Nejznámější ovcí na světě byla bezpochyby Dolly, která se v roce 1996 narodila z vajíčka, které nebylo oplozené, nýbrž vědci z něho vybrali jádro s jednou sadou chromozomů a nahradili ho jádrem z již diferencované tělní buňky z vemene dospělé ovce. Protože ono obsahuje obě sady chromozomů, pozměněné vajíčko pak nepotřebuje pro zkompletování genomu oplodnění haploidní spermatickou buňkou. Slynutím samčí a samičí pohlavní buňky vzniká unikátní kombinace rodičovských genů, jež není přesnou kopií genomu žádného z předků. Právě o to pohlavnímu rozmnožování jde, protože v rozmanitosti, kterou spolu s náhodnými mutacemi v DNA zajišťuje, je skrytá naděje na přežití zejména vyšších organismů, jejich schopnost se rychleji adaptovat na změny vnějšího prostředí.
Klonování způsobem, že do následující generace se přenese kompletní genom (kromě mitochondriálního) z generace předcházející, je tedy vzhledem k směrování evoluce jakýmsi krokem zpět, a tak trochu připomíná nepohlavní dělení, nebo partenogenetické rozmnožování, kdy se z neoplozených vajíček rodí genetické kopie svých matek. Ale i partenogeneze je buď u vývojově vyšších organismů výjimečná – byla odhalena ve zcela ojedinělých případech u některých druhů plazů a žraloků, nebo je u mnohých druhů, jako například u mšic, alespoň v období nepohody kombinována s pohlavní fází reprodukce. Klonování jako takové ale matce Přírodě není vůbec cizí ani u nás lidí. Provádí ho dost často a výsledkem jsou jednovaječná dvojčata, kterých genom je sice kombinací obou rodičovských, ale navzájem ho mají stejný, protože se vyvinula z jednoho oplozeného vajíčka, jež se v počáteční fázi vývoje (8 – 16 buněk) rozdělilo na dva zárodky. Chyby při tomto oddělování pak způsobují vážné anomálie, například siamská dvojčata. Tento způsob klonování - rozdělení raného embrya - se po mnoho desetiletí občas využívá i uměle v chovech a bývá motivován touhou chovatelů získat více potomků zejména v případě, že oba rodiče jsou v požadovaných vlastnostech výjimečnými jedinci. Z klonování se tak strašák stal právě díky Dolly, jež poukázala na možnost "výroby" mezigeneračních klonů a otevřela tím teoretickou cestu k "produkci" genetických kopií již dospělých lidí. Ale sama také naznačila, že bude málo schůdná. Úspěšnost pokusů je nízká, a i když se zárodek v těle náhradní matky uchytí a začne vyvíjet, je ohrožen vyšším rizikem poruch. Ani zdravé mládě není velkou výhrou. U Dolly vědci neobjevili žádné genetické anomálie, přesto navzdory exkluzivní péči pošla ve věku šesti let na plicní nemoc a těžkou artritidu. A to je na tak sledovanou a hýčkanou ovci brzo, její druhoví příbuzní se dožívají i dvojnásobku. Přesná příčina předčasné sešlosti nebyla odhalena, prvním podezřelým je přirozené "opotřebení" diferencované buňky již dospělého jedince, jádro které se do vajíčka vkládalo namísto toho původního. Chromozomová výbava přeneseného jádra prošla mnohými cykly buněčného dělení, a ty v ní zanechaly stopy v podobě systematických i náhodných změn. Vyzrát na výsledek přes půl miliardy let dlouhé evoluce vyšších organismů není jednoduché.
S rostlinami však takový problém nemáme. Jakési obdoby mezigeneračního klonování mnohých druhů se dopouští téměř každý z nás při množení rostlin řízkováním a odnožemi. I klonování zvířat se za dveřmi vědeckých laboratoří provádělo dávno před Dolly, a po ní tím spíše. Zefektivnila se také metoda, i když úspěšnost, tedy zdárný embryonální vývoj a přežití narozených mláďat, je stále malá při relativně vysokých nákladech. Ty výrazně snížil zjednodušený postup, takzvané „ruční klonování“, což je překlad anglického „handmade cloning“. Nevyžaduje drahé přístroje pro mikromanipulaci a pro ni školený, dostatečně zručný personál. Je nejen jednodušší, ale i úspěšnější (dokonce o něco úspěšnější než metoda in vitro fertilizace, asi 31 % vůči 27 %). Laboratoř přitom jako nejdražší přístroj potřebuje binokulární optický stereomikroskop, který sice nenabízí velké zvětšení, zato spíše osvětlený než prosvětlený objekt zobrazuje trojrozměrně. Pod takovým mikroskopem se neoplozené samičí vajíčko částečně nasaje do špičky tenké kapiláry, čímž se zdeformuje do podélného tvaru. To ulehčí jeho rozřezání jemnou mikročepelí. Vzniknou tak dvě části, jedna obsahuje celé jádro s chromozomy, v té druhé je krátká genetická informace jenom v mitochondriích, mimojaderných buněčných organelách. Bezjaderná část původního vajíčka se pak ve vhodném médiu pomocí krátkých pulzů slabého střídavého elektrického proudu sloučí s diferencovanou „dospělou“ buňkou jedince, kterého klon má vzniknout.
