Klonowanie. Myszy

03-09-1997. Kolekcja ssaków wyklonowanych z dorosłej, w pełni wykształconej komórki wzrosła o 22 myszy. Myszki są płci żeńskiej, przyszły na świat przez cesarskie cięcie. Są zdrowe i płodne. Kilka z nich doczekało się potomstwa i już niebawem zostaną babciami.

Był to sukces na raty; pierwsza mysz urodziła się 3 października 1997 r. i otrzymała imię Cumulina. Pozostałe są o kilka tygodni młodsze.

Mysz ważniejsza od krowy?

Dosłownie kilkanaście dni temu informowaliśmy o sklonowaniu jałówki. A jednak według uczonych to właśnie sklonowanie myszy jest większym sukcesem. Dlaczego? Z co najmniej kilku powodów:

* bo technikę klonowania łatwiej doskonalić na małych, szybko rozmnażających się zwierzętach,

* bo prowadząc doświadczenia na sklonowanych myszach, łatwiej będzie poznać mechanizmy biologii rozwoju i różnicowania komórek,

* bo pomimo wielu prób nie udawało się sklonować myszy podobną metodą co Dolly. Część naukowców zwątpiła nawet, że kiedykolwiek się to uda,

* bo w ten sposób uczeni postawili kropkę nad i. Od dzisiaj nikt nie będzie miał wątpliwości, że klonowanie ssaków z dorosłych komórek jest możliwe. Zdaniem niektórych niebawem należy spodziewać się całej lawiny prac dotyczących sklonowania zwierząt hodowlanych, w tym też takich, które produkują związki potrzebne medycynie: hormon wzrostu, alfa-interferon i in.

Jakby tego było mało, w tym samym numerze "Nature" ukazują się dwie inne prace dotyczące klonowania. Jedna z nich sygnowana jest przez Iana Wilmuta - "ojca" Dolly. Z obu wynika to samo: Dolly rzeczywiście pochodzi z dorosłej, w pełni zróżnicowanej komórki, co - przypomnijmy - budziło spore wątpliwości wśród niektórych uczonych.

Kłopotliwe myszy

Mało kto na świecie zna się lepiej na rozwoju myszy od Ryuzo Yanagimachiego z Uniwersytetu Hawajskiego w Honolulu. Dwa lata temu uczony ten prawdopodobnie nie myślał najlepiej o swoich gryzoniach. Wybrał je przecież nieprzypadkowo: tanie w hodowli, szybko i wydajnie rozmnażające się, nieźle poznane od strony genetycznej zwierzęta. Niestety, dla naukowców zajmujących się klonowaniem stanowią one wyjątkowo niewdzięczny materiał. Przez wiele lat próbowano uzyskać mysie klony metodą przenoszenia jąder z komórki do komórki. Bez efektu. Nie udawało się to ani z dorosłymi komórkami, ani nawet z komórkami zarodkowymi, co - teoretycznie przynajmniej - nie powinno stanowić wielkiego problemu.

Dwa lata temu Yanagimachi, plując sobie w brodę, zastanawiał się, dlaczego nie wybrał do badań owiec. W laboratorium Iana Wilmuta w Szkocji przyszła na świat słynna Dolly, pierwszy na świecie ssak sklonowany z dorosłej w pełni wykształconej komórki. Niebawem dowiedzieliśmy się, że w kilku ośrodkach idą pełną parą próby sklonowania bydła (o narodzinach pierwszych cieląt uzyskanych z dorosłych komórek informowaliśmy na początku lipca).

Skoro jednak sztuka ta powiodła się z dużymi gospodarskimi zwierzętami, dlaczego zawodzi w przypadku laboratoryjnej myszy? A może jest to w ogóle niemożliwe - sugerował Davor Solter z Instytutu Maksa-Plancka.

Przełamać blokadę

Każda komórka naszego ciała (poza nielicznymi wyjątkami, jak np. czerwone krwinki) zawiera komplet informacji genetycznej. Korzysta jednak tylko z niewielkiej jej części, tej, która decyduje o przeznaczeniu komórki i sprawia, że z jednej powstaje komórka nerwowa, a z innej - komórka wątroby. Co więcej, raz wykształcona komórka nerwowa nie zmieni się już w mięśniową, tłuszczową czy wydzielniczą. Klamka zapadła. Inne programy genetyczne są zamknięte.

Po sklonowaniu Dolly okazało się, że owa blokada programu nie jest definitywna - alternatywne instrukcje genetyczne można odzyskać i uruchomić.

Sklonowanie Dolly opierało się na wyjęciu jądra z owczej komórki jajowej i połączeniu jej ze zróżnicowaną komórką pobraną od dorosłej owcy. Aby doszło do takiego połączenia, komórki umieszczano w polu elektrycznym. Jądro w nowym miejscu przeprogramowywało się do tego stopnia, iż było w stanie jeszcze raz pokierować rozwojem całego organizmu.

Mysie komórki wyraźnie nie nadawały się do klonowania. Albo w ogóle się nie rozwijały, albo dzieliły się dwa, trzy razy i umierały. Wyglądało na to, że u myszy rozwój zapłodnionego jaja toczy się na tyle szybko, że przeniesione jądro nie ma czasu się przeprogramować i komórka ginie.

Trzy komórki w fazie zero

Trzeba było dopiero pomysłowości speców z czterech krajów, by sztuczka się udała. To dzięki ich kilku trikom, które zaczęto już nazywać techniką Honolulu, Yanagimachi odniósł sukces.

