KLONOWANIE.docx

KLONOWANIE:

jest techniką biologiczną, pozwalającą na uzyskanie organizmu potomnego, będącego dokładną, genetyczną kopią organizmu macierzystego.

Cele klonowania:

·                     otrzymywanie kopii fragmentów DNA,

·                     reprodukcja linii komórkowych, będących zespołem kopii komórki wyjściowej,

·                     reprodukcja embrionów poprzez wzbudzony podział bliźniaczy Podziału tego dokonuje się, gdy komórki embrionów zachowują jeszcze cechę tzw. totipotencjalności (zdolność rozwinięcia się w kompletny dorosły organizm),

·                     reprodukcja osobników genetycznie identycznych poprzez transfer jądra komórki somatycznej (klon jest kopią organizmu, z którego pobrano jądro komórki somatycznej).

W wyniku klonowania otrzymujemy komórki lub organizmy, które są swoimi wiernymi kopiami genetycznymi.

Organizmy powstałe w procesie rozmnażania wegetatywnego są klonami (np. kolonie bakterii, jednokomórkowców).

Rodzaje klonowania:

·         Klonowanie terapeutyczne – stworzenie genetycznych kopii tkanek, organów

·         Klonowanie reprodukcyjne – otrzymanie kopii żywego osobnika

Klonowanie terapeutyczne i reprodukcyjne mają taki sam początek — usunięcie materiału genetycznego dawczyni komórki jajowej i wprowadzenie obcego DNA. Dziesięciodniowy zarodek posiada obszar zawierający komórki macierzyste do pobrania. Na obecnym etapie nie jesteśmy pewni, czy klonowanie reprodukcyjne działa u ludzi. Rozdzielenie komórek macierzystych od reszty zarodka pozwala na ich namnożenie na pożywce i poprzez odpowiednią stymulację na transformację w pożądany typ komórek.

W uproszczeniu, od dawczyni pobierana jest komórka jajowa, z której usuwa się materiał genetyczny (który w przypadku poczęcia naturalnego połączyłby się z materiałem plemnikowym). Następnie pobiera się cały materiał genetyczny od dawcy z jednej z jego komórek i wstrzykuje się do wydrążonej komórki jajowej. Impuls elektryczny pobudza komórkę do dalszych podziałów i tworzenia zarodka. Specyficzny obszar z tworu embrionalnego posiada komórki macierzyste, które można wyodrębnić i wysiać na pożywkę.

Dolly urodziła się 5 lipca 1996 r. (o istnieniu poinformowano świat dopiero w 1997) jako wynik eksperymentu naukowców Roslin Institute w Edynburgu. Wraz z nią urodziło się także 254 innych sklonowanych organizmów, jednak większość obciążona była mutacjami i błędami genetycznymi, pozostałe były zniekształcone - wszystkie zostały uśmiercone.

Nie miała ojca, ale za to aż trzy matki. Jedna dała materiał genetyczny, druga - komórkę jajową (a dokładniej - samą cytoplazmę bez jądra), trzecia zaś nosiła Dolly w brzuchu.

"Główna matka", dawczyni materiału genetycznego (uzyskanego z wymienia) w chwili urodzenia się Dolly od dawna już nie żyła.
Imię zawdzięcza Dolly Parton, amerykańskiej piosenkarce o obfitym biuście.

Owca Dolly została uśpiona ze względu na nieuleczalna chorobę płuc po 6 latach 14 lutego 2003 roku (owce żyją średnio 11-12 lat). Wcześniej cierpiała także na zwyrodnieniową chorobę stawów. Wydała na świat 6 zdrowych jagniąt. Po śmierci została wypchana i zaprezentowana publiczności w edynburskim muzeum 11 kwietnia 2003.

Jest to najczęściej wykorzystywana metoda klonowania. Jest jedyną która pozwala na sklonowanie dorosłych osobników, oraz umożliwiająca uzyskanie wielu klonów. Ta właśnie metodą sklonowana została owca Dolly.

Polega na usunięciu jądra komórkowego z niezapłodnionego oocytu (komórki jajowej) i wszczepieniu jądra z innej komórki - pochodzącej z organizmu jaki chcemy klonować. Jądro można obierać z komórek zarodka, z komórek hodowanych in vitro, a także co najważniejsze w tej metodzie, z dorosłych już osobników. W przypadku Dolly były to komórki pochodzące z wymienia jednej z owiec.
Pierwszym etapem tej metody klonowania jest usuniecie jądra z niezapłodnionego oocytu. Następnie izoluje się jądra z komórek które chcemy klonować. W przypadku klonowania zarodków będą to blastomery, a przypadku chęci sklonowania dorosłego osobnika będą to komórki pochodzące z różnych tkanek. Kolejnym etapem jest wprowadzenie wyizolowanego jądra do oocytu, z którego wcześniej usunięto jego własne jądro.Oocyt z umieszczonym wcześniej jądrem pod osłonką przejrzysta umieszcza się w roztworze dielektryku pomiędzy dwoma elektrodami. Następnie aktywuje się oocyt - czyli pobudza go do rozwoju. W tym celu stosuje się czynniki chemiczne: np. alkohol etylowy, lub fizyczne: np. impulsy prądu stałego. W końcu rozwijający się zarodek wszczepie się do macicy samicy-biorcy.

