Clonarea (biologie)

Clonarea (din alt grecesc κλών  „ram, lăstar, urmaș” [1] ) în biologie  este apariția în mod natural sau obținerea mai multor organisme identice genetic prin reproducere asexuată (inclusiv vegetativă ) sau partenogeneză . Termenul „clonare” în același sens este adesea folosit în legătură cu celulele organismelor multicelulare .. Clonarea se mai numește și obținerea mai multor copii identice ale moleculelor ereditare (clonarea moleculară). În cele din urmă, clonarea este adesea denumită și metode biotehnologice utilizate pentru a obține în mod artificial clone de organisme, celule sau molecule.

Un grup de organisme sau celule identice genetic este o clonă . Clonarea umană este interzisă. Se ridică îngrijorări cu privire la procentul mare de eșecuri de clonare, care poate duce la inferioritatea persoanelor clonate (un exemplu este dezvoltarea unui embrion în timpul blastulării).

Istoria termenului

Termenul de clonare a venit în rusă din engleză ( clone , cloning ).

Inițial, cuvântul clonă ( clonare în engleză  din altă greacă κλών  - „cremură, lăstar, urmaș”) a început să fie folosit pentru un grup de plante (de exemplu, pomi fructiferi) obținute de la o plantă producătoare într-un mod vegetativ (nu sămânță). . Aceste plante descendente au repetat exact calitățile progenitorului lor și au servit drept bază pentru reproducerea unui nou soi (dacă proprietățile lor erau utile pentru grădinărit). Mai târziu , nu numai întregul grup, ci și fiecare plantă individuală din ea (cu excepția primei) a fost numită clonă , iar producția unor astfel de descendenți a fost numită clonare [2] [3] [4] .

Clonarea celulelor

Clonarea celulelor stem

Transferul nuclear al celulelor somatice, cunoscut sub numele de SCNT, poate fi folosit și pentru a crea embrioni în scopuri de cercetare sau terapeutice. Scopul cel mai probabil pentru aceasta este obținerea de embrioni pentru a fi utilizați în cercetarea celulelor stem . Acest proces se mai numește „clonare de cercetare” sau „clonare terapeutică”. Scopul nu este de a crea oameni clonați (așa-numita „clonare reproductivă”), ci de a colecta celule stem care pot fi folosite pentru a studia dezvoltarea umană și, eventual, a trata boli. Deși a fost creat un blastocist uman clonal, liniile de celule stem nu au fost încă izolate dintr-o sursă clonală [5] .

Clonarea terapeutică se realizează prin crearea de celule stem embrionare în speranța de a trata boli precum diabetul și boala Alzheimer . Procesul începe cu îndepărtarea nucleului (conținând ADN-ul ) din ou și introducerea nucleului din celula adultă pentru clonare [6] . În cazul unei persoane cu boala Alzheimer, un nucleu din celula pielii acelui pacient este plasat într-un ou gol. Celula reprogramată începe să se dezvolte într-un embrion deoarece oul reacţionează cu nucleul transferat. Embrionul va deveni genetic identic cu pacientul [6] . Embrionul va forma apoi un blastocist , care poate deveni orice celulă din organism [7] .

Motivul pentru care SCNT este folosit pentru clonare este că celulele somatice pot fi ușor obținute și cultivate în laborator. Acest proces poate adăuga sau elimina genomi specifici animalelor de fermă . Punctul cheie de reținut este că clonarea se realizează atunci când ovocitul își păstrează funcțiile normale și, în loc să folosească sperma și genomul ovulului pentru a se replica, ovocitul este introdus în nucleul celulei somatice a donatorului. Ovocitul va reacționa la nucleul celulelor somatice în același mod ca și la spermatozoizi [8] .