Touto fúzí vytvořená buňka se následně sloučí ještě s jednou bezjadernou polovinou dalšího vajíčka nejlépe od stejné samice, čímž se výrazně zvýší pravděpodobnost úspěchu. Výsledek se pak slabými elektrošoky, nebo působením 7% etanolu aktivuje, buňka se přinutí k dělení. Obsah cytoplazmy vajíčka zajistí, že se začne vyvíjet v zárodek kompletního organismu, tedy původně diferencovaná tělní buňka se začne chovat jako omnipotentní kmenová buňka.
Když se podaří vývoj embrya rozběhnout, přenese se do dělohy náhradní matky. Jestli vše proběhne úspěšně a narodí se zdravé mládě, je klonem jedince, jehož tělní buňka byla použita, ale s malou genetickou odchylkou. Má heteroplazmii – mitochondrie v cytoplazmě jeho buněk jsou dvojího původu – z vajíčka i „rodičovské“ buňky, a tedy mají nestejnou genetickou výbavu.
Prvním „handmade“ klonem byla jalovička, narozená v roce 2004, tři roky poté následovala selátka a mládě vodního buvola, které však krátce po příchodu na svět uhynulo.
Před několika dny servery s novinkami z vědy obletěla zpráva zviditelňující čínské vědce z Pekinského ústavu genomiky (Beijing Genomics Institute – BGI), kteří s kolegy z Čínské akademie věd naklonovali ovci, která je prvním transgenním handmade klonem. Zdravé jehňátko se narodilo 26. března a vážilo pět a tři čtvrtě kila. Dostalo jméno Peng – Peng, podle stejných křestních jmen dvou projekt řídících vědců. V roce 2009 odebrali vhodné tělní buňky z ovcí merino, pak v laboratoři do nich vložili gen pro produkci omega-3 nenasycených mastných kyselin. Geneticky upravené buňky namnožili, zmrazili a když se jim podařilo úspěšně zvládnout všechna úskalí handmade klonování ovcí, sloučili je s bezjadernými polovinami vajíček, elektrošoky nastartovali jejich dělení a přenesli do děloh náhradních ovčích matek. Z pokusů se zatím jako jediná zrodila Peng – Peng, jejíž maso a později i mléko by měly být obohaceny o omega-3 nenasycené mastné kyseliny a nabízet tak v porovnání s nynějším jehněčím nebo skopovým snížené riziko vzniku ischemického onemocnění srdce, případně u ještě nenarozených plodů i malých dětí podporovat zdravý vývoj zraku i mozku.
Aby se uchovala tato genetickou manipulací získaná vlastnost i do dalších generací, musela by se mezi sebou pářit zvířata, která mají vložený gen alespoň na jedné sadě chromozomů a pak do dalšího chovu selektovat hlavně ty potomky, které jsou pro novou vlastnost homozygotní. V podstatě by šlo o klasické šlechtění, zaměřené na uměle vytvořenou vlastnost. S jednou ovcí na začátku je dlouhá cesta, na níž se chovatelé potkají s následky imbrídingu. Proto pro komerční využití je nutno stejnou metodou jako Peng-peng "stvořit" dostatečný počet transgenních klonů různých jedinců. Vědci z Pekinského ústavu genomiky (BGI), největšího svého druhu na světě, který se rychle propracoval mezi špičku i po odborné stránce, se netají tím, že „velkovýrobu“ transgenních klonů v plánu mají. Pro praktické (a tedy i komerční) aplikace výsledků výzkumu má BGI v Šen-čenu pobočku - společnost s ručením omezeným BGI Ark Biotechnology Co. Snímky klonovaných a transgenních prasátek na internetové stránce společnosti dokazují, že handmade klonování se zde stává rutinou. V biotechnologiích Čína nijak nezaostává a videa pod článkem naznačují, že opak začíná být pravdou. Čínští vědci zúročují zkušenosti, které po desetiletí sbírají v těch nejprestižnějších biologických laboratořích zejména v USA. Na podporu ze strany státu si také nemohou stěžovat. V BGI, kterému jenom Čínská rozvojová banka odklepla pro příštích deset let podporu 1,5 miliardy dolarů, loni pracovalo okolo 4 tisíc vědeckých a technických pracovníků. Jejich počet se má dále zvyšovat. A tak je zcela jisté, že o čínských vědcích budeme slyšet stále častěji. Nejen o těch, kteří pracují za Velkou louží...
Video: BGI se představuje...
Video: V květnu se v Kodani sejdou evropští a čínští vědci na konferenci věnované genomice. V hlavním městě Dánska Číňané postavili nové výzkumné centrum – pobočku BGI. Tato oboustranně prospěšná spolupráce, jež se rychle rozvíjí, Dánům zajistí, že jim v oblasti genetiky, genomiky a genového inženýrství neujede vlak.
Zdroj: BGI
Diskuze:
