74. Klonování savců (včetně člověka)
Na rozdíl od umělého oplodnění, při kterém
se dostává do kontaktu genetický materiál zralého vajíčka a spermie, je v
případě klonování použito "prázdné vajíčko", tedy takové, které
nenese žádný vlastní genom, je jenom jakýmsi obalem, do kterého je implantován
geneticky materiál libovolné dospělé buňky. Poté stačí mechanicky podnítit
vaječný povrch, jakoby byla spermie právě pronikla dovnitř a tím nastane
buněčné dělení a růst stejně jako v případě umělého oplodnění. Do útrob matky
je implantováno pěti až osmibuněčné embryo.
Umělé oplodnění a klonování se tedy na první pohled příliš neliší a přeci je
úspěšnost klonování pouze jednoprocentní a dokonce i po zdánlivě zdárném
příchodu na svět následuje vysoká úmrtnost. Ovečka Dolly, která byla prvním
úspěchem klonování savců, je tedy spíše šťastnou náhodou, než standardním
výsledkem.
Ačkoli všechny buňky nesou totožné genetické vybavení, je při klonování a
umělém oplodnění patrný rozdíl a to prostě proto, že geny nejsou všechno. V
současné době začíná být stále více patrně, že i jiné, než genetické změny
hrají velký význam ve vývoji plodů. Takovým změnám říkáme epigenetické, to jsou
takové, které sice nemění vlastní genom, a nevyčteme je tedy z jeho sekvence, a
přeci mění význam genetické informace v širším smyslu. K epigenetickým vlivům
patří například změny bíkovin sousedících s geny a vázání methylových skupin na
určité oblasti genů. V současné době je již jasné, že právě tyto modifikace
hrají klíčovou úlohu ve vývoji plodů, při tom buněčném rozhodování, co učinit a
co nikoli, který gen uvést v činnost a který utlumit. A zde je vědecké poznání
teprve v začátcích, zřejmé ale je, že epigenetický statut spermie či vajíčka je
docela odlišný od dospělé buňky, bílkoviny obklopující geny jsou u pohlavních
buněk a dospělých buněk zcela odlišně uspořádány a odtud potíže s klonováním.
Dalo by se říci, ač nesou právě ty stejné geny a žádné jiné než dospělé buňky,
vajíčko a spermie jsou v epigenetickém smyslu připraveny na start, ale dospělé
buňky nikoli. Proto tak nízká, spíše náhodná, úspěšnost klonování.
Ačkoli jsou tací, kteří tvrdí: "známe přeci kompletní lidský genom, tak
není čeho se obávat. Nebo pro bezdětné páry, kterým nemůžeme nabídnout umělé
oplodnění, protože pro vysoký věk nebo zdravotní komplikace jejich tělo vlastní
pohlavní buňky, spermie či vajíčka, nevytváří, pro ně je jedinou nadějí na
biologicky vlastní dítě právě klonování. Tak argumentují zastánci a zdůrazňují,
že na vlastní reprodukci má každý člověk právo.
Úspěšnost při klonování savců je nízká (řádově jen pár procent) a
klony trpí vrozenými defekty. To jsou pádné důvody pro to, aby se v dohledné
době o klonování člověka nikdo soudný nepokoušel. Riziko narození tělesně
postiženého dítěte je příliš vysoké. Lidskému klonu navíc hrozí i postižení
duševní. S rozvojem biologie však dříve či později nastane situace, kdy budou
klonování člověka provázet rizika srovnatelná s početím dítěte metodami
asistované reprodukce, lidově nazývaným „oplození ve zkumavce“, či dokonce s
riziky spojenými s plozením potomků přirozenou cestou. Proto bychom si měli už
dnes ujasnit, zda člověka vůbec klonovat chceme a co si od klonů slibujeme.
V současné době mají největší zájem o svůj klon megalomani pronásledovaní
představou, že svět bude lepší, když jej osídlí co nejvíce jejich „kopií“.
