Ocena brak

Klonowanie - Transgeniczne klony

Autor /Maurycy Dodano /07.10.2011

Przyczyny tych strat nie są znane, ale mogą odzwierciedlać złożoność procesu przeprogramowania genetycznego niezbędnego, by urodziło się zdrowe potomstwo. Jeżeli nawet tylko jeden gen kodujący istotne białko wykazuje w krytycznym okresie nieodpowiednią ekspresję lub wcale ona nie zachodzi, to skutek czasami bywa fatalny. Przeprogramowanie może jednak wymagać regulacji tysięcy genów w procesie, który do pewnego stopnia byłby przypadkowy. Usprawnienia techniczne takie jak stosowanie różnych komórek-dawców mogą poprawić wyniki.

Umiejętność tworzenia zwierząt z hodowanych komórek pozwala na zastosowanie niektórych stosunkowo prostych sposobów do uzyskiwania zwierząt genetycznie zmodyfikowanych, czyli transgenicznych. Są one nie tylko istotne dla badań naukowych, ale mogą też produkować ludzkie białka cenne z medycznego punktu widzenia. Standardowa technika otrzymywania zwierząt transgenicznych jest niesłychanie powolna i niewydajna. Obejmuje ona mikroiniekcję konstruktu genetycznego – sekwencji DNA zawierającej pożądany gen – do olbrzymiej liczby zapłodnionych oocytów. Tylko niewiele z nich pobierze ten DNA i będzie on ulegał ekspresji u otrzymanego w ten sposób potomstwa. Następnie zwierzęta krzyżuje się, by przekazywały konstrukt dalej [patrz: William H. Velander, Henryk Luboń, William N. Drohan, “Transgeniczne zwierzęta jako fabryki leków"; Świat Nauki, marzec 1997].

W przypadku komórek w hodowli wystarcza prosty zabieg chemiczny, aby pobrały one konstrukt DNA. Gdy wykorzysta się je następnie jako dawców jąder, to całe sklonowane potomstwo będzie zawierało ów konstrukt. Badacze w Roslin Institute i PPL Therapeutics wykorzystali już tę metodę do tworzenia transgenicznych zwierząt w sposób bardziej wydajny, niż jest to możliwe z zastosowaniem mikroiniekcji.

Wprowadziliśmy do genomu owcy ludzki gen kodujący czynnik IX, białko biorące udział w procesie krzepnięcia krwi i stosowane w leczeniu hemofilii typu B. W doświadczeniu tym przenieśliśmy gen oporności na antybiotyk do komórek dawcy wraz z genem kodującym czynnik IX, by po dodaniu do hodowli śmiertelnej dawki antybiotyku neomycyny można było zabić tylko te komórki, które nie pobrały DNA. Jednak mimo tego dodatkowego genu odsetek zarodków, które po przeniesieniu jądra rozwijały się do momentu narodzin, był podobny do uzyskiwanego przez nas poprzednio.

Pierwsza transgeniczna owca wyprodukowana w ten sposób, Polly, narodziła się latem 1997 roku. Podobnie jak inne transgeniczne klony Polly wydziela ludzkie białko do swojego mleka. Obserwacje te wskazują, że gdy techniki pozyskiwania komórek jajowych z różnych gatunków zwierząt zostaną udoskonalone, klonowanie pozwoli na wprowadzanie precyzyjnych zmian do genomu dowolnego ssaka i stworzenie wielu jego kopii mających daną modyfikację.

Komórki z hodowli pochodzące z gruczołu mlecznego mogą mieć szczególną przewagę nad innymi, jeśli wykorzysta się je jako dawców. Do niedawna jedynym praktycznym sposobem oceny, czy konstrukt DNA spowoduje wydzielanie białka do mleka, było wprowadzenie go do samic myszy, a następnie zbada- nie ich mleka. Powinno się jed-nak udać sprawdzanie komórek gruczołu mlecznego bezpośrednio w hodowli. To przyspieszy proces znaj- dowania dobrych konstruktów i komórek, do których się one włączyły, czego efektem jest wydajna sekrecja pożądanego białka.

Klonowanie daje wiele innych możliwości. Jedną z nich jest tworzenie genetycznie zmodyfikowanych narządów zwierzęcych nadających się na przeszczepy dla ludzi. Obecnie umierają rokrocznie tysiące pacjentów, którzy oczekują na transplantację serca, wątroby czy nerki. Narząd pochodzący od świni przeszczepiony człowiekowi zostanie szybko zniszczony przez “supersilną" reakcję immunologiczną. Jest ona wywoływana przez białka znajdujące się na powierzchni komórek świni po uprzednim zmodyfikowaniu ich przez enzym zwany transferazą a-galaktozylu. To pozwala sądzić, że przeszczep narządu genetycznie zmienionej świni pozbawionej tego enzymu byłby tolerowany, jeśli lekarze dodatkowo podawaliby pacjentom leki działające hamująco na inne, mniej nasilone reakcje immunologiczne.

