ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΓΥΝΑΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΝΔΟΚΡΙΝΟΛΟΓΙΑΣ
ΜΑΙΑΝΔΡΟΥ 23, ΙΛΙΣΙΑ 115.28, ΑΘΗΝΑ – ΤΗΛ:010.7286.205, 010.8084.779
ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ
ΕΛΕΝΗ ΚΟΝΤΟΓΙΑΝΝΗ, Ph.D.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ – ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ …………………………………………..
2. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ……………………………………………………..
3. Η ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΠΟΥ ΟΔΗΓΗΣΕ ΣΤΗ DOLLY …………………………….
4. ΕΠΙΤΥΧΗΜΕΝΗ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΑΠΟ ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ:
Η ΚΑΤΑΡΡΙΨΗ ΕΝΟΣ ΔΟΓΜΑΤΟΣ …………………………………………………
5. ΟΙ ΛΟΓΟΙ ΓΙΑ ΤΗ ΧΑΜΗΛΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ……………………………………………………………………………………
6. ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ………………………………………………………
α) Πρωτεΐνες με φαρμακευτική αξία ……………………………………………………….
β) Προϊόντα διατροφής με αυξημένη διατροφική αξία (Nutraceuticals) …….
γ) Ξένο μεταμόσχευση …………………………………………………………………………
δ) Συστήματα – Μοντέλα ζώων για ασθένειες …………………………………………
ε) Κυτταρική θεραπεία ………………………………………………………………………….
στ) Γήρανση και καρκίνος ……………………………………………………………………..
ζ) Βασική έρευνα ………………………………………………………………………………….
7. ΕΜΒΡΥΪΚΑ ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ (EMBRYONIC STEM CELLS) ……….
8. Η ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΓΟΝΟΤΥΠΟΥ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΤΥΠΟΥ ………………………
9. ΗΘΙΚΑ ΔΙΛΗΜΜΑΤΑ ……………………………………………………………………
10. ΕΠΙΛΟΓΟΣ …………………………………………………………………………………
11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ …………………………………………………………………………
ΕΙΣΑΓΩΓΗ – ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
Η γέννηση της Dolly, του πρώτου κλωνοποιημένου θηλαστικού από σωματικό κύτταρο, ήταν το απρόσμενο αποτέλεσμα πολύχρονων ερευνών. Σ’ αυτή την εργασία θα αναλυθούν οι μέθοδοι που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι στιγμής για την κλωνοποίηση θηλαστικών, οι καινοτομίες που οδήγησαν στη Dolly, τα επιστημονικά ερωτήματα που δεν έχουν διαλευκανθεί και οι μελλοντικές δυνατότητες και προοπτικές που προκύπτουν από τη διαδικασία της κλωνοποίησης. Επιπλέον, καθώς τα περισσότερα ηθικά διλήμματα έχουν βασιστεί πάνω σε λανθασμένες υποθέσεις για την πιθανή κλωνοποίηση ενός ανθρώπου, θα αναλυθεί η επιστημονική βάση των δυνατοτήτων και των περιορισμών της τεχνικής.
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ
Κλωνοποίηση είναι η δημιουργία μορίων, κυττάρων ή οργανισμών που έχουν πανομοιότυπο γενετικό υλικό. Είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται ευρέως στην καλλιέργεια φυτών, στην κυτταρική βιολογία και στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή ζώων. Η κλωνοποίηση με μεταμόσχευση πυρήνων δεν είναι μια καινούργια τεχνική. Η εφαρμογή της σε ωάρια βατράχου ανακοινώθηκε για πρώτη φορά το 1952 και από τότε χρησιμοποιείται ευρύτατα, ειδικά στα αμφίβια, για τη μελέτη της ανάπτυξης στα πρώτα στάδια (McKinnell, 1985). Οι πρώτες μελέτες έδειξαν ότι οι αρχικές κυτταρικές διαιρέσεις μετά την γονιμοποίηση παράγουν κύτταρα τα οποία είναι παντοδύναμα, δηλαδή μπορούν να διαφοροποιηθούν προς όλους τους κυτταρικούς τύπους ενός οργανισμού. Καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται, τα κύτταρα χάνουν αυτή την ικανότητα και η επιτυχία της μεταμόσχευσης πυρήνων μειώνεται. Σε μια σειρά κλασικών πειραμάτων μετά από μεταμόσχευση πυρήνων από ενήλικες βατράχους γεννήθηκαν ζωντανά έμβρυα, αλλά δεν αναπτύχθηκαν ποτέ πέρα από το στάδιο του γυρίνου (Needham, 1959).