Právě jim by ale přinesly výsledky klonování největší zklamání. Složitá lidská
osobnost je určena geny jen zčásti. Velkou měrou ji formují i podmínky, v
jakých člověk vyrůstá a žije. Povoláním počínaje a prostředím dělohy, v níž se
vyvíjí plod, konče. Klon sice dostane do vínku všechny geny své
předlohy, ale vyroste z něj z valné části jiná osobnost.
Musíme se proto ptát, zda a proč bychom měli klonovat lidské buňky. Klonování
člověka je zvažováno ve dvou souvislostech. První směr představuje tzv. reprodukční
klonování, které si klade za cíl naklonovat nového člověka. Druhý směr
představuje klonování terapeutické, které si klade za cíl boj s
lidskými chorobami.
Neplodnost je nemoc. Tak proč ji neléčit vedle dosavadních metod asistované
reprodukce také klonováním, konkrétně jeho odnoží, jež nese označení
terapeutické čili léčebné? Při terapeutickém klonování živý klon nevzniká.
Mnozí biologové by proto rádi viděli tento postup zahalený do názvu „přenos jader
tělních buněk“, z něhož nečouhá zprofanovaný termín „klonování“ jako sláma z
bot.
Obě klonování – reprodukční i terapeutické – postupují zpočátku shodně. Jádro
tělní buňky je vneseno do vajíčka zbaveného vlastní jaderné dědičné informace.
Vznikne tak embryo, jehož další osud se odvíjí podle toho, o jaký typ klonování
jde. Pro reprodukční klonování je nutné přenést embryo do těla matky, aby se
narodil klon. Pro léčebné klonování jsou z embrya v laboratorních podmínkách
vypěstovány tzv. embryonální kmenové buňky. Ty si uchovávají schopnost buněk
raného zárodku vyvinout se v kterýkoli ze zhruba 230 typů buněk těla dospělého
savce. Nevznikne z nich už ale nový jedinec.
Embryonální kmenové buňky lze v laboratorních podmínkách neomezeně
množit a změnou kultivačních podmínek (např. přídavkem různých růstových
faktorů) proměňovat v požadované typy tělních buněk. Efektivita, jaké v
poslední době dosahuje při terapeutickém klonování tým jihokorejských vědců z
Univerzity v Soulu, je do budoucna obrovským příslibem. Buňky získané přeměnou
embryonálních kmenových buněk bude možné použít k léčbě řady závažných
onemocnění. Pacient by měl léčebnou porci buněk přijmout bez nežádoucích
„námitek“ imunitního systému. Budou to jeho vlastní buňky „rekvalifikované“ do
nových profesí, např. na buňky srdečního svalu, neurony či krvetvorné buňky
kostní dřeně. Proč by stejně nemohly vznikat i buňky pohlavní, které by pak
embryologové použili k oplození „ve zkumavce“?
Vědcům se už podařilo vypěstovat vajíčka i spermie z myších embryonálních
kmenových buněk. Postup má zatím daleko do dokonalosti. Získané pohlavní buňky
nejsou plnohodnotné a nedá se předpokládat, že by zajistily po oplození
normální vývoj embrya a plodu.
První pokusy se somatickou haploidizací odhalily, že realita je učebnicovým
schématům na hony vzdálená. Dědičná informace tělní buňky není uzpůsobena k
dělení na půlky a také vajíčko si při této činnosti počíná krajně nešikovně.
Výsledkem je zmatek v chromozomech – sem tam se nějaké zatoulají a ve výsledném
zárodku jich bývá buď nedostatek, nebo zase nadbytek, přičemž každá z variant
je pro vzniklého jedince fatální.
Léčba neplodnosti terapeutickým klonováním vypadá spletitě. Na
počátku je tělní buňka, která se klonováním promění v embryo. Z toho jsou
vypěstovány embryonální kmenové buňky, jež je možno přeměnit na buňky pohlavní.
Oplozením vznikne z pohlavních buněk další embryo, z něhož by se narodil
člověk. Není divu, že je sháňka po méně kostrbatém procesu. Navíc někteří lidé
vyčítají terapeutickému klonování zánik lidského embrya při jeho přeměně v masu
embryonálních kmenových buněk. Především pro křesťany je to zcela nepřijatelné.
