Náttúrleg klónun er vel þekkt,til dæmis við knappskot eða þegar ný tré vaxa upp af brotnum greinum eða föllnu tré (samanber stiklinga). Í marga áratugi hafa vísindamenn unnið að því að klóna dýr á tilraunastofum. Breski líffræðingurinn John Gurdon (f. 1933) var fyrstur til að klóna hryggdýr þegar hann klónaði froska upp úr miðri síðustu öld. Hann fékk Nóbelsverðlaunin í lífeðlis- og læknisfræði árið 2012 fyrir rannsóknir sínar.
Margir kannast við kindina Dollý sem vísindamenn við Roslin-rannsóknastöðina í Skotlandi klónuðu 1996. Dollý og nafnlausu froskarnir hans John Gurdons voru búnir til með aðferð sem byggir á því að fjarlægja kjarna úr eggi og hvata samruna líkamsfrumu við eggið (e. somatic cell nuclear transfer, skammstafað SCNT, bein þýðing væri ef til vill líkamsfrumukjarnaflutningur). Í tilfelli Dollýjar var notaður kjarni úr júgurfrumu kindar af Finn Dorset-kyni en egg úr kind af Scottish Blackface-kyni. Með því að nota sitt hvort fjárkynið var auðvelt að greina uppruna afkvæmisins við fæðingu út frá útliti, en uppruni kjarna Dollýar var einnig staðfestur með sameindaerfðafræði.
Kindin Dollý var búin til með aðferð sem byggir á því að fjarlægja kjarna úr eggi og hvata samruna líkamsfrumu við eggið.
Einræktun af þessu tagi er ekki skilvirk aðferð. Af 277 eggjum sem fengu kjarna úr júgurfrumu komust 29 óhult í gegnum fyrstu frumuskiptingarnar og gátu myndað kímblöðru. Af 29 kímblöðrum sem voru fluttar í leg Scottish Blackface-kinda náðu 13 að bindast legveggnum. Aðeins eitt fóstur gat af sér lifandi lamb (6LL3) sem fékk nafnið Dollý.
Þegar Dollý var kynnt árið 1997 héldu sumir að hægt væri að klóna allar lífverur. Síðan hafa 23 tegundir dýra hafa verið klónaðar, til dæmis svín, kýr, kindur, kettir og hundar. Fram til ársins 2017 hafði engum tekist að klóna apa þrátt fyrir margvíslegar tilraunir. Stofnfrumusérfræðingurinn Shoukhrat Mitalipov og félagar hans við Heilsu- og vísindaháskólann í Oregon gerð til dæmis tilraunir með 15.000 egg úr öpum en án árangurs.
Ókleifi þröskuldurinn virðist hafa verið mörkun kjarnanna. Mörkun á sér stað í þroskaferli frumna þegar þær þroskast á ákveðna braut, til dæmis í forvera taugakerfis eða húðar. Frumurnar sérhæfast síðan til dæmis í ólíkar frumur húðar eða heilans. Kjarnar starfa ólíkt í mörkuðum eða sérhæfðum frumum og frjóvgaðri eggfrumu.
Frá því að Dollý leit dagsins ljós hafa 23 tegundir dýra verið klónaðar, þar á meðal kýr.
Allar frumur líkamans hafa sama erfðaefni. Munurinn á frumugerðum er sá að þær nota mismunandi gen. Þetta er best útskýrt með ímynduðu dæmi, segjum til dæmis að taugafrumur noti 10.000 gen og lifrarfrumur 8.000, en bara 5.000 þeirra eru sameiginleg.
Virkni genanna er stýrt af nákvæmum kerfum, framleiðsla tiltekinna prótína er skrúfuð upp eða niður eftir aðstæðum og þegar þroskun vindur fram. Stýringin felst meðal annars í því að pakka eða afpakka tilteknum svæðum á litningum sem gerir frumum kleift að muna. Ákveðin litningasvæði fruma í húð eru pökkuð og allar frumur sem af þeim koma einnig. Þannig muna þær að þær eru húð og framleiða rétt prótín en ekki til dæmis meltingarensím eða taugaboðefni.
Árangurinn í klónun veltur á því hversu vel gengur að endurstilla kjarna gjafafrumunnar. Tilraunir til að klóna apa hafa mistekist og þá er spurningin hvort það sé vegna þess að aðferðir okkar eru ófullkomnar eða vegna þess að klónun virkar ekki fyrir þennan hóp dýra sem við tilheyrum einnig.
Í janúar 2018 birtist grein í vísindatímaritinu Cell eftir Qiang Sun og samstarfsmenn hans við Taugalíffræðistofnunina í Shanghai sem sýndi hvernig hægt er að klóna makakí-smáapa með kjarnaflutningsaðferðinni. Sun og félagar komust fyrir hindranir sem reyndust óyfirstíganlegar fyrir alla aðra. Nýjungarnar voru tvennskonar. Í fyrsta lagi að nota tiltekin efni og RNA-boð til að endurforrita erfðaefni frumunnar. Um var að ræða efni sem hafa áhrif á litnið og mRNA fyrir ensím sem breytir aðgengi að erfðaefninu. Í öðru lagi notuðu þeir fósturfrumur úr öpunum en ekki frumur úr fullorðnum dýrum eða ungviði. Dollý var til dæmis klónuð úr frumum úr júgri fullorðins dýrs, mögulega stofnfrumu. Fósturfrumur er máttugri en venjulegar frumur. Húðfruma getur bara af sér húðfrumur, ekki heilan líkama. Þetta seinna atriði þýðir að klónun fullorðins apa hefur ekki tekist heldur aðeins klónun á fóstri.
Ungur makakí-smáapi (Macaca fascicularis).