Procesul de clonare a unui anumit animal de fermă folosind SCNT este relativ același pentru toate animalele. Primul pas este colectarea celulelor somatice de la animalul care urmează să fie clonat. Celulele somatice pot fi folosite imediat sau depozitate în laborator pentru utilizare ulterioară. Cea mai dificilă parte a SCNT este îndepărtarea ADN-ului matern din ovocitul metafaza II. Odată făcut acest lucru, nucleul somatic poate fi introdus în citoplasma oului. Aceasta creează un embrion cu o singură celulă . Apoi celulele somatice grupate și citoplasma oului sunt injectate într-un curent electric. Această energie va permite embrionului clonat să înceapă dezvoltarea. Embrionii dezvoltați cu succes sunt apoi plasați într-o mamă surogat, cum ar fi o vacă sau o oaie în cazul animalelor de fermă [8] .

SCNT este considerată o metodă bună de producere a animalelor de fermă pentru consum uman. A clonat cu succes oi, vite, capre și porci. Un alt avantaj este că SCNT este văzută ca o soluție la problema clonării speciilor pe cale de dispariție care sunt pe cale de dispariție [8] . Cu toate acestea, stresurile care apar atât în ​​ovul cât și în nucleul injectat pot fi enorme, ducând la pierderi mari de celule în studiile timpurii. De exemplu, oaia clonată Dolly s-a născut după ce au fost folosite 277 de ouă pentru SCNT, care a creat 29 de embrioni viabili. Doar trei dintre acești embrioni au supraviețuit până la naștere și doar unul a supraviețuit până la vârsta adultă [9] . Deoarece procedura nu putea fi automatizată și trebuia făcută manual la microscop , SCNT a consumat foarte mult resurse. Biochimia implicată în reprogramarea nucleului celulei somatice diferențiate și activarea oului primitor a fost, de asemenea, departe de a fi înțeleasă. Cu toate acestea, până în 2014, cercetătorii raportau șapte până la opt din zece șanse de clonare [10] , iar în 2016 s-a raportat că compania coreeană Sooam Biotech producea 500 de embrioni clonați pe zi [11] .

Clonarea naturală (în natură) în organisme complexe

Clonarea este larg răspândită în natură în diferite organisme. La plante, clonarea naturală are loc prin diferite moduri de înmulțire vegetativă . La animale, clonarea are loc în partenogeneza ameiotică și în diferite forme de poliembrionare . Astfel, printre vertebrate sunt cunoscute specii de șopârle cu reproducere clonală constând doar din femele partenogenetice. La om, clonele naturale sunt gemeni monozigoți . La unele specii de armadillo , se nasc în mod normal patru până la nouă gemeni monozigoți. Reproducerea clonală este larg răspândită printre crustacee și insecte. O variantă unică a clonării naturale a fost descoperită recent la furnici  - furnica mică de foc (Wasmannia auropunctata) [12] , dintre care masculi și femele sunt clonați independent, astfel încât pool-urile de gene ale celor două sexe să nu se amestece. La această specie, indivizii care lucrează se dezvoltă din ouă fertilizate, iar mătcile din ouă diploide nefertilizate. În unele ouă fertilizate de masculi, toți cromozomii mamei sunt distruși, iar masculii se dezvoltă din astfel de ouă haploide.

Clonarea moleculară

Clonarea moleculară ( ing.  Clonarea moleculară, Clonarea genelor ) - clonarea moleculelor de ADN (inclusiv gene, fragmente de gene, seturi de gene, secvențe de ADN care nu conțin gene), cu alte cuvinte - producerea unui număr mare de molecule de ADN identice folosind organisme vii. Datorită descoperirilor biologice fundamentale din secolele XIX-XX, și anume: descoperirea structurii celulare a țesuturilor, descoperirea structurii nucleului celular, cromozomilor , ADN-ului , genelor , ceea ce se numește acum clonarea moleculară a devenit posibil . Aceasta este o tehnologie pentru clonarea celor mai mici obiecte biologice - molecule de ADN , părțile lor și chiar gene individuale . Pentru clonarea moleculară, ADN-ul (modificat de obicei într-un fel sau altul) este introdus într- un vector (de exemplu, o plasmidă bacteriană sau un genom de bacteriofag ). În reproducere, bacteriile și fagii multiplică cantitatea de ADN introdus, păstrându-i exact structura. Pentru a izola apoi o cantitate mare de astfel de ADN, este necesar să se separe bacteriile sau fagii care îl conțin de toate celelalte, pentru care se folosește clonarea, adică izolarea și reproducerea unei clone bacteriene sau fagice care conține moleculele de ADN necesare. Pentru a facilita selecția clonelor bacteriene, o genă de rezistență la un antibiotic, cel mai adesea ampicilină, este introdusă de obicei în plasmide, în prezența cărora mor toate bacteriile care nu au plasmida clonată. O astfel de clonare este necesară pentru studiul moleculelor biologice, identificarea lor, rezolvarea problemelor clonării tisulare etc. [13]

Clonarea organismelor pluricelulare

Cea mai mare atenție a oamenilor de știință și a publicului este atrasă de clonarea organismelor multicelulare , care a devenit posibilă datorită succesului ingineriei genetice . Prin crearea unor condiții speciale și interferând cu structura nucleului celular , specialiștii îl forțează să se dezvolte în țesutul dorit sau chiar în întregul organism . În principiu, este posibil să se reproducă chiar și un organism mort, cu condiția ca materialul său genetic să fie păstrat .

Există clonări complete (reproductive) și parțiale ale organismelor . Cu unul complet, întregul organism este recreat, în timp ce cu unul parțial, organismul nu este complet recreat (de exemplu, doar unul sau altul dintre țesuturile sale).

Clonarea reproductivă presupune că rezultatul este un întreg organism. Pe lângă scopuri științifice, poate fi folosit pentru a restaura specii dispărute sau pentru a conserva specii rare .

Una dintre aplicațiile promițătoare ale clonării tisulare este terapia celulară în medicină . Astfel de țesuturi, obținute din celulele stem ale pacientului , ar putea compensa lipsa și defectele țesuturilor proprii ale corpului și nu pot fi respinse în timpul transplantului . Aceasta este așa-numita clonare terapeutică .

Clonarea terapeutică implică neproducerea intenționată a unui întreg organism ca rezultat. Dezvoltarea sa este oprită în avans , iar celulele stem embrionare rezultate sunt folosite pentru a obține țesuturile dorite sau alte produse biologice. Experimentele arată că clonarea terapeutică poate fi folosită cu succes pentru a trata unele boli care erau considerate incurabile [14] .

Clonarea animalelor și a plantelor superioare

Clonarea umană

Până în 2015, aproximativ 70 de țări au interzis prin lege clonarea umană. [15] Cu toate acestea, clonarea câinilor este permisă în Coreea de Sud. Federația Rusă a adoptat legea federală nr. 54-FZ din 20 mai 2002 „Cu privire la interzicerea temporară a clonării umane”.

Clonarea umană este crearea unei copii identice genetic a unui om. Termenul este folosit în mod obișnuit pentru a se referi la clonarea umană artificială, care este reproducerea celulelor și țesuturilor umane. Acest lucru nu se aplică conceptului natural și nașterii de gemeni identici . Posibilitatea clonării umane a stârnit controverse. Aceste preocupări etice au determinat mai multe țări să adopte legislație privind clonarea umană și legalitatea acesteia. În acest moment, oamenii de știință nu au nicio intenție de a încerca să cloneze oameni și cred că rezultatele lor ar trebui să declanșeze o discuție mai largă despre legile și reglementările de care lumea are nevoie pentru a reglementa clonarea [16] .

Cele două tipuri de clonare umană teoretică discutate în mod obișnuit sunt clonarea terapeutică și clonarea reproductivă. Clonarea terapeutică presupune clonarea celulelor umane pentru utilizare în medicină și transplant și este un domeniu activ de cercetare, dar nu este folosit nicăieri în lume în practica medicală, începând cu 2014. Sunt investigate două metode comune de clonare terapeutică , transferul nuclear al celulelor somatice și, mai recent, inducerea celulelor stem pluripotente . Clonarea reproductivă implică crearea unei întregi persoane clonate, nu doar anumite celule sau țesuturi [17] .