Podle nich začíná lidská existence okamžikem početí, a terapeutické klonování
proto chápou jako zabití lidského jedince.
Ovce Dolly
Roku 1986 oběhly obrázky muže s prořídlou narezlou kšticí a s tváří lemovanou
vousem svět spolu s obrázky sedmiměsíční ovce. Ian Wilmut je
duchovním otcem ovečky, která dostala jméno po americké zpěvačce Dolly
Partonové. S biologickými rodiči ovce Dolly je to ale složitější.
Na počátku stála jedna jediná buňka odebraná z vemene šestileté ovce. Tu
vpravili vědci z Wilmutova týmu do ovčího vajíčka, z kterého odstranili jeho
veškerou dědičnou informaci. Vznikl tak jakýsi "rekonstruovaný"
zárodek. Ten byl vpraven do dělohy další ovce, která zárodku posloužila jako
náhradní matka. Po 148 dnech březosti porodila ovčí matka nevlastní jehňátko -
ovečku Dolly. Bylo to jediné jehně z 277 takto získaných zárodků. Trvalo ještě
sedm měsíců, než byly provedeny patřičné testy a než prestižní britský vědecký
týdeník Nature přinesl zprávu o úspěchu Wilmutova týmu působícího ve skotském
Roslinově ústavu nedaleko Edinburku. Svět se dozvěděl, že poprvé vznikl nový
organismus z buňky dospělého savce. Bez pohlavního rozmnožování, bez přispění
otce, pouze z dědičné informace matky. A vypuklo něco, co nelze nazvat jinak
než "dollymánie".
Potíž, na kterou poukazovali Sgaramella a Zinder, spočívala v tom, že ovce,
která se stala dárkyní buněk mléčné žlázy pro naklonování Dolly, byla březí. V jejím
těle se vyvíjel ovčí plod. Za určitých podmínek se ale mohou buňky plodu
objevit i v těle matky. Některá z buněk plodu mohla podle obou kritiků
zabloudit i do mléčné žlázy, kde ji zcela nevědomky, naprostou náhodou vyhmátli
skotští vědci a použili ji pro naklonování ovce Dolly. Dolly by tak nebyla
prvním zvířetem naklonovaným z buňky dospělého zvířete, ale jen dalším zvířetem
naklonovaným z fetálního fibroblastu.
Podezření Sgaramelly a Zindera by bylo možné celkem jednoduše vyvrátit. Stačilo
by srovnat genetickou informaci Dolly nejen s geny její matky (což bylo
provedeno), ale i s geny plodu, který nosila dárkyně buněk mléčné žlázy ve svém
těle a také s geny berana, který byl otcem tohoto plodu. A hned by se vidělo, s
kterou dědičnou informací se geny ovečky Dolly nejvíce shodují a z jaké buňky
nejslavnější ovce všech dob skutečně vznikla.
Skotové se ale s odstupem času přiznali, že s narozením Dolly vůbec
nepočítali. Získání ovce naklonované z buněk dospělého zvířete neměli v
plánu. Proto je také úspěch zastihl zcela nepřipravené. Nikdo nevěděl, který
beran byl otcem plodu v těle ovce - dárkyně buněk. K dispozici nebyly ani buňky
plodu, na nichž by bylo možné provést potřebné analýzy.
Všechny pochyby kolem klonování buněk dospělých živočichů ale padly během
několika týdnů léta roku 1998.
Nejprve proskočila v odborném tisku i ve sdělovacích prostředcích zprávička z
Japonska, kde tým Yukio Tsunody naklonoval z buněk odebraných z děložní
sliznice dospělé krávy hned několik telat. Dolly již nebyla sama! Nebylo pochyb
o tom, že klonování z buněk dospělých zvířat je možné.
Problémy klonování - vývojové defekty, zkracování telomer,
mitochondrie vajíčka
-Prozatím brání klonování člověka nevyřešené otázky biologické bezpečnosti
klonování. Nikdo nemůže zaručit, že naklonovaný člověk bude zdravý.