Ωστόσο, η πυρηνική μεταμόσχευση στα θηλαστικά είναι ιδιαίτερα περίπλοκη διαδικασία. Η κλωνοποίηση ποντικών με τη χρήση πυρήνων από το στάδιο του μοριδίου ανακοινώθηκε το 1977, αλλά αυτή η εργασία δεν μπόρεσε να επαναληφθεί και έτσι το ενδιαφέρον των αναπτυξιακών βιολόγων ατόνησε (Surani et al., 1987). Η έρευνα πάνω στη μεταμόσχευση πυρήνων συνεχίστηκε στα βοοειδή, καθ’ όσον υπήρχε μεγάλο εμπορικό ενδιαφέρον για την αναπαραγωγή εμβρύων με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως καλής ποιότητας κρέατος ή μεγαλύτερη ποσότητα γάλακτος (Fulka et al, 1996). Η μεταμόσχευση πυρήνων έχει τη δυνατότητα, να παράγει μεγάλο αριθμό γενετικά πανομοιότυπων ζώων (Zhouji et al, 1990). Αντίθετα, η τεχνική της κλωνοποίησης με διαίρεση του εμβρύου, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί μέχρι στιγμής ώστε να αυξηθεί ο αριθμός των εμβρύων με τον επιθυμητό γονότυπο, μπορεί να δώσει έναν περιορισμένο αριθμό ζώων, αφού διπλασιάζει ή τριπλασιάζει μόνο τον αριθμό των υπαρχόντων εμβρύων.
Στα μέσα του 1980 πολλές ερευνητικές ομάδες από όλο τον κόσμο ξεκίνησαν την κλωνοποίηση προβάτων και βοοειδών με μεταμόσχευση εμβρυϊκών πυρήνων με ή χωρίς προηγούμενη καλλιέργεια των εμβρυϊκών κυττάρων (Sims & First, 1993). Ο Steen Willadsen στις Ηνωμένες Πολιτείες πέτυχε μεταμόσχευση πυρήνων από έμβρυα στο στάδιο των 64 και των 128 κυττάρων (βλαστοκύστη) (Willadsen, 1986). Το αποτέλεσμα της εργασίας ήταν η γέννηση υγιών ζώων και αποτέλεσε την πρώτη επιβεβαίωση ότι η μεταμόσχευση πυρήνων στα θηλαστικά ήταν αποτελεσματική, τουλάχιστον από μερικά διαφοροποιημένα κύτταρα.
Στις αρχές του 1980 οι έρευνες επικεντρώθηκαν στην παραγωγή διαγονιδιακών προβάτων και αγελάδων που θα παρήγαγαν ανθρώπινες πρωτεΐνες στο γάλα τους. Το 1987 ιδρύθηκε η εταιρεία PPL Therapeutics και ανακοινώθηκε η γέννηση της Tracy, ενός διαγονιδιακού προβάτου που παρήγαγε α1-αντιτρυψίνη στο γάλα της. Την ίδια περίοδο πολλές άλλες ερευνητικές ομάδες ανέπτυξαν διαγονιδιακά ζώα και ειδικότερα διαγονιδιακούς χοίρους, οι οποίοι θεωρήθηκαν ότι αποτελούν πιθανή πηγή οργάνων για μεταμόσχευση σε ανθρώπους (Lanza et al, 1997).
Πριν από την Dolly, ο μόνος τρόπος δημιουργίας διαγονιδιακών ζώων ήταν η μικροέγχυση DNA στον πυρήνα του ωαρίου ή του ζυγωτού. Η όλη διαδικασία βασίζεται στην εισαγωγή 200-300 αντιτύπων του γονιδίου από τα οποία, μερικά μπορεί να προσαρτηθούν τυχαία στο γονιδίωμα του πυρήνα (Schnieke et al, 1997). Η αποτελεσματικότητα της τεχνικής είναι μικρή: από 2-3% των ωαρίων, τα οποία θα υποβληθούν στην διαδικασία της μικροέγχυσης, μερικά μόνο από τα διαγονιδιακά ζώα που θα γεννηθούν θα εκφράζουν τα προστιθέμενα γονίδια σε αρκετά υψηλά επίπεδα ώστε να υπάρχει επιστημονικό ή εμπορικό ενδιαφέρον. Όμως, με αυτή τη μέθοδο είναι δυνατή μόνο η προσθήκη γονιδίων, και όχι η αφαίρεση ή άλλος γενετικός χειρισμός (Σχήμα 1). Η δυνατότητα δημιουργίας διαγονιδιακών ζώων με κλωνοποίηση από κυτταρική σειρά μας επιτρέπει την πραγματοποίηση συγκεκριμένων γενετικών μετατροπών, οι οποίες περιλαμβάνουν την αφαίρεση ή την αντικατάσταση συγκεκριμένων γονιδίων. Αυτό έχει ήδη επιτευχθεί στα ποντίκια χρησιμοποιώντας σειρές εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων (Fulka et al, 1996).
