Klonování (biologie)

Klonování (z jiného řeckého κλών  „větev, výhonek, potomstvo“ [1] ) v biologii  znamená objevení se přirozeným způsobem nebo získání několika geneticky identických organismů prostřednictvím nepohlavní (včetně vegetativní ) reprodukce nebo partenogeneze . Termín „klonování“ ve stejném smyslu se často používá ve vztahu k buňkám mnohobuněčných organismů .. Klonování se také nazývá získání několika identických kopií dědičných molekul (molekulární klonování). Konečně, klonování je také často označováno jako biotechnologické metody používané k umělému získávání klonů organismů, buněk nebo molekul.

Skupina geneticky identických organismů nebo buněk je klon . Klonování lidí je zakázáno. Panují obavy z vysokého procenta neúspěchů klonování, které mohou vést k méněcennosti klonovaných lidí (příkladem je vývoj embrya během blastulace).

Historie termínu

Termín klonování se do ruštiny dostal z angličtiny ( clone , cloning ).

Zpočátku se slovo klon ( anglicky  klonování z jiného řeckého κλών  - „větvička, výhonek, potomstvo“) začalo používat pro skupinu rostlin (například ovocné stromy) získané z jedné pěstitelské rostliny vegetativním (nikoli semenným) způsobem. . Tyto potomky přesně opakovaly vlastnosti svého předka a sloužily jako základ pro šlechtění nové odrůdy (pokud byly jejich vlastnosti užitečné pro zahradnictví). Později byla nejen celá skupina, ale i každá jednotlivá rostlina v ní (kromě první) nazývána klonem a produkce takových potomků se nazývala klonování [2] [3] [4] .

Klonování buněk

Klonování kmenových buněk

Přenos jádra somatických buněk, známý jako SCNT, lze také použít k vytvoření embryí pro výzkumné nebo terapeutické účely. Nejpravděpodobnějším účelem je získat embrya pro použití ve výzkumu kmenových buněk . Tento proces se také nazývá „výzkumné klonování“ nebo „terapeutické klonování“. Cílem není vytvářet klonované lidi (tzv. „reproduktivní klonování“), ale sbírat kmenové buňky, které lze použít ke studiu lidského vývoje a potenciálně k léčbě nemocí. Přestože byla vytvořena klonální lidská blastocysta, linie kmenových buněk musí být ještě izolovány z klonálního zdroje [5] .

Terapeutického klonování je dosaženo vytvořením embryonálních kmenových buněk v naději, že budou léčit nemoci, jako je cukrovka a Alzheimerova choroba . Proces začíná odstraněním jádra (obsahujícího DNA ) z vajíčka a vložením jádra z dospělé buňky pro klonování [6] . V případě osoby s Alzheimerovou chorobou je jádro z kožní buňky tohoto pacienta umístěno do prázdného vajíčka. Přeprogramovaná buňka se začne vyvíjet v embryo, protože vajíčko reaguje s přeneseným jádrem. Embryo se stane geneticky identické s pacientkou [6] . Embryo pak vytvoří blastocystu , která se může potenciálně stát jakoukoli buňkou v těle [7] .

Důvodem, proč se SCNT používá ke klonování, je to, že somatické buňky lze snadno získat a kultivovat v laboratoři. Tento proces může přidat nebo odebrat specifické genomy hospodářských zvířat . Klíčovým bodem k zapamatování je, že klonování je dosaženo, když si oocyt zachová své normální funkce, a namísto použití genomu spermie a vajíčka k replikaci je oocyt vložen do jádra somatických buněk dárce. Oocyt bude reagovat na jádro somatických buněk stejným způsobem jako na spermie [8] .

Proces klonování konkrétního hospodářského zvířete pomocí SCNT je u všech zvířat relativně stejný. Prvním krokem je odebrání somatických buněk ze zvířete, které má být klonováno. Somatické buňky mohou být použity okamžitě nebo uloženy v laboratoři pro pozdější použití. Nejobtížnější částí SCNT je odstranění mateřské DNA z oocytu metafáze II. Jakmile je toto hotovo, somatické jádro může být vloženo do cytoplazmy vajíčka. Vznikne tak jednobuněčné embryo . Poté jsou seskupené somatické buňky a cytoplazma vajíčka vstříknuty do elektrického proudu. Tato energie umožní klonovanému embryu zahájit vývoj. Úspěšně vyvinutá embrya jsou pak umístěna do náhradní matky , jako je kráva nebo ovce v případě hospodářských zvířat [8] .