Inną obiecującą dziedziną jest bardzo szybkie otrzymywanie dużych zwierząt z defektami genetycznymi naśladującymi ludzkie choroby, takie jak mukowiscydoza. Choć prace prowadzone na myszach dostarczyły pewnych informacji, ich związane z mukowiscydozą geny znacznie różnią się od ludzkich. Uważa się, że owce będą bardziej przydatne w badaniach tego schorzenia, gdyż ich płuca są budową bardziej zbliżone do ludzkich. Co więcej, ponieważ owce żyją przez wiele lat, naukowcy mogą oceniać długoterminowe efekty terapii.

Tworzenie zwierząt z uszkodzeniami genetycznymi stwarza problemy natury etycznej. Wydaje się jednak jasne, że społeczeństwo na ogół popiera badania na zwierzętach pod warunkiem, że prace dotyczą poważnej choroby i dba się, by stworzenia te niepotrzebnie nie cierpiały.

Zwierzęta z precyzyjnie zaaranżowaną konstytucją genetyczną można by także wykorzystać w bezpośredni sposób, czyli w opar-tych na komórkach terapiach po-ważnych chorób, m.in. choroby Parkinsona, cukrzycy i dystrofii mię- śniowej. Nie znamy obecnie w pełni skutecznego leczenia owych chorób. W każdym z tych schorzeń w wyniku patologicznego procesu zostają zniszczone specyficzne populacje komórek, które same nie mogą się naprawić ani odnowić. Dlatego też bada się kilka nowych metod, które pozwoliłyby na dostarczenie nowych komórek – albo pobranych od pacjenta i następnie hodowanych, albo też ofiarowanych przez innych ludzi czy wyizolowanych ze zwierząt.

Aby były użyteczne, dostarczane komórki nie mogą przenosić chorób i powinny być dobrze dopasowane do fizjologii pacjenta. Każda wywołana przez nie reakcja immunologiczna musi zostać zahamowana. Sklonowane zwierzęta mające precyzyjne modyfikacje genetyczne, które maksymalnie zmniejszają reakcję ludzkiego układu odpornościowego, stanowiłyby bogate źródło nadających się do przeszczepów komórek. Odpowiednio zmienione zwierzęta produkowałyby nawet komórki o specjalnych właściwościach, choć każda modyfikacja wiąże się z ryzykiem wywołania silniejszej reakcji immunologicznej.

Dzięki klonowaniu dałoby się także stworzyć stada bydła bez genu białka prionu, który sprawia, że zwierzęta te są podatne na zakażenie prionami, czynnikami powodującymi gąbczaste zapalenie mózgu u krów (BSE), tzw. chorobę wściekłych krów. Ponieważ wiele leków zawiera żelatynę lub inne produkty pochodzące od bydła, istnieją obawy, że priony z chorych zwierząt mogłyby zakażać pacjentów. Za pomocą klonowania dałoby się uzyskać stada, które pozbawione genu białka prionu byłyby źródłem składników do produkcji atestowanych, nie zakażonych prionami leków.

Metoda ta ograniczyłaby także transmisję chorób genetycznych. Wielu naukowców pracuje obecnie nad terapiami, dzięki którym udałoby się uzupełnić lub zastąpić uszkodzone geny w komórkach. Jednakże nawet z powodzeniem leczeni nimi pacjenci nadal będą przekazywać takie geny swoim dzieciom. Jeśli para zdecydowałaby się na stworzenie in vitro zarodka, który dałoby się wyleczyć dzięki zaawansowanej terapii genowej, to jądra uzyskane ze zmodyfikowanych komórek zarodka można by przenieść do komórki jajowej i w rezultacie urodziłyby się dzieci całkowicie zdrowe.

Niektóre z obecnie rozważanych, najbardziej ambitnych projektów medycznych stwarzają szansę na produkcję uniwersalnych ludzkich komórek-dawców. Naukowcy wiedzą już, jak izolować z zarodków mysich znajdujących się na bardzo wczesnym etapie rozwoju niezróżnicowane komórki macierzyste, z których powstają wszystkie tkanki dojrzałego organizmu. Tego typu komórki daje się wyizolować także z innych gatunków zwierząt i prawdopodobnie człowiek nie stanowiłby tu wyjątku. Badacze uczą się, jak różnicować komórki macierzyste w hodowlach, prawdopodobnie więc otrzymywanie odpowiednich komórek w celu naprawiania lub zastępowania uszkodzonych chorobą tkanek stanie się rzeczywistością.Ludzkie komórki macierzyste

