Klonowanie od dawna stanowi obiekt zainteresowania naukowców, a w zwykłych ludziach wzbudza wątpliwości, czy proces ten, który początkowo dokonywany był na zwierzętach, nie spowoduje tragedii, jeśli zastosuje się go do organizmu ludzkiego. Poniżej znajduje się kilka faktów na temat samego klonowania i sukcesów tej dziedziny nauki.
Klonowanie (od greckiego "gałązka", "odrośl") to tworzenie idealnej kopii danego organizmu. Istnieją dwa znaczenia tego terminu:
Klonowanie genów - polegające na pobraniu materiału genetycznego od jednego organizmu i przeniesienie do drugiego, np. za pomocą metody PCR (czyli łańcuchowej reakcji polimerazy, która jest metodą polegającą na powielaniu łańcuchów DNA w warunkach in vitro). W ten sposób można klonować całe genotypy albo pojedyncze geny. Dokonuje się tego, aby udowodnić, że konkretny fragment DNA zawiera określoną cechę, taką jak np. choroba dziedziczna, albo też by zmodyfikować pewne cechy organizmu, który przejmuje klonowane geny.
Klonowaniem organizmów to tworzenie dokładnej kopii organizmu wielokomórkowego. Z biologicznego punktu widzenia klony są organizmami wielokomórkowymi, powstałymi z kodu genetycznego rozwiniętego organizmu, a nie w wyniku krzyżowania garniturów chromosomalnych dwojga rodziców. Jest to możliwe dlatego, że prawie wszystkie komórki organizmu posiadają ten sam skład genów. Proces klonowania może przebiegać naturalnie albo sztucznie. Procesem naturalnym klonowania jest np. pączkowanie, czyli forma rozmnażania wielu roślin. Klonowanie określane jest jako prokreacja aseksualna, ponieważ wymaga tylko jednego osobnika.
Biotechnologia rozwinęła wiele sposobów na sztuczne klonowanie roślin oraz zwierząt. Jeśli chodzi o zwierzęta, to zwykle stosowana jest technika pobrania od klonowanego osobnika całego DNA z jądra komórki somatycznej i wszczepieniu go w komórkę jajową osobnika pochodzącego z tego samego gatunku, przez co tworzy się sztuczna zygota. Następnie, aby uzyskać osobnika żywego, można ją umieścić w narządach rodnych innego osobnika, albo zastosować sztuczną inkubacją.
Nie ma zgodności co do tego, czy takie klony rzeczywiście identyczne pod względem genetycznym z pierwowzorami. Proces ten polega bowiem na wymianie materiału genetycznego z jądra komórkowego, bez udziału DNA mitochondrialnego. Powszechnie uważa się jednak, że DNA z mitochondrium nie jest tak istotne jak DNA z jądra, a jego udział w dziedziczeniu cech genetycznych jest minimalny.
W sztucznym klonowaniu roślin oraz bakterii stosuje się często metody reprodukcji wegetatywnej. Jest to hodowanie roślin przez sadzonki oderwane od klonowanej rośliny. Mogą się one rozwinąć w samodzielną roślinę, jeśli znajdą się w sprzyjających warunkach. Ten typ klonowania stosuje się już od tysiącleci, np. dla zachowania jednorodności odmian winorośli do produkcji wina.
Pierwszym ssakiem stworzonym w wyniku klonowania była owieczka Dolly. Powstała przez skopiowanie kodu genetycznego z komórki somatycznej pobranej od dorosłego organizmu. Od tamtego czasu naukowcy sklonowali również inne zwierzęta i dopracować szczegóły techniczne procesu.
Udane i nieudane próby klonowania zwierząt przebiegały następująco:
1962 - nieudana próba klonowania żaby
1963 - udane klonowanie karpia
1996 - głośne klonowanie owcy - Dolly
styczeń 2000 - klonowanie samicy małpy - Rezus
2000 - sklonowanie 5 prosiaków z kodu jednej świni w Szkocji
styczeń 2001 - klonowanie bawoła
2001 - klonowanie krowy - Alpha and Beta
jesień 2001 - klonowanie kota - CopyCat ("CC")
do 2002 - sklonowano ponad tuzin myszy
marzec i kwiecień 2003 - klonowanie królika (Francja i Korea Południowa)
maj i lipiec 2003 - klonowanie dwóch samców muła - Idaho Gem oraz Utah Pioneer
2003 - klonowanie jelenia - Dewey
2003 - klonowanie konia - klacz Prometem
2003 - klonowanie szczura - Ralph
2004 - klonowanie muszek owocowych
Klonowanie nadal stanowi zagadkę biologiczną. Do tej pory nie wiadomo, dlaczego niektóre zwierzęta są wyjątkowo oporne na ten proces. Przed dwoma laty w Japonii sklonowano mysz, ale jak dotąd nie dokonano tego ze szczurem. Nie wiadomo, przez jakie procesy przechodzą klonowane geny na poziomie cząsteczkowym. Komórka jajowa prawdopodobnie programuje je tak, by były zdolne wpłynąć na rozwój zarodka. Naukowcy nie zbadali jeszcze tych zjawisk, stąd klonowanie zwierząt nie jest na razie wydajne. Usprawnianie klonowania to działanie na oślep, a osiągnięcia w tej dziedzinie są często dziełem przypadku.
Niedawno odkryto, że proces przebiega najlepiej wtedy, gdy obie komórki, tzn. somatyczna i jajowa, przechodzą przez ten sam etap cyklu komórkowego. Słynna Dolly pochodzi z komórki, którą sztucznie wprowadzono w fazę G0 - jest to faza uśpienia, komórka w tej fazie już się nie dzieli. Komórka jajowa również przechodzi przez tą fazę. Przed kilkoma laty Ian Wilmut nie wziął tego pod uwagę - próbował klonować przypadkowe komórki, aż postanowił użyć komórek hodowanych w pożywce z małą ilością czynników wzrostowych, które przechodzą do fazy G0. Tak wyglądały początki klonowania.
Owieczka Dolly narodziła się z komórki, której dawcą była inna sześcioletnia owca. Była to komórka dojrzała, co oznacza, że jej informacja genetyczna była już raz odczytana. Wcześniej uważano, że można tego dokonać tylko przy użyciu komórek zarodka, z tego powodu, że podczas różnicowania komórek zachodzą stałe, jakby się wydawało, zmiany kodu DNA. Część DNA zasłaniają białka, udostępniając tylko fragmenty, których komórka potrzebuje, aby pełnić swoje funkcje. Wilmut musiał więc znaleźć sposób, aby DNA komórki straciło blokujące go białka. Aby tego dokonać odciął komórkę od składników odżywczych. W wyniku wygłodzenia pojawiły się zmiany w rusztowaniu białek, reaktywacja uśpionych genów oraz powrót do stanu zarodka.
Klonowanie Dolly przebiegało w następujący sposób:
- jądro komórkowe pobrano z komórki pochodzącej z wymienia dojrzałej owcy
- jądro to połączono z komórką jajową, z której usunięto jądro
- tak spreparowaną komórkę jajową wszczepiono matce zastępczej
Najważniejsza była faza druga. Aby się udał, współpracujący z Wilmutem Keith Campbell użył małego "elektrotricku". Umieścił on jądro komórki pobrane z wymienia w oocycie i poddał elektrowstrząsowi, co spowodowało:
- wytworzenie się na styku porów ułatwiających połączenie jądra i komórki,
- dostanie się jonów wapnia do oocytu, odczytane przez komórkę jako zapłodnienie i bodziec do rozwoju.
Powstanie Dolly wymagało 277 podejść. Niektórzy naukowcy byli zszokowani i nie do końca wierzyli, że jest to klon. Twierdzili, że Wilmut wykorzystał jakąś niezróżnicowaną komórkę, obecną w wymieniu. Wilmut miał na dowód oryginalne komórki wymienia. Dzięki metodzie zwanej genetycznym odciskiem palca udowodnił, że ich DNA jest identyczne z DNA Dolly, oraz obie różniły się od DNA owcy, od której pobrano komórkę jajową (białej) i DNA matki zastępczej (czarnej).
Jak skorzystamy z klonowania, kiedy już pokonamy problemy techniczne? Raczej nie będzie on wykorzystany do leczenia bezpłodności, ponieważ łatwiej jest dalej pracować nad istniejącymi metodami, budzącymi przy okazji mniejsze wątpliwości etyczne (np. ICSI - czyli umieszczenie plemnika w komórce jajowej za pomocą mikromanipulatora). Czy będzie można ożywić dziecko, które poniosło śmierć w wypadku? Nie, bo nasza osobowość to nie tylko geny. Większego znaczenia upatruje się w klonowaniu transgenicznych zwierząt.
Proces klonowania ludzi to temat pełen kontrowersji z punktu widzenia etyki. Większość krajów zabrania klonowania ludzi. Pomimo tego zakazu istnieją zespoły naukowe, które deklarują pracę nad tym procesem. Do końca 2004 roku nie pojawiły się dowody na powodzenie tych działań. Są kraje, w tym USA, w których można klonować ludzkie embriony, których tkanki pomagają następnie leczyć niektóre choroby.
Wilmut jest zdania, że ludzkie komórki powinno się klonować, aby wyprodukować zastępcze narządy, które można by przeszczepić chorym. Organizm nie odrzuciłby takiego narządu, ponieważ białka tworzone przez klonowaną komórkę byłyby identyczne z tymi produkowanymi przez organizm dawcy. Narządy wytwarzano by na podstawie pojedynczych komórek, nie chodzi tu o hodowlę płodów, a raczej o hodowlę komórkową. Nadal jednak wywołuje to wiele kontrowersji i pytań, czy takie działanie można usprawiedliwić etycznie i moralnie?
Klonowanie może ogromnie wspomóc medycynę w leczeniu wielu chorób. Jednak rozpowszechnienie tego procesu może przyciągnąć również tych, którzy będą w ten sposób potrafili zaszkodzić ludzkości.