Południowokoreańscy naukowcy pierwsi na świecie sklonowali "najlepszego przyjaciela człowieka". Tak jak klonowanie owcy Dolly zostało ono przeprowadzone metodą transferu jąder, pobranych w tym przypadku z komórek skóry z ucha trzyletniego charta afgańskiego.

Naukowcy z Seoul National University pod kierownictwem Woo Suk Hwanga uzyskali w wyniku klonowania dwa szczeniaki charta afgańskiego. Jednak jeden z nich zdechł po 22 dniach z powodu zapalenia płuc. Szczeniak który przeżył - Snuppy (imię od Seoul National University Puppy) urodził się 24 kwietnia, nosiła go suka labradora.

Trudności, które spowodowały, że dopiero po dziewięciu latach od sklonowania pierwszego ssaka udało się sklonować psa wynikały z tego, że bardzo trudno jest uzyskać dojrzałe niezapłodnione psie komórki jajowe potrzebne do klonowania. Uwalniane na wcześniejszych etapach rozwoju z jajnika do jajowodu niż u innych ssaków były mniej dojrzałe. W wyniku tych trudności wydajność klonowania była bardzo niska. Przygotowano ponad tysiąc embrionów, które wprowadzono do 123 matek zastępczych. Uzyskano tylko trzy ciąże, jedna została poroniona, urodziły się dwa szczeniaki, żyje tylko jeden.

Jak zapewniają naukowcy najnowsze osiągniecie nie będzie więc służyło klonowaniu zwierząt dla potrzeb domowych, ale wyłącznie naukowych. Jednak trudno będzie powstrzymać komercyjne firmy, które będą chciały oferować miłośnikom psów klony ich pupili. W Kalifornii można już kupić za ok. 40 tys dolarów sklonowane na zamówienie kotki.

Po raz pierwszy sztuka ta udała się w 2003 roku naukowcom z Włoch. Laboratorium z Cremony doprowadziło do przyjścia na świat klaczki rasy haflinger o imieniu Prometea, która wywodziła się z komórki skóry (fibroblastu) dorosłej klaczy. Ciekawym elementem tego doświadczenia było użycie dawczyni komórki skóry jako matki zastępczej uzyskanego klonu. Urodziła ona zatem źrebię będące jej własną kopią.

Klonowanie zarodków metodą izolacji blastomerów.

Polega na usunięci osłonki przejrzystej zarodka gdy występuje on w stadium 4-komórkowym - składa się z 4 blastomerów (wykorzystywane też są czasami zarodki składające się z 2, lub 8 blastomerów), a następnie umieszczeniu w pożywce pozbawionej jonów magnezu i wapnia, co powoduje osłabienie połączeń pomiędzy blastomerami i rozdzielenie się ich. Następnie rozdzielne blastomery hoduje się w warunkach in vitro do momentu uzyskania przez nie stadium moruli lub blastocysty. Następnie wszczepie się je do macicy samicy-biorcy.
Klonowanie tą metodę jest jednak mało skuteczne. Jest to metoda czysto laboratoryjna.

Klonowanie zarodków metodą dzielenie (bisekcji).

Polega na przecięciu zarodków występujących w stadium moruli lub blastocysty odpowiednie przygotowanym skalpelem. Jest to zabieg stosunkowo prosty, dzieli się zarodek na dwie równe części, i po krótkiej hodowli in vitro przeszczepie się je do samic-biorczyń.
Ograniczeniem tej metody jest możliwość uzyskania tylko dwóch identycznych genetycznie osobników - dzielenie zarodka na 3, 4 i więcej części nie przynosiło rezultatów.

Klonowanie zarodków metodą reagregacji blastomerów (klonowanie chimerowe).

Organizm chimerowy - chimera - jest to organizm złożonych z komórek pochodzących z dwóch lub więcej, organizmów, czyli pochodzący z komórek różniących się pod względem genetycznym i genotypowym.

Klonowanie chimerowe opiera się na hipotezie inside-outside, wg której zewnętrznie położone komórki zarodka wytwarzają trofoblast (odpowiedzialny za implantację w ścianie macicy), a z komórek będących wewnątrz, odizolowanych od środowiska zewnętrznego, rozwinie się ostatecznie przyszły osobnik. W metodzie tej pojedyncze blastomery wyizolowane wcześniej z zarodka klonowanego (zwykle 4 lub 8 komórkowego) otacza się innymi blastomerami - tzn. blastomerami nośnikowymi. Następnie po hodowli in vitro wszczepie się taki już chimerowy zarodek do samicy-biorcy.
Metoda ta mimo że pozwala na uzyskanie większej liczby klonów pozostaje jednak metodą czysto laboratoryjną, ze względu na duże trudności z hodowlą i przeżywalnością agregowanych blastomerów.

Klonowanie metodą transplantacji jąder komórkowych.

Jest to najczęściej wykorzystywana metoda klonowania. Jest jedyną która pozwala na sklonowanie dorosłych osobników, oraz umożliwiająca uzyskanie wielu klonów. Ta właśnie metodą sklonowana została owca Dolly.

Polega na usunięciu jądra komórkowego z niezapłodnionego oocytu (komórki jajowej) i wszczepieniu jądra z innej komórki - pochodzącej z organizmu jaki chcemy klonować. Jądro można obierać z komórek zarodka, z komórek hodowanych in vitro, a także co najważniejsze w tej metodzie, z dorosłych już osobników. W przypadku Dolly były to komórki pochodzące z wymienia jednej z owiec.