Lyle Armstrong által vezetett brit kutatócsoport kijelentette, hogy emberi genomból embriókat és tehenek petesejtjeit hozták létre először. A kísérletek célja többek között annak meghatározása, hogy lehet-e emberi petesejtek és embriók helyett állatot használni őssejtek tenyésztésére és differenciálására.
Az állati és emberi eredetű sejtekkel végzett embriókkal kapcsolatos kísérleteket azóta folytatják, és széles körben kritizálták. Újabb tanulmányok már nem az állati petesejtek felhasználására irányulnak, hanem az emberi szövetek, jó esetben egész szervek állati embriókból történő gyűjtésére, amelyekben az emberi őssejtek állítólag tovább fejlődnek in vivo. Ezt megelőzően az állati embriókat genetikailag módosítják oly módon, hogy az egyes szervek kialakulásáért felelős genetikai szekvenciát "inaktiválják" bennük. Helyükre a bevezetett humán indukált pluripotens őssejtek (iPS sejtek) integrálódnak, és legjobb esetben az emberi sejtek alapján alkotják a megfelelő szervet.