SCNT je považován za dobrou metodu pro produkci hospodářských zvířat pro lidskou spotřebu. Úspěšně klonoval ovce, skot, kozy a prasata. Další výhodou je, že SCNT je vnímáno jako řešení problému klonování ohrožených druhů, které jsou na pokraji vyhynutí [8] . Stresy, které se vyskytují jak ve vajíčku, tak v injikovaném jádře, však mohou být obrovské, což v raných studiích vede k vysoké ztrátě buněk. Například klonovaná ovce Dolly se narodila poté, co bylo 277 vajec použito pro SCNT, což vytvořilo 29 životaschopných embryí. Pouze tři z těchto embryí se dožila narození a pouze jedno se dožilo dospělosti [9] . Protože postup nemohl být automatizován a musel být proveden ručně pod mikroskopem , SCNT bylo velmi náročné na zdroje. Biochemie zapojená do přeprogramování diferencovaného jádra somatických buněk a aktivace vajíčka příjemce také nebyla zdaleka pochopena. V roce 2014 však výzkumníci hlásili pravděpodobnost klonování sedm až osm z deseti [10] a v roce 2016 bylo oznámeno, že korejská společnost Sooam Biotech produkovala 500 klonovaných embryí denně [11] .

Přirozené klonování (v přírodě) ve složitých organismech

Klonování je v přírodě rozšířeno v různých organismech. U rostlin dochází k přirozenému klonování prostřednictvím různých způsobů vegetativního množení . U zvířat se klonování vyskytuje v ameiotické partenogenezi a různých formách polyembryonie . Mezi obratlovci jsou tedy známy klonálně se rozmnožující druhy ještěrek skládající se pouze z partenogenetických samic. U lidí jsou přirozené klony jednovaječná dvojčata . U některých druhů pásovců se běžně rodí čtyři až devět jednovaječných dvojčat. Klonální reprodukce je rozšířená mezi korýši a hmyzem. U mravenců byla nedávno objevena unikátní varianta přirozeného klonování  – mravenec malý ohnivý (Wasmannia auropunctata) [12] , jehož samci a samice jsou klonováni nezávisle, takže se genofondy obou pohlaví nemíchají. U tohoto druhu se pracující jedinci vyvíjejí z oplozených vajíček a královny z neoplozených diploidních vajíček. U některých vajíček oplodněných samci jsou zničeny všechny matčiny chromozomy a z takových haploidních vajíček se vyvinou samci.

Molekulární klonování

Molekulární klonování ( angl.  Molecular cloning, Gene cloning ) - klonování molekul DNA (včetně genů, genových fragmentů, sad genů, sekvencí DNA, které neobsahují geny), jinými slovy - produkce velkého množství identických molekul DNA pomocí živých organismů. Díky zásadním biologickým objevům 19.-20. století, jmenovitě: objevu buněčné struktury tkání, objevu struktury buněčného jádra, chromozomů , DNA , genů , bylo možné to, čemu se dnes říká molekulární klonování . Jedná se o technologii pro klonování nejmenších biologických objektů - molekul DNA , jejich částí a dokonce i jednotlivých genů . Pro molekulární klonování je DNA (obvykle modifikovaná tak či onak) zavedena do vektoru (například bakteriálního plazmidu nebo bakteriofágového genomu ). Rozmnožující se bakterie a fágy znásobují množství vnesené DNA a přesně zachovávají její strukturu. Aby bylo možné následně izolovat velké množství takové DNA, je nutné oddělit bakterie nebo fágy, které ji obsahují, od všech ostatních, k čemuž se používá klonování, tedy izolace a reprodukce bakteriálního nebo fágového klonu obsahujícího potřebné molekuly DNA. Pro usnadnění selekce bakteriálních klonů se do plazmidů obvykle zavádí gen pro rezistenci na antibiotikum, nejčastěji ampicilin, v jehož přítomnosti umírají všechny bakterie, které klonovaný plazmid nemají. Takové klonování je nezbytné pro studium biologických molekul, jejich identifikaci, řešení problematiky klonování tkání atd. [13]

Klonování mnohobuněčných organismů

Největší pozornost vědců a veřejnosti přitahuje klonování mnohobuněčných organismů, které bylo možné díky úspěchu genetického inženýrství . Vytvářením speciálních podmínek a zásahem do struktury buněčného jádra je specialisté nutí vyvinout se do požadované tkáně nebo dokonce do celého organismu . V zásadě je možné rozmnožit i mrtvý organismus, pokud je zachován jeho genetický materiál .

Existuje úplné (reprodukční) a částečné klonování organismů . Při úplném dochází k přetvoření celého organismu, při částečném není organismus zcela přetvořen (například pouze jedna nebo druhá jeho tkáň).

Reprodukční klonování předpokládá, že výsledkem je celý organismus. Kromě vědeckých účelů jej lze využít k obnově vyhynulých druhů nebo k zachování vzácných druhů.