Oto szczegóły całego przedsięwzięcia:

* Naukowcy użyli do klonowania trzech rodzajów komórek:

- komórki nerwowe,

- komórki Sertoliego z kanalików nasiennych w jądrze,

- produkowane w jajniku komórki pęcherzykowe (ang. cumulus cells od cumulus ovaricus - wzgórek jajonośny), które odżywiają dojrzewające jajo.

Wszystkie znajdowały się w tzw. fazie G zero (zwanej też spoczynkową), która najlepiej nadaje się do klonowania.

* Zrezygnowano ze wstępnego hodowania komórek przed przystąpieniem do właściwego eksperymentu (Wilmut głodził owcze komórki przez pięć dni po to, by znalazły się we wspomnianej fazie G zero).

* Zrezygnowano także z łączenia delikatnych komórek - postanowiono poprzenosić same jądra (patrz - rysunek).

* I wreszcie zastosowano jeden ze znanych już wcześniej sposobów pobudzenia komórek do wzrostu po zamianie jąder.

Wszystkie sklonowane myszy pochodziły wyłącznie z komórek pęcherzykowych. Wydajność klonowania wynosiła od 2 do 2,8 proc., a więc znacznie przewyższała wydajność osiągniętą przez Wilmuta (Dolly urodziła się dopiero za 277. podejściem).

W jednym z doświadczeń do dróg rodnych 54 przybranych mysich matek wprowadzono 800 zarodków. Pomiędzy 18. a 20. dniem ciąży wykonano cesarskie cięcia. Żyło 17 płodów. Siedem zmarło po urodzeniu, z dziesięciu wyrosły zdrowe myszki.

Klonowanie klonów

Naukowcom udało się też sklonować raz już sklonowane myszy. Okazało się, że nie ma z tym problemu, wszystko przebiegało tak jak za pierwszym razem.

Potwierdzono też, że mysie matki i córki miały identyczne DNA. W jednym z eksperymentów dawczynie komórek jajowych miały sierść czarną, dawczynie DNA - agouti (szarobrązową), a myszki noszące ciążę - białą. Zgodnie z oczekiwaniami wszystkie sklonowane myszy były szarobrązowe.

Wspomniany Davor Solter, wątpiący kiedyś w możliwość sklonowania myszy techniką przenoszenia jąder komórkowych, dziś bije się w piersi na łamach "Nature" za swój brak optymizmu. - Klonowanie ssaków [z dorosłej komórki - przyp. red.] staje się faktem - podsumowuje uczony.

- Możemy dziś zastanowić się, co dalej z klonowaniem, jakie bliższe i dalsze cele stoją przed nami - pisze Solter.

Po pierwsze wiemy już, że pewne dorosłe komórki dają się klonować, inne nie. Trzeba wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje - twierdzi uczony. Czy problem leży w ich biologii, czy raczej w technice klonowania? Jeśli w biologii, to co sprawia, że jedne komórki dają się przeprogramować, inne nie. Na czym polega owo przeprogramowanie? Jakie geny muszą być włączone lub wyłączone, żeby próba klonowania się powiodła?

Być może chodzi tu o tzw. geny piętnowane, a więc takie, których aktywność zależy od tego, czy pochodzą od matki czy od ojca. Wiadomo, że do prawidłowego rozwoju zarodka ssaka potrzebne są piętnowane geny pochodzące i od matki, i od ojca. Nie wiadomo, jaki jest los tych genów w dorosłej, zróżnicowanej komórce. Być może niska wydajność klonowania wiąże się z nieprawidłowym funkcjonowaniem genów piętnowania i to właśnie w badaniach na tymi genami tkwi klucz do zwiększenia tej wydajności.

Dzięki osiągnięciu Yanagimachiego udzielenie odpowiedzi na powyższe pytania staje się realne. Sklonowanie myszy - najlepiej poznanego dziś laboratoryjnego ssaka - stwarza bowiem możliwość poznawania podstawowych biologicznych mechanizmów rozwoju i różnicowania.

Co dalej?

Sprawa naturalnie nie kończy się na badaniach podstawowych, które od dziś prowadzić się będzie na myszach. Impetu nabiorą prace na dużych zwierzętach gospodarskich . Naukowcy zamierzają klonować krowy produkujące różne potrzebne nam białka, najlepiej od razu gotowe - w mleku.

Klonowanie może się także przydać do ochrony ważnych z punktu widzenia nauki linii zwierząt - gospodarskich i laboratoryjnych - oraz do ochrony ginących gatunków.

I wreszcie coś, co najbardziej rozpala naszą wyobraźnię - klonowanie człowieka. Chodzi tu jednak nie o powielanie dorosłych osobników, lecz o zastosowanie techniki klonowania do naprawiania ludzkich komórek i tkanek. Praca Yanagimachiego uzmysławia, że marzenia te są całkiem realne.

Potencjalne możliwości, jakie stwarza technika klonowania w medycynie, są olbrzymie - pisze Solter.

* Yanagimachi złożył pracę do druku 23 grudnia. Od tego czasu gromadka sklonowanych myszy powiększyła się o kolejne 30 sztuk. Udało się również dwukrotnie sklonować sklonowane uprzednio gryzonie. A więc nic nie stoi na przeszkodzie, by można było powielać jednego osobnika w nieskończoność.

Portal: gazeta.pl
Artur Włodarski
(11-12-2000)

WRÓĆ