Atitudini față de clonare în societate

În 2007, Ian Wilmut , unul dintre creatorii lui Dolly the Sheep , a primit titlul de cavaler de către Regina Elisabeta a II -a a Marii Britanii [18] .

S-a format o nouă fobie, ale cărei cazuri se găsesc în psihiatrie. Psihiatrul Viktor Yarovoy în decembrie 2008 a definit un nou concept pentru astfel de tulburări - bialism , frica de oameni clonați, inclusiv posibila lor superioritate în dezvoltarea fizică, morală și spirituală [19] .

Tema clonării în cultură și artă

Discuția despre clonarea în mass-media populară prezintă adesea subiectul în mod negativ. Un articol din 8 noiembrie 1993 din Time a descris clonarea în mod negativ, modificând Creația lui Adam a lui Michelangelo pentru a- l înfățișa pe Adam cu cinci brațe identice . Numărul din 10 martie 1997 a revistei Newsweek a criticat, de asemenea, etica clonării umane și a inclus un grafic care arată copii identici în pahare [21] .

Conceptul de clonare, în special clonarea umană, include o gamă largă de lucrări științifico-fantastice . O reprezentare fictivă timpurie a clonării este „Procesul lui Bokanovsky”, care apare în romanul distopic al lui Aldous Huxley din 1931 , „ Lumea nouă curajoasă” . Acest proces este aplicat ovulelor umane fertilizate in vitro , determinându-le să se descompună în copii genetice identice ale originalului [22] [23] .

Clonarea oamenilor din părți ale corpului este, de asemenea, o temă comună în science fiction. Clonarea este deosebit de importantă în convențiile științifico-fantastice parodiate în Sleeper a lui Woody Allen, care se concentrează pe o încercare de a clona un dictator ucis din nasul său fără viață . În povestea Doctorului din 2008 „ Sfârșitul călătoriei ”, o versiune dublată a celui de-al zecelea doctor crește spontan din brațul lui tăiat, care a fost tăiat într-o luptă cu sabia în timpul unui episod anterior [25] .

