Spadkobiercy Dolly

Starym, indiańskim obyczajem, praktykowanym w naszym piśmie, żeby nie było, że nic nie robimy, albo że się nie znamy całkiem (bo się nie znamy tylko trochę), i do tego doskonałego artykułu dołożymy coś od redakcji. Ale tym razem to coś na samym końcu.

Pojawił się ostatnio w kinach nowy film science-fiction, pod tytułem „Wyspa”. Pomysł stary jak sam gatunek – antyutopia z udziałem klonów ludzkich hodowanych na części zamienne. Zanim podniosą się głosy, że psuję zabawę, wyjaśnię, że fabuła jest wyłożona jak kawa na ławę już w trailerze. Nie wiadomo, czy to taka sprytna technika marketingowa – najchętniej słuchamy piosenek, które znamy – ale mniejsza z tym. Grunt, że znów powraca temat klonowania ludzi. W najstarszej znanej konwencji – źli bogacze zlecają bluźnierczą usługę złym naukowcom, a dobre klony się buntują.

A to wszystko w epoce, w której rzeczywiście udało się już sklonować kilka gatunków ssaków, w tym słynną owieczkę Dolly. Można z czystym sumieniem zadać pytanie – czy scenariusz rodem z „Wyspy” jest choćby w niewielkim stopniu prawdopodobny? Mieć własnego klona – jakież to wygodne! Jeśli doszczętnie zużyliśmy sobie wątrobę, zawsze w odwodzie jest zapasowa. Jeśli nie mamy ochoty iść na jakieś nudne biznesowe party, możemy wystawić sobowtóra. Wreszcie, uprawianie polityki pospołu z kopią samego siebie jest taktyką gwarantującą sukcesy. W końcu co dwie głowy, to nie jedna. A przecież nie wszystkich natura obdarowała naturalnym duplikatem w postaci bliźniaka.

Żarty żartami, a przecież w lutym mija już dziewięć lat, odkąd zespół badawczy doktora Iana Wilmuta z Roslin Institute w Edynburgu opublikował wyniki pierwszej udanej próby sklonowania dorosłego ssaka. W świecie współczesnej nauki to cała epoka. Można więc pokusić się o podsumowanie kilku owocnych lat badań.

Otwiera się puszka Pandory

Zanim ukazano światu słynną owieczkę, naukowcy byli przekonani, że sklonowanie dorosłego zwierzęcia jest niemożliwe. Embriony klonowano już od lat osiemdziesiątych. Przeprowadzano doświadczenia, w których dzielono ssacze zarodki na kilka części i każda z nich rozwijała się w zdrowe zwierzę.

Dokonywano też udanych prób, w których używano komórek pobranych z zarodka w bardzo wczesnej fazie rozwoju, po kilku pierwszych podziałach. W tym celu jądro komórki zarodkowej umieszczano w sztucznie pozbawionej jądra komórce jajowej (oocycie), pochodzącej od zwierzęcia tego samego gatunku. W efekcie rozwijał się organizm będący niemal identyczną kopią genetyczną wyjściowego zarodka (o tym „niemal” wspomnę jeszcze później).

Komórki zarodkowe są totipotencjalne – czyli potencjalnie mogą rozwinąć się w dowolną tkankę. Dla odmiany, komórki pochodzące z dorosłych zwierząt nie dzielą się tak szybko, jak zarodkowe, a poza tym są już mniej lub bardziej zróżnicowane, czyli wyspecjalizowane. Komórki szpiku produkują różne odmiany krwinek, ale w normalnych warunkach nie mogą przekształcić się w fibroblasty (komórki tkanki łącznej). Z kolei fibroblasty, dzieląc się, pozostają fibroblastami. W niektórych przypadkach komórki są tak skrajnie wyspecjalizowane, że nie dzielą się w ogóle – jak na przykład dojrzałe neurony.

Kolejne próby z wykorzystaniem jak najmniej zróżnicowanych i jak najszybciej dzielących się komórek dorosłych zwierząt zakończyły się fiaskiem. Powszechnie uznano, że jądra komórkowe w trakcie różnicowania bezpowrotnie tracą właściwości odtworzenia całego organizmu. Klonowanie ssaków nadal było domeną science-fiction.

Tymczasem Ian Wilmut powtórzył eksperyment, zabierając się do niego w nieco inny sposób. A może dzielące się komórki to nie jest taki dobry pomysł? Może łatwiej przeprogramować te, które znajdują się w stanie uśpienia?