Jednou ze slibných aplikací klonování tkání je buněčná terapie v medicíně . Takové tkáně získané z kmenových buněk pacienta by mohly kompenzovat nedostatek a defekty tkání vlastního těla a nemohly by být během transplantace odmítnuty . Jedná se o tzv. terapeutické klonování.

Terapeutické klonování zahrnuje neprodukování celého organismu jako výsledek. Jeho vývoj je předem zastaven a výsledné embryonální kmenové buňky jsou použity k získání požadovaných tkání nebo jiných biologických produktů. Experimenty ukazují, že terapeutické klonování lze úspěšně použít k léčbě některých onemocnění, které byly považovány za nevyléčitelné [14] .

Klonování zvířat a vyšších rostlin

Klonování lidí

Do roku 2015 zakázalo klonování lidí zákonem asi 70 zemí. [15] Klonování psů je však v Jižní Koreji povoleno. Ruská federace přijala federální zákon č. 54-FZ ze dne 20. května 2002 "O dočasném zákazu klonování lidí."

Klonování člověka je vytvoření geneticky identické kopie člověka. Termín se běžně používá k označení umělého lidského klonování, což je reprodukce lidských buněk a tkání. To neplatí pro přirozené početí a narození jednovaječných dvojčat . Možnost klonování lidí vyvolala kontroverzi. Tyto etické obavy přiměly několik zemí k přijetí právních předpisů týkajících se klonování lidí a jeho zákonnosti. V tomto bodě vědci nemají v úmyslu pokoušet se klonovat lidi a věří, že jejich výsledky by měly podnítit širší diskusi o zákonech a předpisech, které svět potřebuje k regulaci klonování [16] .

Dva běžně diskutované typy teoretického lidského klonování jsou terapeutické klonování a reprodukční klonování. Terapeutické klonování zahrnuje klonování lidských buněk pro použití v medicíně a transplantacích a je aktivní oblastí výzkumu, ale od roku 2014 se nikde na světě v lékařské praxi nepoužívá. Zkoumají se dvě běžné metody terapeutického klonování , přenos jádra somatických buněk a v poslední době indukce pluripotentních kmenových buněk . Reprodukční klonování zahrnuje vytvoření celé klonované osoby, nikoli pouze specifických buněk nebo tkání [17] .

Postoje ke klonování ve společnosti

V roce 2007 byl Ian Wilmut , jeden z tvůrců ovce Dolly , vyznamenán britskou královnou Alžbětou II . [18] rytířským titulem .

Vznikla nová fobie, jejíž případy se nacházejí v psychiatrii. Psychiatr Viktor Yarovoy v prosinci 2008 definoval nový koncept pro takové poruchy - bionalismus , strach z klonovaných lidí, včetně jejich možné nadřazenosti ve fyzickém, morálním a duchovním vývoji [19] .

Téma klonování v kultuře a umění

Diskuse o klonování v populárních médiích často zobrazuje toto téma negativně. Článek v Time z 8. listopadu 1993 vylíčil klonování negativně a změnil Michelangelovo Stvoření Adama tak, aby zobrazoval Adama s pěti stejnými pažemi . Vydání Newsweek z 10. března 1997 také kritizovalo etiku lidského klonování a zahrnovalo grafiku zobrazující identické děti v kádinkách [21] .

Pojem klonování, konkrétně klonování člověka, zahrnuje širokou škálu sci-fi děl . Časné smyšlené zobrazení klonování je „Bokanovského proces“, který se objevuje v dystopickém románu Aldouse Huxleyho z roku 1931 Brave New World . Tento proces je aplikován na oplodněná lidská vajíčka in vitro , přimět je, aby se rozpadla na identické genetické kopie originálu [22] [23] .

Klonování lidí z částí těla je také běžné téma ve sci-fi. Klonování je obzvláště prominentní v konvencích sci-fi parodovaných v Spící Woodyho Allena, který se soustředí kolem pokusu klonovat zavražděného diktátora z jeho neživého nosu . V Doktorově příběhu z roku 2008 „ Journey's End “ dabovaná verze desátého doktora spontánně vyroste z jeho useknuté paže, která byla useknuta v boji s mečem během dřívější epizody [25] .