Το 1996 γεννήθηκαν δύο πρόβατα με μεταμόσχευση πυρήνα από καλλιέργεια εμβρυϊκών κυττάρων (Campbell et al, 1996). Παράλληλα μελετήθηκε η επιτυχία της μεταμόσχευσης και η χρήση ευρύτερου φάσματος κυτταρικών τύπων εκτός των εμβρυϊκών κυττάρων. Μέχρι σήμερα, πληθώρα κυτταρικών τύπων έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία. Το 1997, το Ινστιτούτο Roslin και η εταιρεία PPL Therapeutics ανακοίνωσαν την γέννηση της Polly, του πρώτου διαγονιδιακού προβάτου που δημιουργήθηκε με μεταμόσχευση πυρήνων. Σ’ αυτή την περίπτωση το κύτταρο-δότης ήταν ένας εμβρυϊκός ινοβλάστης στον οποίο είχε εισαχθεί το γονίδιο που κωδικοποιεί τον ανθρώπινο παράγοντα πήξης IX (Schnieke et al, 1997).
Σχήμα 1. Τα στάδια δημιουργίας διαγονιδιακών ποντικιών.
2.ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ
Για την κλωνοποίηση θηλαστικών χρησιμοποιούνται κυρίως οι ακόλουθες δύο τεχνικές:
α. Διαίρεση ενός εμβρύου στα βλαστομερίδιά του
Στο ποντίκι, η τεχνική αυτή μειώνει τα ποσοστά εμφύτευσης και εμβρυικής ανάπτυξης, επειδή οι παράγοντες αυτοί επηρεάζονται από τον αριθμό των εμβρυικών κυττάρων στο στάδιο της βλαστοκύστης και την κατανομή των κυττάρων της εσωτερικής μάζας προς τα κύτταρα της τροφοβλάστης (Zhouji et al, 1990).
Στο παρελθόν η διαίρεση του εμβρύου στα βλαστομερίδιά του θεωρείτο ότι μιμείται τον φυσικό σχηματισμό των μονοζυγωτικών διδύμων. Στον άνθρωπο όμως δεν είναι γνωστό το στάδιο και ο τρόπος με τον οποίο συμβαίνει η δημιουργία μονοζυγωτικών διδύμων. Έχει προταθεί ότι οι μονοζυγωτικοί διδυμοι μπορεί να είναι αποτέλεσμα της διαίρεσης της εμβρυοβλάστης. Αυτή η διαδικασία έχει συχνά παρατηρηθεί in vitro και το αποτέλεσμα ήταν μία εκκολαπτόμενη βλαστοκύστη που είχε δύο σχηματισμούς εμβρυοβλάστης μέσα στην ίδια τροφοβλαστική κοιλότητα (Trounson & Pera, 1998).
β. Μεταμόσχευση πυρήνων
Η κλωνοποίηση με μεταμόσχευση πυρήνων είχε χρησιμοποιηθεί επί πολλά χρόνια για τη δημιουργία κλώνων ζώων από εμβρυϊκά κύτταρα (Willasden, 1986; Bondioli et al, 1990).
Σχήμα 2. Αφαίρεση μητρικού πυρήνα κατά τη διάρκεια πυρηνικής μεταμόσχευσης.
Πριν από τη μεταμόσχευση πυρήνων, αφαιρείται ο πυρήνας από το ωάριο με τεχνικές μικροχειρισμού (Σχήμα 2). Ακολουθεί η σύντηξη του κυττάρου του δότη με το απύρηνο ωάριο δέκτη με τη χρήση υψηλής συχνότητας ηλεκτρικών κενώσεων, οι οποίες βοηθούν τη σύντηξη των μεμβρανών (Tatharo et al, 1995) (Σχήμα 3). Το αποτέλεσμα αυτής της ένωσης λειτουργεί ως ζυγώτης και μπορεί να προχωρήσει στο συγκεκριμένο αναπτυξιακό του πρόγραμμα, όπως αυτό καθορίζεται από τα συστατικά του μητρικού κυτταροπλάσματος. Τα έμβρυα αυτά, εάν εμφυτευτούν στη μήτρα της ανάδοχης μητέρας μπορούν να αναπτυχθούν και να γεννηθούν φυσιολογικά (McGrath & Solter, 1986).
