Jak funguje klonování? Zde je vše, co potřebujete vědět

CRISPRJe všeobecně známo, že klonování přerušilo pouta sci-fi a že laboratoře po celém světě experimentují s technikami klonování. Jak přesně však klonování funguje a proč jsme o něm neslyšeli více? Konkrétněji, proč nás ještě neklonují armády? Zde je ukázka, jak vědci klonují živé organismy a proč to zůstává komplikovaným procesem.

Druhy moderního klonování

DNA Caroline Davis2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr

„Klonování“ není příliš vědecké slovo, takže není překvapením, že existuje několik různých technik, které byste mohli nazvat klonováním. To zahrnuje společné genové klonování, při kterém se biologické materiály reprodukují - a používají se pro lékařské techniky nebo dokonce pro uspokojení poptávky po červeném mase - a také terapeutické klonování, které zahrnuje výměnu nukleové DNA mezi vejci za účelem zkrácení procesu vývoje.

Ale pro skutečný styl klonování „to jsem měl na mysli“ je třeba si promluvit jaderný přenos somatických buněk (SCNT). Jedná se o typ klonování, který odebere DNA dospělého vzorku a reprodukuje jej, takže vznikne embryo se stejnou DNA. Je to druh vědy, která inspirovala stormtroopery a dinosaury v našich oblíbených filmech, a je to pravděpodobně přesně to, na co jste mysleli. Pojďme si tedy promluvit o tom, jak funguje jaderný přenos somatických buněk.

Krok 1: Extrahujte DNA od dárce

Nejprve vědci potřebují zdravé a trvanlivé buňky od dárce - aka organismu, jehož cílem je klonovat. V průměrném sexuálním organismu existují různé druhy buněk, ale somatické buňky jsou „neutrálním“ typem buněk, které jen visí a dělají svou práci s typickými dvěma úplnými sadami chromozomů.

Somatické buňky nelze najít mezi červenými krvinkami, ale bílé krvinky jsou somatické a běžný zdroj pro produkty DNA. Fungují také kožní buňky a tradiční stěr z tváře, ale buňky musí být zdravé a nepoškozené. Proto je obvykle nepraktické pokoušet se klonovat starodávná zmrzlá nebo uvězněná zvířata: jejich buňky jsou téměř vždy těžce poškozeny.

Krok 2: Připravte si vajíčko

Fotografie Tary Brownové / University of Washington Fotografie Tary Brownové / University of Washington

Zatímco jedna část vědeckého klonovacího týmu pracuje na extrakci dostatečného množství somatických buněk od dárce, jiná část pracuje na přípravě životaschopné vaječné buňky. Nemusí to nutně být vaječná buňka stejného druhu, ale pro větší šance na úspěch, čím blíže, tím lépe.

Když vědci najdou správné nepoškozené vaječné buňky, opatrně extrahují jádro buňky. Jádro je to, co drží jedinou sadu chromozomů, které přispívají k reprodukci. Ale pro klonování nechtějí tuto DNA - chtějí neporušenou, prázdnou skořápku, která by mohla obsahovat embryo. Takže jádro a veškerá jeho DNA jsou odstraněny, zatímco zbytek vajíčka je jemně zachován.

Krok 3: Vložte materiál somatických buněk

Creative Commons Creative Commons

Pamatujte si, že protože somatické buňky jsou úplné, dospělé buňky, které se nepoužívají k reprodukci, mají celou duální sadu chromozomů, již přítomných a připravených k akci. Vědci však musí dostat tuto DNA do vaječné buňky a připravit se na růst v nový organismus. Takže - opět velmi opatrně - vyjmou jádro a vloží ho do čekající prázdné buňky vajec.

Cílem je spojit je znovu do jedné buňky, což není snadné. Současné úspěšné techniky používají velmi lehký, směrovaný tok elektřiny, aby se jádro a vaječná buňka spojily, a doufejme, že souhlasí se svým novým životním uspořádáním.

Krok 4: Přesvědčte vejce, že je oplodněno, a implantujte je

Nyní máme klonované vejce, připravené začít růst! Ale i když má vejce dvě sady chromozomů a teoreticky vše, co potřebuje k tomu, aby vyrostlo v kopii dárcovského organismu, ve skutečnosti nebylo oplodněno - a nemůže být oplodněno bez narušení procesu klonování.

Vědci se tedy snaží přesvědčit vejce, že je oplodněno a mělo by začít růst. Toto je další oblast, kde se hodně experimentuje s novými technikami: Vejce je obvykle vystaveno chemickým koktejlům určeným ke spuštění procesu růstu, často při zapálení více elektřiny (někdy je věda opravdu jako filmy).

Když se buňka začne dělit, vědci rychle přecházejí do další fáze a udržují vajíčko v podobných podmínkách jako skutečný reprodukční proces. Pokud se z vajíčka začne vyvinout embryo, které se jeví jako zdravé, obvykle toto embryo implantuje do živého ženského organismu, aby otěhotnělo. To je pro vejce lepší a mnohem levnější než pokus o vnější pěstování embrya v laboratoři.

Krok 5: Opakujte až do životaschopnosti

Detailní záběr na zkoumaná embrya Brivanlou lab / Nature

Jak jste si pravděpodobně všimli, ve všech předchozích krocích je jistá míra nejistoty a choulostivé práce. I malé množství poškození buněk může být katastrofální a neexistuje záruka, že se ošetřené vajíčko bude vyvíjet správně uvnitř i vně nosného organismu. Jinými slovy, životaschopnost je hlavním problémem. Existuje spousta neúspěšných pokusů a embryí, která se prostě nevyvíjejí správně (často se zhoršují, když je embryo jen malou sbírkou buněk), takže to vyžaduje obrovské zdroje, spoustu času a stovky pokusů o vytvoření úspěšného klon. Úspěšné živě narozené děti jsou vzácností.

Dokonce i tehdy není tento proces obvykle laskavý k úspěšným klonům. Mají tendenci trpět zkrácenou délkou života a dalšími problémy shrnutými tím, co byste mohli nazvat DNA whiplash. Tyto problémy se však s postupujícím pokrokem technologie zmenšily.

Kde je dnes klonování

Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF

K prvnímu skutečnému klonování pomocí SCNT došlo v roce 1996 po 276 pokusech: slavná ovce Dolly. Poté rychle následovaly klonovaná telata v Japonsku a na seznam byla přidána řada dalších zvířat, včetně koček, psů, králíků, krys, koní a dokonce i opic rhesus.

Kromě pověstí neexistují žádné důkazy o tom, že by člověk někdy byl klonován - klonování primátů je obzvláště obtížné a lidé jsou ze všeho nejobtížnější kvůli složitému způsobu dělení našich buněk. Zprávy o lidských klonech byly buď odhaleny, nebo zrušeny kvůli nedostatku důkazů.

Takové úplné klonování má pro vědeckou komunitu zatím relativně malou hodnotu. Genové klonování je mnohem výhodnější, pokud jde o zdravotní péči a zisk, a je mnohem snazší ho dosáhnout. Skutečné klonování pomocí SCNT se ve výsledku stalo něčím vedlejším: Dnes se největší zájem o tento proces zaměřuje na aplikace kmenových buněk z úspěšných embryí, ale to prozatím také zůstává nákladným a kontroverzním procesem.

Poslední příspěvky