Klonování je vracející se téma v řadě současných sci-fi filmů, od akčních filmů jako Jurský svět (1993), Vetřelec: Vzkříšení (1997), 6. den (2000), Resident Evil Star Wars. Episode II: Attack of the Clones “ (2002) a „ The Island “ (2005), na komediích, jako je film Woodyho Allena z roku 1973 Sleeper [26] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Slovník cizích slov. - M . : Ruský jazyk , 1989. - 624 s. — ISBN 5-200-00408-8 .
  2. ↑ de Candolle, A. Zákony botanické nomenklatury přijaté Mezinárodním botanickým kongresem konaným v Paříži v srpnu 1867; spolu s Historickým úvodem a komentářem Alphonse de Candolle, přeloženo z francouzštiny  (angličtiny) . - Londýn: L. Reeve and Co., 1868. :21, 43
  3. ↑ Botanický klub Torrey: Svazky 42–45  (nespecifikováno)  // Torreya. - 1942. - T. 42-45 . - S. 133 .
  4. ↑ American Association for the Advancement of Science. Věda  (neurčité) . - Mojžíš král, 1903. - S. 502 -.
  5. ↑ Gil, Gideon . Kalifornská biotechnologie tvrdí, že naklonovala lidské embryo, ale neprodukovaly žádné kmenové buňky  (17. ledna 2008). Archivováno z originálu 7. ledna 2009. Staženo 6. listopadu 2019.
  6. ↑ 1 2 Halim, N. Rozsáhlá nová studie ukazuje abnormality u klonovaných zvířat . Massachusetts Institute of Technology (září 2002). Získáno 31. října 2011. Archivováno z originálu 16. října 2012.
  7. ↑ Plus, M. Vývoj plodu . Nlm.nih.gov. Získáno 31. října 2011. Archivováno z originálu 27. října 2011.
  8. ↑ 1 2 3 Latham, KE Časné a opožděné aspekty jaderného přeprogramování během klonování 97, 119–132. Biologie buňky. Archivováno z originálu 2. srpna 2014.
  9. ↑ Campbell KH, McWhir J., Ritchie WA, Wilmut I. Ovce klonované přenosem jádra z kultivované buněčné linie  //  Nature : journal. - 1996. - březen ( roč. 380 , č. 6569 ). - S. 64-6 . - doi : 10.1038/380064a0 . — PMID 8598906 .
  10. ↑ Shukman, David (14. ledna 2014) Klonování Číny v „průmyslovém měřítku“ Archivováno 17. srpna 2018 na Wayback Machine BBC News Science and Environment, staženo 10. dubna 2014
  11. ↑ Zastrow, Mark. Uvnitř továrny na klonování, která vytváří 500 nových zvířat denně  // New Scientist  : magazín  . - 2016. - 8. února.
  12. ↑ Samci a královny ohnivých mravenců se rozmnožují klonováním (nepřístupný odkaz) . Získáno 2. února 2022. Archivováno z originálu dne 4. dubna 2019. 
  13. ↑ Cbio.ru. Molekulární klonování Archivováno 28. září 2007 na Wayback Machine
  14. ↑ MEMBRANA | Světové novinky | Terapeutické klonování vyléčilo myši z Parkinsonovy choroby . Datum přístupu: 25. března 2008. Archivováno z originálu 4. března 2016.
  15. ↑ Jak klony šampionů a poníků proměnily hru póla . Vanity Fair (31. července 2015). Staženo 27. prosince 2015. Archivováno z originálu 20. prosince 2015.
  16. ↑ SLEDUJTE: Vědci klonují opice pomocí techniky, která vytvořila ovečku Dolly . Fox61 . fox61 (26. ledna 2018). Staženo 26. ledna 2018. Archivováno z originálu 26. ledna 2018.
  17. ↑ Kfury. Terapeutické klonování: sliby a problémy  (neurčité)  // Mcgill J Med. - 2007. - Červenec ( vol. 10 , No. 2 ). - S. 112-120 . — PMID 18523539 .
  18. ↑ http://eternalmind.ru/content/view/1435/2/  (nepřístupný odkaz)
  19. ↑ Bionalismus  – strach z klonovaných lidí Archivováno 6. dubna 2009 na Wayback Machine
  20. ↑ TIME Magazine - US Edition - Vol. 142 č.p. 19 (8. listopadu 1993). Staženo 5. listopadu 2017. Archivováno z originálu 5. listopadu 2017.
  21. ↑ Today The Sheep…  // Newsweek  :  magazín. - 1997. - 9. března.
  22. ↑ Huxley, Aldous; "Brave New World a Brave New World Revisited"; p. 19; Harper Perennial, 2005.
  23. ↑ Bhelkar, Ratnakar D. Sci-fi : Fantasy a realita  . - Atlantic Publishers & Dist, 2009. - S. 58. - ISBN 9788126910366 .
  24. ↑ Humber, James M.; Almeder, Robert. Klonování lidí  . - Springer Science & Business Media , 1998. - S. 10. - ISBN 9781592592050 .
  25. ↑ Lewis, Courtland; Smithka, Paula. Co je kontinuita bez vytrvalosti? // Doctor Who and Philosophy: Bigger on the Inside  (anglicky) . - Otevřený soud , 2010. - S. 32-33. — ISBN 9780812697254 .
  26. ↑ pravidla planktonu. Spáč (1973) . IMDb (17. prosince 1973). Získáno 3. května 2015. Archivováno z originálu 1. října 2020.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Klonování