Użyto komórek zróżnicowanych, pochodzących z owczego wymienia. Dodatkowo, podhodowano je in vitro w głodowych warunkach, aż weszły w fazę uśpienia. Już wcześniej grupa Iana Wilmuta stosowała tę metodę dla komórek embrionalnych, uzyskując dwie żywe owce – Megan i Morag.

Tym razem doświadczenie również zakończyło się sukcesem.

Eksperyment nie był łatwy. Aby słynna owieczka przyszła na świat, trzeba było przeszczepić jądra komórkowe aż dwustu siedemdziesięciu siedmiu oocytom pozbawionym własnego jądra. Tylko dwadzieścia dziewięć z nich rozpoczęło rozwój zarodkowy. Kilkukomórkowe zarodki umieszczono w macicach trzynastu matek zastępczych. Urodziła się tylko jedna Dolly.

Nie wszyscy wiedzą o tym, że równolegle przeprowadzono klonowanie z użyciem komórek pochodzących z dziewięciodniowego owczego zarodka oraz dwudziestosześciodniowego płodu. Siedem małych owieczek, które urodziły się w wyniku eksperymentów, nie zyskało takiej sławy jak Dolly. Jedna z nich zdechła w kilka minut po narodzinach. Jak się później okazało, takie wypadki są bardzo częste wśród klonów.

Wskutek zastosowanej metody, Dolly nie była w stu procentach kopią genetyczną dawczyni jądra komórkowego. Od dawczyni komórki jajowej otrzymała bowiem znajdujące się w cytoplazmie mitochondria – małe organella odpowiedzialne za produkcję energii. Posiadają one własny, niewielki genom. Różnice w obrębie gatunku są jednak niewielkie, a ich konsekwencje – dość subtelne, o ile geny nie zawierają błędów.

W mediach zapanowała istna dollymania; wszystkie szanujące się czasopisma publikowały zdjęcie sympatycznej białej owieczki razem ze swoją zastępczą matką. Sklonowana owieczka należała do odmiany o białym pysku, podczas gdy matka zastępcza miała pyszczek czarny – co stanowiło dowód na to, że Dolly nie mogła być jej naturalnym potomkiem. Nie brakowało jednak takich, którzy kwestionowali sukces zespołu doktora Wilmuta, wytykając pewne nieścisłości w procedurze oraz twierdząc, że narodziny Dolly były tylko efektem szczęśliwego przypadku.

„Mysiula urodziła trzynaście młodych w kratkę czarno-białą. Mogę wam dać po parce.” – prof T. Alent

Nie trzeba było jednak czekać długo, aby inne zespoły podążyły raz przetartym szlakiem. Już rok później zespół doktora Ryuzo Yanagimachi z Uniwersytetu w Honolulu zaprezentował kolejne klony dorosłych zwierząt, tym razem myszy. Procedura różniła się kilkoma szczegółami od tej, którą zastosowano w Roslin Institute. Jądra komórkowe pobrano z komórek pochodzących z jajnika (ale nie oocytów). Poza tym, aby wszystko było jasne, dawcami jąder komórkowych zostały myszki o barwie kawy z mlekiem, dawcami oocytów – myszki czarne, natomiast matkami zastępczymi – myszki albinotyczne.

Zwierzątka klonowano z iście japońską pieczołowitością; pomimo niskiego odsetka żywych urodzeń (około 2,5%!) uzyskano kilkadziesiąt żywych myszy. Siedem gryzoni było nawet klonami klonów! Na swoim seminarium profesor Yanagimachi pokazywał publiczności myszki ze wszystkich trzech szczepów.

Przez jakiś czas jeszcze mogło się wydawać, że mamy do czynienia z historią prosto z „Seksmisji”. Otóż wszystkie sklonowane zwierzęta były samicami. O ile komórki pobrane z jajnika sprawdzały się dobrze, o tyle ich odpowiedniki pochodzące z jąder zawiodły badaczy. Zespół doktora Yanagimachi pracował jednak wytrwale i już w 1999 roku sklonowano myszkę – samczyka, używając do tego celu jąder komórkowych pochodzących z... koniuszka ogona.