Í tilrauninni var unnið með rúmlega hundrað egg sem kjarnar höfðu verið fjarlægðir úr. Kjarnalaus egg voru látin renna saman við stakar þekjufrumur úr fóstri sem gaf 109 kímblöðrur (fóstur með um 200-300 frumur). Eðlilegur frumuklasi fannst í 79 kímblaðranna og voru þau fóstur sett i staðgöngumæður (21 talsins). Aðeins sex fóstur leiddu til eðlilegrar meðgöngu og einungis tveir apar (Hua Hua og Zhong Zhong) fæddust. Þeir komu í heiminn eftir 135 og 137 daga sem er eðlileg meðganga fyrir makakí-smáapana.
Klónun úr frumum fullorðins apa tókst næstum. Sun og félagar reyndu einnig að nota líkamsfrumur fullorðins apa, úr þekjufrumum eggbús. Svipaður fjöldi eggja var notaður og árangurinn sambærilegur við hina tilraunina. Tveir apar gengu fulla meðgöngu og fæddust lifandi, en dóu báðir innan tveggja daga. Áður höfðu slík fóstur komist 2/3 meðgöngunnar, að 80 degi um það bil.
Hvers vegna voru þessar tilraunir gerðar? Í kjölfar klónunar Dollýjar var umræða um hvort eðlilegt væri að nota klónun til að fjölga fólki (e. reproductive cloning). Í flestum vestrænum ríkjum var slík klónun bönnuð með lögum eða reglugerðum. Engu að síður er nú rætt hvort réttlætanlegt sé að nota klónun til að lækna sjúkdóma, til dæmis leiðrétta erfðagalla í fóstri eða afkvæmi pars.
Slíkt virðist ekki vaka fyrir rannsóknarhóp Sun og félaga í Shanghai. Yfirlýst markmið tilraunanna er að útbúa líkan fyrir líffræði taugasjúkdóma eins og Alzheimer og Parkinson, sem ekki er hægt að herma eftir í músum. Þeir vilja nota klónun til að geta borið saman apa með og án alvarlegra stökkbreytinga til dæmis sem orsaka Alzheimer. Ef tveir apar eru nákvæmlega eins erfðafræðilega, nema hvað annar er með gallað gen, væri mögulega auðveldara að rannsaka líffræði sjúkdómsins.
Annmarkar á rannsóknaráætlun þeirra eru lítil sýnastærð og mögulega áhrif erfðaumhverfis. Einnig er mögulegt að klónunin sjálf hafi aukaverkanir. Sýnastærð er mikilvæg í vísindum. Samanburður á tveimur dýrum er ófullnægjandi, krafa er um stór þýði og að hægt sé að endurtaka rannsóknina. Það þyrfti mikinn fjölda apynja til að gefa eggin og ganga með fóstrin og síðan heila heimavist sem aparnir þyrftu að búa í. Jafnvel þótt búin verði til nokkur pör af öpum, með eða án tiltekinnar stökkbreytingar, þá þroskast hver þeirra á sinn hátt og alls óvíst að hægt sé að útbúa þeim nægilega svipað umhverfi.
Annað vandamál er að stökkbreytingin sem rannsaka á getur haft framandi áhrif í apanum, það er að segja í erfðaumhverfi tegundarinnar eða jafnvel einstaklingi sem hún var sett í. Rhesusapar, ættingjar makakísmáapanna, eru til dæmis með útgáfur gena sem valda sjúkdómum í manninum en rhesusaparnir sýna engin einkenni sjúkdómsins þótt þeir séu allir „stökkbreyttir“. Ástæðan er sú að samhengi stökkbreytinga skiptir máli, bæði erfðafræðilegt samhengi og einnig umhverfislegt, sem er líka félagsumhverfi. Allt þetta á við um erfðasjúkdóma mannsins eins og slímseigjusjúkdóm (Cystic fibrosis), krabbamein og Alzheimer.
Almenn gagnrýni er að lífverur sem myndast með klónun eru erfðafræðilega eldri en venjulegar lífverur. Klónun byggir á að „eldri“ frumur sé notaðar í næstu kynslóð. Líkamsfrumur skipta sér oftar en stofnfrumur kynfruma. Í hverri skiptingu eru líkur á stökkbreytingum og með fleiri skiptingum aukast líkurnar, samanber krabbamein. Fruma úr júgri „klónmóður“ Dollýjar var kannski búin að skipta sér 20 sinnum en kynfrumur eins og egg mun sjaldnar. Þar af leiðandi er hætta á að klónar verði erfðafræðilega gamlir.
Það felst mótsögn í því að klóna erfðafræðilega fullkomnar verur með aðferð sem tryggir að þær verði ófullkomnar. Frá vísindalegu sjónarmiði er samt forvitnilegt að rannsaka mynstur stökkbreytinga í klónuðum lífverum, til dæmis að kanna hvort líkur á krabbameinum aukist. Einnig er forvitnilegt að rannsaka endurforritun kjarnanna, hversu vel hún tekst og hvort að frávikin hafi áhrif á ólíka vefi eða líffærakerfi.
Samantekt
Nýleg rannsókn sýnir að klónun apa og jafnvel manna er kannski möguleg.
Í þessari rannsókn var unnið með fósturfrumur, ekki er því um klónun fullorðins apa að ræða.
Klónun manna er bönnuð á flestum Vesturlöndum.
Miðað við vandamálin sem yfirstíga þarf við klónun apa er fjarska ólíklegt að menn verði klónaðir í framtíðinni.
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:19 • sest 21:35
Tunglið
Rís 25:18 • Sest 04:56
Flóð
Árdegis: 07:07 • Síðdegis: 19:24
Fjara
Árdegis: 01:08 • Síðdegis: 13:14