Σχήμα 3. Ο ρόλος της πυρηνικής ματαμόσχευσης στη θεραπεία βλαστικών κυττάρων.
Σχήμα 4. Σύντομη περιγραφή της διαδικασίας της κλωνοποίησης
Σχήμα 5. Στάδια της πυρηνικής μεταμόσχευσης
Τα πειράματα κλωνοποίησης εμβρύων ήταν σχεδόν αποκλειστικά περιορισμένα σε αμφίβια για περίπου 30 χρόνια. Παρότι τα πρώτα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά, μόνο μικρός αριθμός κλωνοποιημένων εμβρύων αναπτύχθηκε φυσιολογικά (McGrath & Solter, 1986). Συγκεκριμένα στο ποντίκι ήταν δυνατή η ανάπτυξη μέχρι τη γέννηση μόνο όταν είχαν χρησιμοποιηθεί πυρήνες από έμβρυα στο στάδιο των δύο κυττάρων (Howlett et al, 1987). Μεταμοσχευμένοι πυρήνες από ωοκύτταρα θεωρήθηκαν μη ικανοί για τον επαναπρογραμματισμό της ανάπτυξης (Modlinski, 1981). Σήμερα ωστόσο γνωρίζουμε ότι οι αρχικές αποτυχίες οφείλονται μάλλον σε τεχνικές ατέλειες (Wakayama et al, 1998; Pennisi, 1998) (Σχήμα 4 και 5).
3. Η ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΠΟΥ ΟΔΗΓΗΣΕ ΣΤΗ DOLLY
Το 1995 στο Ινστιτούτο Roslin στη Σκωτία γεννήθηκαν μετά από κλωνοποίηση δύο πρόβατα. Το γενετικό τους υλικό προήρθε από κυτταροκαλλιέργεια εμβρυϊκών κυττάρων, η πηγή των οποίων ήταν ένα έμβρυο στο στάδιο των εννέα ημερών (Campbell et al, 1996). Η κλωνοποίηση από εμβρυϊκά κύτταρα απέδειξε ότι, αν και αυτά είναι μερικώς διαφοροποιημένα, μπορούν να επαναπρογραμματιστούν έτσι ώστε να λειτουργήσουν όπως ο ζυγώτης μετά την γονιμοποίηση. Το επόμενο στάδιο του πειράματος, ήταν η κλωνοποίηση ζώων χρησιμοποιώντας κυτταρικές σειρές που προήλθαν από σωματικά κύτταρα. Με αυτή τη μέθοδο γεννήθηκε η Dolly, το πρώτο θηλαστικό που έχει κλωνοποιηθεί από σωματικό κύτταρο (Wilmut et al, 1997). Η ανακοίνωση της γέννησης της Dolly τον Φεβρουάριο του 1997 ήταν στο επίκεντρο της προσοχής του τύπου, όχι μόνο για την καθαρή επιστημονική αξία του πειράματος αλλά και επειδή η δημιουργία της Dolly έφερνε στο προσκήνιο την πιθανότητα κλωνοποίησης ανθρώπων με τα συνακόλουθα ηθικά διλήμματα.
4.ΕΠΙΤΥΧΗΜΕΝΗ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΑΠΟ ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ: Η ΚΑΤΑΡΡΙΨΗ ΕΝΟΣ ΔΟΓΜΑΤΟΣ
Πριν τη γέννηση της Dolly οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι η επιτυχημένη ανάπτυξη κλωνοποιημένων εμβρύων οφείλεται στο ότι οι εμβρυϊκοί πυρήνες του δότη δεν είναι παντελώς διαφοροποιημένοι πριν τη μεταμόσχευσή τους. Συνεπώς θεωρούνταν ικανοί να οδηγήσουν στον επαναπρογραμματισμό της ανάπτυξης μετά την μεταμόσχευσή τους σε κυτταρόπλασμα ωαρίου. Αντίθετα, οι πυρήνες των σωματικών κυττάρων θεωρούνταν διαφοροποιημένοι και μη ικανοί για τον προγραμματισμό της ανάπτυξης. Η Dolly, το πρώτο θηλαστικό που γεννήθηκε μετά από μεταμόσχευση πυρήνα ενός σωματικού κυττάρου, ανέτρεψε αυτή τη θεωρία. Στο πείραμα αυτό χρησιμοποιήθηκαν τρεις κυτταρικοί τύποι ως δότες πυρηνών:
α. κύτταρα από επιθήλιο μαστού
β. εμβυϊκοί ινοβλάστες
γ. εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα
Σχήμα 6. Τα στάδια της πυρηνικής μεταμόσχευσης.