Clonarea este o temă recurentă într-o serie de filme științifico-fantastice contemporane, variind de la filme de acțiune precum Jurassic World (1993), Alien: Resurrection (1997), 6th Day (2000), Resident Evil Star Wars. Episodul II: Attack of the Clones (2002) și „ The Island ” (2005), pe comedii precum filmul lui Woody Allen din 1973 , Sleeper [26] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Dicționar de cuvinte străine. - M . : Limba rusă , 1989. - 624 p. — ISBN 5-200-00408-8 .
  2. ↑ de Candolle, A. Laws of Botanical Nomenclature adoptate de Congresul Internațional de Botanică ținut la Paris în august 1867; împreună cu o introducere istorică și un comentariu de Alphonse de Candolle, tradus din franceză  (engleză) . - Londra: L. Reeve and Co., 1868. :21, 43
  3. ↑ Torrey Botanical Club: Volumele 42–45  (nespecificat)  // Torreya. - 1942. - T. 42-45 . - S. 133 .
  4. ↑ Asociația Americană pentru Avansarea Științei. Știință  (nedefinită) . - Regele Moise, 1903. - S. 502 -.
  5. ↑ Gil, Gideon . California Biotech spune că a clonat un embrion uman, dar nu s-au produs celule stem  (17 ianuarie 2008). Arhivat din original pe 7 ianuarie 2009. Preluat la 6 noiembrie 2019.
  6. ↑ 1 2 Halim, N. Un nou studiu amplu arată anomalii la animalele clonate . Massachusetts Institute of Technology (septembrie 2002). Consultat la 31 octombrie 2011. Arhivat din original pe 16 octombrie 2012.
  7. ↑ Plus, M. Dezvoltarea fetală . Nlm.nih.gov. Consultat la 31 octombrie 2011. Arhivat din original pe 27 octombrie 2011.
  8. ↑ 1 2 3 Latham, KE Aspecte timpurii și întârziate ale reprogramarii nucleare în timpul clonării 97, 119–132. Biologia celulei. Arhivat din original pe 2 august 2014.
  9. ↑ Campbell KH, McWhir J., Ritchie WA, Wilmut I. Ovine clonate prin transfer nuclear dintr-o linie celulară cultivată  //  Nature : journal. - 1996. - Martie ( vol. 380 , nr. 6569 ). - P. 64-6 . - doi : 10.1038/380064a0 . — PMID 8598906 .
  10. ↑ Shukman, David (14 ianuarie 2014) China cloning on an industrial scale Arhivat la 17 august 2018 la Wayback Machine BBC News Science and Environment, preluat la 10 aprilie 2014
  11. ↑ Zastrow, Mark. În interiorul fabricii de clonare care creează 500 de animale noi pe zi  // New Scientist  : revistă  . - 2016. - 8 februarie.
  12. ↑ Masculii și matcile furnici de foc se reproduc prin clonare (link inaccesibil) . Preluat la 2 februarie 2022. Arhivat din original la 4 aprilie 2019. 
  13. ↑ Cbio.ru.Clonarea moleculară Arhivat 28 septembrie 2007 la Wayback Machine
  14. ↑ MEMBRANA | Știri mondiale | Clonarea terapeutică a vindecat șoarecii de boala Parkinson . Data accesului: 25 martie 2008. Arhivat din original pe 4 martie 2016.
  15. ↑ Cum au transformat clonele Champion-Pony jocul de polo . Vanity Fair (31 iulie 2015). Consultat la 27 decembrie 2015. Arhivat din original pe 20 decembrie 2015.
  16. ↑ VEZI: Oamenii de știință clonează maimuțe folosind tehnica care a creat oaia Dolly . Fox61 . fox61 (26 ianuarie 2018). Preluat la 26 ianuarie 2018. Arhivat din original la 26 ianuarie 2018.
  17. ↑ Kfoury. Clonarea terapeutică: promisiuni și probleme  (nedefinite)  // Mcgill J Med. - 2007. - iulie ( vol. 10 , nr. 2 ). - S. 112-120 . — PMID 18523539 .
  18. ↑ http://eternalmind.ru/content/view/1435/2/  (link inaccesibil)
  19. ↑ Bionalism  - frica de oamenii clonati Arhivat 6 aprilie 2009 la Wayback Machine
  20. ↑ TIME Magazine - Ediția SUA - Vol. 142 nr. 19 (8 noiembrie 1993). Consultat la 5 noiembrie 2017. Arhivat din original pe 5 noiembrie 2017.
  21. ↑ Today The Sheep...  // Newsweek  :  revistă. - 1997. - 9 martie.
  22. ↑ Huxley, Aldous; „Brave New World și Brave New World Revisited”; p. 19; Harper Perennial, 2005.
  23. ↑ Bhelkar, Ratnakar D. Science Fiction : Fantasy and Reality  . - Atlantic Publishers & Dist, 2009. - P. 58. - ISBN 9788126910366 .
  24. ↑ Humber, James M.; Almeder, Robert. Clonarea umană  . - Springer Science & Business Media , 1998. - P. 10. - ISBN 9781592592050 .
  25. ↑ Lewis, Courtland; Smithka, Paula. Ce este continuitatea fără persistență? // Doctor Who și Philosophy: Bigger on the Inside  (engleză) . - Sedința publică , 2010. - P. 32-33. — ISBN 9780812697254 .
  26. ↑ planctonrules. Sleeper (1973) . IMDb (17 decembrie 1973). Preluat la 3 mai 2015. Arhivat din original la 1 octombrie 2020.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
 Clonarea