-Při syntéze chromozomů před mitotickým dělením se telomery o několik desítek
písmen genetického kódu zkrátí. Pokud se telomery zkrátí pod kritickou mez,
buňka zastaví další dělení a umírá. Je nutné říci, že za celý život zvířete se
telomery v jeho buňkách zřejmě nezkrátí natolik, aby něco podobného hrozilo.
Jinak je tomu ale třeba buněk, které ztratily kontrolu nad vlastním osudem a
začnou se překotně množit. Většina z nich brzy zkrátí své telomery natolik, že
zahynou. Díky tomu se zdaleka ne ze všech "pomatených" buněk vyvine
rakovinný nádor. Tento osud čeká jen ty buňky, které se ve své
"pomatenosti" naučí provádět "generální opravu"
zkracujících se telomer. Z toho je zřejmé, že zkracování telomer v dělících se
buňkách plní v těle velice důležitou úlohu.
"Generální oprava" telomery, tedy její prodloužení na původní délku,
nenastává jen v nádorových buňkách, ale i v buňkách pohlavních. Jak ve spermii
tak i ve vajíčku se nacházejí telomery v plné délce. Po oplození proto přichází
živočich na svět s nezkrácenými telomerami. S každým buněčným dělením jsou ale
telomery jen kratší. Ovcím se telomery za každý rok života zkrátí asi o 600
písmen genetického kódu.
A nyní se můžeme vrátit k ovci Dolly. Buňka, z které ovce vznikla, pocházela ze
šestiletého zvířete. Znamená to, že tato buňka měla telomery zkráceny asi o 3
600 písmen genetického kódu. Sama ovce Dolly je stará tři roky a během této
doby se telomery v jejích buňkách zkrátily asi o 1 800 písmen genetického kódu.
Dolly má ve srovnání se svými vrstevníky telomery kratší asi o 5 000 písmen
genetického kódu. Měřeno délkou telomer není Dooly tříletá ovce, ale je jí
devět roků. Tři roky si zkracuje Dolly své telomery sama a šest let jí je
zkracovala ovce, z jejíž buňky byla Dolly naklonována.
Co to znamená? Těžko říci. Dolly se podle dobrozdání veterinářů
těší dobrému zdraví. Už dvakrát se stala matkou. V roce 1998 přivedla na svět
jehničku Bonnie a v následujícím roce porodila dokonce trojčata. Protože se
průměrná délka života ovce pohybuje mezi 12 až 14 lety, je na závěry ještě
brzy. Uvidíme, kolika let a v jaké pohodě se Dolly dožije.
-Při enukleaci je vajíčko zbaveno jen té dědičné informace, která
se nachází v buněčném jádru. Kromě této "jaderné" dědičné informace
obsahuje každá buňka vyšších živočichů ještě dědičnou informaci v
mitochondriích.
Vezmeme-li v úvahu i 37 genů umístěných v mitochondriích, není klonovaný
jedinec dokonalou kopií své předlohy, protože jeho mitochondriální geny
pocházejí z větší či menší části z vajíčka použitého při vlastní klonovací
proceduře. Všechny cizí (nevaječné) mitochondrie jsou zničeny.