Tym pierwszym próbom towarzyszyło wielkie zainteresowanie mediów oraz entuzjazm naukowców. Prognozowano, że sklonowanie istoty ludzkiej jest kwestią zaledwie kilku lat. Drażliwą tematykę klonowania ludzi podjęli w mediach etycy oraz autorytety religijne. Powstawały fantastyczne wizje produkcji dzieci – kopii jednego ze swoich rodziców albo zmarłego rodzeństwa. Tymczasem hodowcy zacierali ręce na myśl o klonowaniu najlepszych koni wyścigowych, rasowych psów czy też doskonałego bydła. Genetycy mieli nadzieję na powielanie zwierząt modelowych, które wykazują objawy chorób genetycznych powszechnych u ludzi. Biotechnolodzy liczyli na klonowanie zwierząt transgenicznych – jak już wspomniano, produkujących mleko zawierające lekarstwa albo takich, które w wyniku modyfikacji genetycznej nadają się do przeszczepiania ludziom narządów (prawdę mówiąc, ta technika do dziś jest w zalążku). Ekolodzy marzyli o ratowaniu gatunków zagrożonych wyginięciem. Tymczasem...

Wyszło szydło z worka

Okazało się, że liczne klony zdychają zaraz po narodzinach, niekiedy bez żadnych widocznych powodów. Niektóre są znacznie przerośnięte. Inne mają powiększone serce, wątrobę lub inne narządy wewnętrzne. Nawet te, które wyglądają normalnie, w miarę dorastania często stają się chorobliwie otyłe. Ten problem nie ominął także Dolly, która ze słodkiej, małej owieczki wyrosła na dużą owcę o słusznej tuszy. Z czasem okazało się jeszcze, że cierpi ona na artretyzm oraz łagodny nowotwór płuc – powszechne choroby wieku podeszłego u owiec. Dolly była nieco za młoda na takie dolegliwości.

Naukowcy zbadali biologiczny wiek Dolly. W tym celu zmierzono długość jej telomerów. Struktury te znajdują na końcach chromosomów i skracają się z każdym podziałem, a kiedy stają się zbyt krótkie, komórki przestają się dzielić i obumierają lub stają się podatne na nowotworzenie. W gametach długość telomerów jest „resetowana”, tak więc każdy rodzi się z ich odpowiednim zapasem. Tymczasem telomery słynnej owieczki były krótsze od telomerów jej rówieśniczek. Czy jej problemy zdrowotne wynikały właśnie z tego powodu?

Nie wiadomo. Niezmordowany zespół doktora Yanagimachi dowiódł, że nawet pozornie normalne mysie klony wykazują szereg anomalii, możliwych do wykrycia dopiero z pomocą technik biologii molekularnej. Okazało się, że wcale nie jest tak łatwo oszukać precyzyjnie kontrolowane programowanie genomu, jakie odbywa się w początkowych fazach rozwoju zarodkowego.

Kolejne zespoły obwieszczały przyjście na świat sklonowanych cieląt, kóz oraz świń. Odsetek żywych urodzeń w stosunku do liczby oocytów z przeszczepionymi jądrami komórkowymi w każdym wypadku oscylował wokół 1%. Nikomu nie udało się znacząco podnieść skuteczności procesu. Niektóre grupy poniosły fiasko – i te nie opublikowały swoich wyników, tak więc rzeczywista wydajność klonowania była nawet niższa niż jeden procent. Wiele klonów zdychało po narodzeniu, albo cierpiało na opisane powyżej zaburzenia.

Te odkrycia sprawiły, że klonowanie ludzi dostało czerwoną kartkę nawet u najbardziej entuzjastycznie nastawionych naukowców. Sekta Raelian próbowała wywołać w tej kwestii trochę szumu – jej guru twierdził, że sklonował człowieka, ale nie miał na to żadnych dowodów, więc sprawa zgasła śmiercią naturalną. Koreański zespół dumnie obwieścił sklonowanie ludzkiego zarodka, eksperyment zakończono jednak na etapie czterech komórek. Nie było więc w tym niczego imponującego, zważywszy, że wyhodowanie sklonowanego zarodka nie jest wyjątkowo trudne – problemy zaczynają piętrzyć się dopiero na późniejszych etapach. Tym niemniej, gazety znów miały o czym pisać.

Obecnie zainteresowanie mediów nieco zblakło. Czy słusznie? Jak wygląda przyszłość klonowania? Czy aby na pewno...

Góra urodziła mysz?

Klonowanie zwierząt nie spełniło oczekiwanych nadziei. Nadal jest to zbyt droga metoda dla hodowców i zbyt mało skuteczna dla genetyków. Pojawiają się kolejne doniesienia o nowych sklonowanych gatunkach – najnowsze sukcesy w tej dziedzinie to psy (bardzo trudne ze względu na problemy z pozyskaniem dojrzałych oocytów) oraz afrykańskie dzikie koty. To ostatnie osiągnięcie jest godne uwagi – klonowanie gatunków zagrożonych ma przyszłość, zważywszy że mimo problemów ze zdrowiem dorosłe klony są płodne i mają normalne potomstwo. Dolly została w sumie matką sześciu zdrowych owieczek.

Inne sklonowane zwierzęta to między innymi: szczury, koty, króliki, muły, konie oraz gaur (rzadki azjatycki gatunek, zwany też indyjskim bizonem). Ten ostatni zdechł zaraz po urodzeniu, jednak naukowcy odpowiedzialni za eksperyment są pewni, że pełen sukces to tylko kwestia czasu. Cóż, aby go osiągnąć, będą musieli pracować z japońskim samozaparciem...

Jest też znakomita wiadomość dla multimilionerów – ruszyła amerykańska firma, klonująca na zamówienie zwierzęta domowe. Jeśli życie naszego ukochanego Puszka albo Burka zbliża się ku końcowi, najwyższa pora zamrozić fragment jego tkanki w banku. Jak do tej pory sklonować można tylko koty, za jedyne 32 tysiące dolarów od egzemplarza (promocja...!). Do dziś otrzymano pięć kotków, w tym dwa już w ramach usługi komercyjnej. Zważywszy postęp nauki, wkrótce do oferty zostaną dołączone psy.

Nie sposób przecenić olbrzymiej wiedzy o wczesnym rozwoju zarodkowym ssaków, jaką uzyskano dzięki badaniom nad klonowaniem. Te same mechanizmy, które decydują o programowaniu jądra komórkowego mają też istotne znaczenie w procesach nowotworowych. Dodatkowa cegiełka, którą dołożono do gmachu wiedzy o tych mechanizmach może być w rzeczywistości najważniejszym spadkiem po Dolly.

Należy w tym momencie wspomnieć także o innej możliwości – klonowaniu terapeutycznym. Wyobraźnia podsuwa makabryczne wizje przeszczepiania wątroby od młodszej wersji samego siebie, ale scenariusz rodem z „Wyspy” raczej nam nie grozi. Uczeni proponują natomiast wykorzystywanie kilkukomórkowych zarodków ludzkich po to, aby uzyskiwać z nich embrionalne komórki macierzyste. Ponieważ mają one potencjał przekształcenia się w dowolną tkankę, mogłyby regenerować narządy uszkodzone w wyniku chorób lub wypadków. Dla wielu osób jest to metoda wątpliwa etycznie, toteż naukowcy poszukują alternatywnych metod pozyskiwania komórek macierzystych.

Ale to już zupełnie inna historia.

No i to od redakcji:

Sednem awantury wokół klonowania było to, że otrzymujemy idealną kopię osobnika. W domyśle, gdy chodziło o sklonowanie ukochanego Burka czy Miciusia, to było TO SAMO zwierzę. Także sklonowany człowiek byłby na przykład drugim Cebulą, nie tylko podobnym do pierwszego, ale byłby nim. Od takiej perspektywy włos się na głowie faktycznie jeży. Na szczęście mateczka Natura załatwiła problem za nas. Klon, owszem, ma sporo cech dawcy, ale nie ma najmniejszych wątpliwości, że się od niego różni. Cebula wyhodowany z Cebuli, nawet gdyby się coś takiego udało, to zwyczajnie inny człowiek. Osobny byt, który całkowicie różni się zawartością rozumu, co innego pamięta przecież, ale na dodatek nawet nie musi być do oryginalnego Cebuli podobny. Może mieć zupełnie innego nochala, kolor włosów, wagę, zwyczaje, o temperamencie nie wspominając. Sęk w tym, że oczywiście, o czym skądinąd właściwie doskonale wiadomo, o tym, co wyrośnie, decyduje nie tylko DNA, lecz historia zarodka oraz całego rozwoju. Jak się wydaje w początkowym okresie życia na wynik wpływ mają tak drobne wahania np. stężenia pewnych substancji (albo gradientów stężenia), że o wykonaniu wiernej kopii mowy nie ma. Po ludzku mówiąc, wyszło na to, że sprawdziliśmy, iż dla ssaków możliwa jest także inna, kiepska, metoda rozmnażania. Do tego zupełnie bez przyjemności.