kloning

Å klone gener eller biter av DNA-tråden er vanlig og brukes mye innen forskning, spesielt for å forstå strukturen og funksjonen til gener. Andre ord for genkloning er DNA-kloning og molekylær kloning.

I denne typen kloning tar man et gen eller en bit av DNA fra en organisme og setter det inn i en såkalt vektor. Vektorer kan være bakterier, gjærceller, virus eller plasmider. Vektoren kan så oppformeres i laboratoriet slik at det produseres mange kopier (kloner) av genet eller DNA-biten man satte inn.

Reproduktiv kloning er å lage en klon som er et helt individ. Man bruker en celle fra det dyret man ønsker å klone, tar ut cellekjernen – som inneholder arvematerialet – og setter den inn i en eggcelle hvor kjernen er fjernet. Dette kalles kjerneoverføring. Cellen man henter kjernen fra kan enten være en fostercelle eller en kroppscelle (somatisk celle).

Eggcellen får utvikle seg til et embryo i laboratoriet, og settes etter hvert inn i et hunndyr hvor det får fullføre utviklingen og til slutt bli født. Individet som fødes er genetisk lik dyret hvor kroppscellen kom fra opprinnelig. Fordi det etterligner reproduksjon kalles det reproduktiv kloning.

Dolly var det første pattedyret som ble laget ved kloning av et voksent individ. Kloningsforsøk før 1996 hadde kun klart å lage kloner ved å dele embryoer i to eller ta cellekjernen fra et embryo og putte inn i en eggcelle. For å lage Dolly brukte man en kroppscelle (somatisk celle) fra en voksen sau.

For å få egget til å gro og dele seg var det nødvendig med en rekke forsøk. I alt brukte man 277 egg der man overførte kjerner fra sauejur, altså en høyt differensiert celle, for å lage 29 embryoer, og fra disse ble det bare født tre lam, og bare én overlevde.

Etter overføringen av cellekjernen var det nødvendig med stimuleringsteknikker med elektriske strømstøt for at celledeling skulle starte og at morkjernen skulle reprogrammeres til å starte differensiering av fosteret på nytt.

Suksessen ved dette eksperimentet skyldtes at forskerne hadde klart å utvikle en kjemisk metode som reaktiverte hele arvematerialet hos den ferdig differensierte kroppscellen. Til vanlig arvematerialet som ikke skal brukes i den differensierte cellen inaktivert.

Sauen Dolly utviklet etter hvert leddgikt og døde relativt ung i 2003. Det var spekulasjoner om for tidlig aldring eller autoimmun sykdom, men så vel telomerer, ytterdelen av kromosomene som forkortes ved aldring, som andre organer var normale. Hun fikk en virusinfeksjon og døde av en progressiv lungesykdom.

Forskerne kalte opp lammet etter artisten Dolly Parton.

Før Dolly hadde forskere klart å klone mus ved å dele et befruktet embryo i to og implantere dem i hunnmus. Dette kalles embryosplitting eller fostersplitting. Apen Tetra ble til ved embryosplitting i 1999.

Identiske individer av ku, sau og kylling hadde også blitt laget ved hjelp av kjerneoverføring hvor kjernen var hentet fra et embryo. Metoden som ble brukt da Dolly ble laget var også kjerneoverføring, men det spektakulære var at kjernen var tatt fra en kroppscelle og ikke et embryo.

Etter Dolly har man klonet en del andre dyr på samme måte: storfe, katt, muldyr, og hest. En rekke av eggene, embryoene eller fostrene har imidlertid dødd tidlig, hatt defekter eller misdannelser, men etter hvert som metodene har blitt bedre lykkes flere kloningsforsøk. Andre dyr som har blitt klonet er blant annet gris, geit, sebrafisk, og axolotl.

Kommersiell kloning av kjæledyr som hund, katt og hest er mulig i flere land i verden. Det er ikke lov i Norge. Den vanligste måten å gjøre det på er å ta en hudprøve av dyret som skal klones. DNA fra hudcellene overføres til donoregg hvor cellekjernen er fjernet. Elektrisk stimuli påvirker eggcellen til å utvikle seg til et embryo. Etter noen dager i laboratoriet, blir embryoet overført til en surrogatmor som bærer fram avkommet.

Det nye kjæledyret blir som en genetisk tvilling og vil dele mange egenskaper med det opprinnelige kjæledyret, men ikke alle. For eksempel kan fargen på pelsen til hunder og katter blir annerledes fordi fargen kan påvirkes av miljøet i livmora, ikke bare av genene. Mange egenskaper er en kombinasjon av gener og miljø. Fysisk blir klonen ofte lik det opprinnelige kjæledyret, men personligheten blir som regel annerledes.

Bevaringskloning har til hensikt å klone utrydningstruede arter for å hindre at de blir utryddet, eller arter som allerede er utryddet for å bringe de tilbake i naturen. Forskere ser også på muligheter for øke den genetiske variasjonen hos populasjoner som har gått igjennom en såkalt flaskehals og dermed tapt genetisk variasjon. Dersom man har nedfrosset DNA fra individer som ikke lever lengre, kan DNA fra disse klones og dersom klonene vokser opp til fruktbare voksne kan de bidra med gener til populasjonen. For bevaringskloning er det avgjørende at klonene ikke bare er levedyktige, men også kan formere seg.

Kritiske røster mener man heller bør gjøre mer for å bevare de naturlig habitatene hvor artene lever, mens andre mener at bevaringskloning kan spille en rolle.

Et eksempel på en art man har klonet av bevaringshensyn er hesten Przewalski. Arten har vært igjennom en evolusjonær flaskehals og i dag tror man at alle nålevende individer stammer fra kun 12 hester. To føll har blitt født ved hjelp av kloning av nedfrosset cellemateriale fra San Diego Zoo. Hvorvidt de to føllene vil bidra med genetisk variasjon til przewalskipopulasjonen gjenstår å se.

Terapeutisk kloning er å klone celler fra et menneske for å lage stamceller til bruk i medisinsk forskning og behandling. Terapeutisk kloning ble utviklet med det formål å behande sykdommer, derav navnet terapeutisk. Stamcellene fra terapeutisk kloning skulle brukes til å lage friskt vev som kunne erstatte sykt eller skadet vev i en pasient. Dette kalles regenerativ medisin. Stamcellene fra terapeutisk kloning vil være genetisk identiske med personen cellene er klonet fra.

I terapeutisk kloning brukes kjerneoverføring på samme måte som ved reproduktiv kloning, men istedenfor å sette egget inn i en livmor blir utviklingen stoppet i laboratoriet på et stadium som heter blastocyst. Stamceller blir så høstet fra blastocysten.

På grunn av utfordringer knyttet til metoden brukes ikke terapeutisk kloning i behandling av sykdommer i dag. På samme måte som kreftceller kan disse stamcellene akkumulere mutasjoner som kan føre til kreft. I tillegg er det et etisk dilemma for mange, fordi man bruker eggceller (kjønnscelle) og stopper embryoets utvikling.

En annen metode som er utviklet med samme formål er teknologien som kalles induserte pluripotente stamceller (iPSC). Her bruker man vanlige kroppsceller og omprogrammerer dem til å bli stamceller. Forskeren som kom fram til denne metoden, Shinya Yamanaka, ble tildelt Nobelprisen i fysiologi og medisin i 2012 sammen med Sir John B. Gurdon.