Hogyan működik a klónozás

2001. január 8-án az Advanced Cell Technology, Inc. tudósai bejelentették, hogy megszületett egy veszélyeztetett állat első klónja, egy Noah nevű bika gaur (egy Indiában és Délkelet-Ázsiában élő nagytestű vadon élő ökör). Bár Noah az eljárástól független fertőzésben elpusztult, a kísérlet bebizonyította, hogy klónozással lehetséges a veszélyeztetett fajok megmentése.

A klónozás az a folyamat, amelynek során genetikailag azonos szervezetet hoznak létre nem szexuális úton. Sok éve alkalmazzák növények előállítására (még a növény kivágásból történő termesztése is a klónozás egy fajtája).

Az állatok klónozása már évek óta tudományos kísérletek tárgyát képezi, de kevés figyelmet kapott egészen addig, amíg 1996-ban meg nem született az első klónozott emlős, a Dolly nevű juh. Dolly óta számos tudós klónozott más állatokat, köztük teheneket és egereket. Az állatok klónozásában elért legújabb sikerek heves vitákat váltottak ki a tudósok, politikusok és a közvélemény között a növények, állatok és esetleg emberek klónozásának hasznosságáról és erkölcsösségéről.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogyan működik a klónozás, és megvizsgáljuk e technológia lehetséges felhasználási módjait.

Klónok előállítása: Növényi élet

A természet már évmilliárdok óta klónoz szervezeteket. Amikor például egy eperfa növény egy futószárat (egyfajta módosított szárat) bocsát ki, a futószár helyén új növény nő, amely gyökeret ereszt. Ez az új növény egy klón. Hasonló klónozás történik a fűben, a burgonyában és a hagymában is.

Az emberek így vagy úgy, de már évezredek óta klónozzák a növényeket. Amikor például egy növényről levágott levelet veszünk és új növényt nevelünk belőle (vegetatív szaporítás), akkor az eredeti növényt klónozzuk, mivel az új növény genetikai állománya megegyezik a donor növényével. A vegetatív szaporítás azért működik, mert a levágott rész végén nem specializálódott sejtek tömege, az úgynevezett kallusz képződik. Ha szerencsénk van, a kallusz megnő, osztódik és különböző specializált sejteket (gyökereket, szárakat) képez, végül pedig egy új növényt alkot.

Újabban a tudósok úgy tudtak növényeket klónozni, hogy speciális gyökerek darabjait vették, gyökérsejtekre bontották, és a gyökérsejteket tápanyagban gazdag kultúrában növesztették. A kultúrában a specializált sejtek nem specializálódnak (dedifferenciálódnak), kalluszokká alakulnak. A kalluszokat ezután megfelelő növényi hormonokkal lehet stimulálni, hogy új növényekké nőjenek, amelyek azonosak azzal az eredeti növénnyel, amelyből a gyökérdarabokat vették.

Ezt az eljárást, amelyet szövettenyésztésnek neveznek, a kertészek széles körben használják a nagyra becsült orchideák és más ritka virágok termesztésére.

Klónok előállítása: Állatvilág

Nem a növények az egyetlen olyan élőlények, amelyeket természetes úton klónozni lehet. Egyes állatok (kis gerinctelen állatok, férgek, egyes halfajok, gyíkok és békák) megtermékenyítetlen petéi bizonyos környezeti feltételek mellett – általában valamilyen kémiai inger hatására – kifejlett felnőtt egyedekké fejlődhetnek. Ezt a folyamatot parthenogenezisnek nevezik, és az utódok a petéket lerakó nőstények klónjai.

A természetes klónozás másik példája az egypetéjű ikrek. Bár genetikailag különböznek a szüleiktől, az egypetéjű ikrek egymás természetes klónjai.

A tudósok kísérleteztek már állatok klónozásával, de még soha nem tudtak egy specializált (differenciált) sejtet közvetlenül új szervezet létrehozására ösztönözni. Ehelyett arra támaszkodnak, hogy egy specializált sejt genetikai információját átültetik egy meg nem termékenyített petesejtbe, amelynek genetikai információját megsemmisítették vagy fizikailag eltávolították.

Az 1970-es években egy John Gurdon nevű tudós sikeresen klónozott ebihalakat. Egy béka (B) specializált sejtjének sejtmagját ültette át egy másik béka (A) megtermékenyítetlen petesejtjébe, amelyben a sejtmagot ultraibolya fénnyel elpusztították. Az átültetett sejtmaggal rendelkező petesejtből olyan ebihal fejlődött ki, amely genetikailag azonos volt B békával.

Bár Gurdon ebihalai nem élték túl, hogy felnőtt békává fejlődjenek, kísérlete megmutatta, hogy az állati sejtekben a specializáció folyamata visszafordítható, és a magátvitel technikája megnyitotta az utat a későbbi klónozási sikerek előtt.

Dolly

1996-ban a klónozás forradalmasodott, amikor Ian Wilmut és munkatársai a skóciai Edinburgh-i Roslin Intézetben sikeresen klónoztak egy Dolly nevű juhot. Dolly volt az első klónozott emlős.

Wilmut és kollégái egy finn Dorsett juh emlőmirigysejtjéből származó sejtmagot ültettek át egy skót feketearcú anyajuh enukleált petesejtjébe. A sejtmag-tojás kombinációt elektromossággal stimulálták, hogy a kettő összeolvadjon és a sejtosztódás beinduljon. Az új sejt osztódott, és egy fekete bőrű anyajuh méhébe helyezték, hogy fejlődjön. Dolly hónapokkal később született meg.

Dollyról kimutatták, hogy genetikailag azonos a Finn Dorsett emlősejtjeivel, és nem a feketearcú anyajuhéval, ami egyértelműen bizonyította, hogy sikeres klónozásról van szó (276 kísérletre volt szükség, mire a kísérlet sikeres volt). Dolly azóta több saját utódot nevelt és szaporított el normális szexuális úton. Dolly tehát egy életképes, egészséges klón.

Dolly óta számos egyetemi laboratórium és vállalat használta a magátültetési technika különböző módosításait klónozott emlősök, többek között tehenek, sertések, majmok, egerek és Noé előállítására.

Miért klónozzuk?

A növények vagy állatok klónozásának fő oka, hogy tömegesen állítsanak elő kívánt tulajdonságokkal rendelkező szervezeteket, például egy díjnyertes orchideát vagy egy genetikailag módosított állatot – például a juhokat úgy alakították át, hogy emberi inzulint termeljenek. Ha csak az ivaros szaporodásra (tenyésztésre) támaszkodnánk az ilyen állatok tömeges előállításához, akkor fennállna annak a veszélye, hogy a kívánt tulajdonságok kitenyésztődnek, mivel az ivaros szaporodás átrendezi a genetikai kártyapaklit.

A klónozás egyéb okai közé tartozhat az elveszett vagy elhunyt családi háziállatok pótlása, valamint a veszélyeztetett vagy akár kihalt fajok újratelepítése. Bármi legyen is az ok, az új klónozási technológiák számos etikai vitát váltottak ki a tudósok, a politikusok és a közvélemény körében. Számos kormány fontolóra vette vagy törvénybe iktatta a klónozási kísérletek lassítását, korlátozását vagy teljes betiltását. Egyértelmű, hogy a klónozás a jövőben életünk része lesz, de ennek a technológiának az útját még nem határozták meg.