Klonování:
• pěstování geneticky identických buněk nebo
organismů in vitro
• přenos geneticky plně vybaveného jádra z
tělesné buňky do vajíčka (oocyt v metafázi II), které se dále vyvíjí jako
embryo; touto cestou asexuální reprodukce lze získat geneticky identické
jedince
• produkce DNA cestou genových manipulací,
spojených s množením geneticky modifikovaných buněk (zejména bakterií nebo
kvasinek)
• nepohlavní rozmnožování rostlin
Reprodukční
-cílem je narození dítěte
-nezákonné
Terapeutické
-nevede k narození nového jedince
-cílem je produkce totipotentních buněk
-v některých zemích povolené
-není nutné – jiné zdroje totipotentních buněk
(z monocytů)
Důvod pro reprodukční klonování lidí
• Smrt nebo poškození dítěte
• Léčba neplodnosti
• Nesmrtelnost
• Možnost znát vlohy svých dětí
• Omezení nejistoty při fúzi gamet
• Omezení přenosu genetické vady na potomstvo
Přehled hlavních objevů v oblasti klonování
• 1979 - Dánský biolog Steve Willadsen poprvé
naklonoval z embryonálních buněk jednovajčná dvojčata a trojčata ovcí
• 1984 – pomocí genově pozměněného embrya přišla
na svět v laboratořích britských vědců napůl ovce, napůl koza
• 1993 – Jerry Hall a Robert Stillman
naklonovali ve Washingtonu lidská embrya, která se do určitého stádia vyvíjela,
šlo o první pokus se zárodky člověka
• Červenec 1996 – narození ovce Dolly, kterou
vytvořil tým lana Wilmuta v Rosslinově institutu v Edinburghu, poprvé se podařilo
transnulkeární klonování ze somatické buňky lidského jedince
• Prosinec 1998 – jihokorejští vědci poprvé
oznámili, že naklonovali lidské embryo z buněk dospělé ženy, embryo zničili již
v prvním stadiu jeho vývoje
• Červen 1999 – Američtí vědci z Massachussetts
naklonovali lidské embryo použitím stejné metody jako vznikla ovce Dolly
• 25.11. 2001 – Americká společnost Advanced
Cell Technology Inc.poprvé naklonovala lidské embryo k lékařským účelům
• 6.4.2002 – Italský gynekolog Severino Antinori
oznámil, že úspěšně aplikoval klonování při umělém oplodnění ženy, dítě se mělo
narodit v lednu 2003…
• 26.12. 2002 - společnost pro lidské klonování
Clonaid sdělila, že se narodilo první klonované dítě na světě
• Červenec 2003 – ve Velké Britanii udělili
licenci vědcům z Edinburghu, která povoluje techniku získávání embryonálních
kmenových buněk z lidských vajíček
• Říjen 2003 – Čínští vědci oznámili že
klonováním vytvořili embr. dvojčat které mají fakticky 2 genetické matky a 1
otce, experiment neměl vést ke klonování lidských jedinců
• Únor 2004 – tým jihokorejských a amerických
vědců jako první na světě získal kmenové buňky z klonovaného lidského embrya
• květen 2004 - v Británii zahájila provoz první
banka kmenových buněk, z níž mohou vědci získávat materiál pro výzkum léčení
nemocí jako jsou cukrovka, rakovina či Alzheimerova choroba
• květen 2005 - týmu vědců z univerzity v
britském Newcastlu se podařilo vytvořit klonované lidské embryo z darovaného
vajíčka, jehož jádro bylo nahrazeno jádrem jiné buňky
• Září 2005 - Britští vědci oznámili, že
dokázali vytvořit lidský zárodek, aniž by vajíčko oplodnili nebo použili metodu
klonování, tato technika by se mohla použít pro získání nového zdroje kmenových
buněk, které mají pomoci při hledání léčby různých nemocí
• Prosinec 2005 – jihokorejský tým odvolal
všechny své výsledky s klonováním lidí neboť jim byl prokázán podvod
• Říjen 2006 - pro klonování nejsou nezbytné
kmenové buňky, jiné buňky mohou tomuto účelu dokonce posloužit lépe, tvrdí
američtí vědci (ze zcela zralého granulocytu může vzniknout embryo)
Etické aspekty klonování
• Itálie: italské zákony zakazují jakékoli
pokusy a použití lidských embryí (papež a katolická církev)
• Francie: výzkum lidských embryí je zakázán,
ale povoluje se výzkum embryí získaných z potratů
• Německo: vytváření embryí k získávání
kmenových buněk zákonem zakázáno, pro výzkum jsou však povoleny dovozy
embryonálních buněk z jiných zemí.
• Americká vláda usiluje o to, aby OSN postavila
klonování jak terapeutické,tak reprodukční celosvětově mimo zákon
• V Evropě: Velká Británie – od r. 2001 zákony
povolují terapeutické klonování, ale zakazují reproduktivní klonování
• V ČR: Zákon o výzkumu a využití embryonálních
kmenových buněk byl projednán a schválen vládou v červenci 2005