Komórki macierzyste właściwie dobrane do danego pacjenta moglibyśmy uzyskać, tworząc zarodek metodą przeniesienia jądra komórkowego. Wykorzystuje się w tym celu jedną z komórek pacjenta jako dawcę oraz ludzką komórkę jajową jako biorcę. Zarodkowi pozwolono by rozwijać się tylko do stadium, w którym dałyby się wyizolować z niego, a następnie hodować komórki macierzyste (ludzkie komórki macierzyste uzyskano już w listopadzie ub. r. – przyp. tłum.). Na tym etapie rozwoju ma on tylko kilkaset komórek, które nie rozpoczęły jeszcze procesu różnicowania. Co najważniejsze, ponieważ nie zaczął się również rozwój układu nerwowego, zarodek w żaden sposób nie jest w stanie odczuwać bólu czy też odbierać bodźców z otoczenia. Komórki pochodzące od zarodka można by wykorzystać do leczenia wielu poważnych chorób powstałych w wyniku uszkodzenia komórek, prawdopodobnie AIDS, choroby Parkinsona, dystrofii mięśniowej i cukrzycy.

Scenariusze obejmujące hodowanie ludzkich zarodków po to, by uzyskać z nich komórki, są dla wielu osób bardzo niepokojące, ponieważ zarodki te stałyby się przecież ludźmi. Należy szanować poglądy tych, którzy uważają, że życie stanowi świętość już od poczęcia, ale chciałbym też przedstawić odmienny punkt widzenia. Zarodek jest skupiskiem komórek, które zaczyna cokolwiek odczuwać dopiero na znacznie późniejszym etapie rozwoju, tak więc nie jest jeszcze osobą. W Wielkiej Brytanii Human Genetics Advisory Commission rozpoczęła poważną dyskusję ze społeczeństwem, która pozwoli ocenić jego stosunek do takiego zastosowania klonowania.

Stworzenie zarodka w celu leczenia konkretnego pacjenta pewnie będzie kosztowne, tak więc bardziej praktyczne okaże się przypuszczalnie wyprodukowanie stałych, stabilnych linii ludzkich pierwotnych komórek zarodkowych ze sklonowanych zarodków. Komórki te można by pobudzić do różnicowania zależnie od potrzeby. Po implantacji wprawdzie nie byłyby one idealnie dopasowane pod względem genetycznym do pacjenta, ale przypuszczalnie dawałoby się kontrolować jego reakcję immunologiczną. Na dłuższą metę naukowcy mogliby opracować metody produkcji genetycznie dopasowanych do chorego komórek macierzystych uwzględniające bezpośrednie ich “odróżnicowanie", odstępując tym samym od metod, w których wykorzystywano zarodki.

Kilku komentatorów i naukowców sugerowało, że czasem sklonowanie istniejących osób byłoby z etycznego punktu widzenia do przyjęcia. Według jednego ze scenariuszy można by zastąpić umierającego krewnego. Wszystkie takie pomysły wywołują jednak obawy, że traktowano by klon jako niepełnowartościową jednostkę – byłby on prawdopodobnie poddany ograniczeniom, a także musiałby sprostać oczekiwaniom rodziny opartym na znajomości genetycznego “bliźniaka". Wymagania takie być może nie są słuszne, gdyż osobowość człowieka jest tylko częściowo determinowana przez geny. Klon ekstrawertyka mógłby się zupełnie inaczej zachowywać niż jego “oryginał". Kopie sportowców, gwiazd filmu, przedsiębiorców czy naukowców pewnie także wybrałyby inne ka- riery zawodowe ze względu na odmienne wydarzenia, które zaszły wewczesnym okresie ich życia.

Inni zwolennicy klonowania zaś wskazują, że pary, w których jedna osoba jest bezpłodna, wybierałyby możliwość stworzenia kopii jednego z partnerów. Jednak społeczeństwo powinno wziąć pod uwagę, że nie jest wykluczone, iż taka para nie traktowałaby w sposób naturalny dziecka będącego kopią tylko jednego z rodziców". Ponieważ dostępne są inne sposoby leczenia wszystkich znanych typów bezpłodności, ich wykorzystanie wydaje się bardziej odpowiednie. Żadne z sugerowanych zastosowań klonowania do tworzenia kopii istniejących osób jest moim zdaniem nie do przyjęcia z etycznego punktu widzenia, gdyż nie przyniesie to korzyści powstającemu dziecku. Oczywiście jestem przeciwny zezwalaniu na rozwój ludzkich zarodków po to, by stały się dawcami narządów.

Niemniej jednak wydaje się jasne, że klonowanie z hodowanych komórek będzie stwarzać istotne możliwości dla medycyny. Przewidy-wania dotyczące nowych techno- logii są zwykle błędne: stosunek społeczeństwa do różnych rzeczy się zmienia, zdarzają się również nieoczekiwane odkrycia. Czas pokaże, co się wydarzy. Naukowcy zaś zajmujący się możliwościami klonowania mają przed sobą jeszcze dużo pracy.

Podobne prace

Do góry