Η αποτελεσματικότητα της σύντηξης ήταν σχετικά υψηλή και για τους τρεις τύπους κυττάρων, δηλαδή: στην περίπτωση α) 63.8%, στην β) 84.7% και στην γ) 82.8%. Το 6.7% από τα έμβρυα τα οποία προήλθαν από τα κύτταρα μαστού, το 27.4% από εμβρυϊκούς ινοβλάστες και το 39% από πυρήνες εμβρυϊκών κυττάρων αναπτύχθηκαν ως το στάδιο του μοριδίου (Σχήμα 5 και 6). Στην περίπτωση της Dolly, οι ερευνητές ξεκίνησαν με 434 ωάρια, από τα οποία τα 277 συντήχθηκαν επιτυχώς με τον πυρήνα δότη. Μόνο 27 από αυτά τα ωάρια αναπτύχθηκαν στο στάδιο που να μπορούν να μεταφερθούν στη θετή τους μητέρα, και μόνο ένα πρόβατο, η Dolly, γεννήθηκε ζωντανό.
5. ΟΙ ΛΟΓΟΙ ΓΙΑ ΤΗ ΧΑΜΗΛΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ
Από τα 277 «γονιμοποιημένα» ωάρια, μόνο ένα έδωσε την Dolly. Η διαδικασία της κλωνοποίησης έχει μικρή αποτελεσματικότητα, γεγονός που θέτει πολύ σημαντικά θέματα:
Α. Κυτταροπλασματική μεταμόσχευση και εγκαθίδρυση της σωστής πλοϊδίας
Κατά την γονιμοποίηση ένα σπερματοζωάριο, το οποίο βρίσκεται σε φάση «μεταγραφικής σιγής», εισέρχεται στο ωάριο και δίνει το έναυσμα για μια σειρά περιοδικών μεταβολών της συγκέντρωσης ασβεστίου, με τη μορφή ταλαντώσεων. Οι ταλαντώσεις ασβεστίου ενεργοποιούν το ωάριο και ξεκινούν την περαιτέρω ανάπτυξη, η οποία περιλαμβάνει την σύντηξη της χρωματίνης, τον επανασχηματισμό της πυρηνικής μεμβράνης και την επακόλουθη σύζευξη των προπυρήνων (Surani et al, 1987).Στα πειράματα που έγιναν από τον Wilmut και τους συνεργάτες, τα κύτταρα τα οποία επρόκειτο να χρησιμοποιηθούν ως δότες πυρήνων οδηγήθηκαν, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, στη φάση G-0 πριν από τη μεταμόσχευση. Από την άποψη της μη ενεργής (σε σιγή) μεταγραφικής φάσης, οι πυρήνες σε φάση G-0 «μοιάζουν» με σπερματοζωάρια κατά τη διάρκεια γονιμοποίησης (Wilmut et al, 1997).
Οι πυρήνες στη φάση G-0 και G-1 είναι κατάλληλοι για τη σύντηξη αλλά όχι στο στάδιο S και G2, γιατί τότε αναδιπλασιάζουν το DNA τους και θα μπορούσαν να καταλήξουν σε τετραπλοειδή έμβρυα. Αυτό το στάδιο είναι πολύ σημαντικό για τον σωστό καθορισμό της πλοϊδίας και πιθανόν μία από τις αιτίες των προηγούμενων αποτυχημένων προσπαθειών κλωνοποίησης να είναι η λανθασμένη επιλογή φάσης των πυρήνων (Wilmut et al, 1997; Pennisi, 1998).
Β. Η χρήση των G-0 πυρήνων ήταν κύριος παράγοντας στην επιτυχία των πειραμάτων για την γέννηση της Dolly?
Από την εργασία των Wilmut και των συνεργατών του (1997) υποθέτουμε ότι στους πυρήνες G-0 συμβαίνει γονιδιακή απενεργοποίηση που επιτρέπει τον γενετικό τους αναπρογραμματισμό. Ακόμα όμως δεν υπάρχουν δεδομένα που να αποδεικνύουν ότι πυρήνες από G-0 σωματικά κύτταρα είναι πιο εύκολο να αναπρογραμματιστούν από ότι πυρήνες σε διαφορετικές φάσεις.
Για την ώρα υπάρχει πληθώρα αναπάντητων ερωτημάτων σχετικά με τις διαδικασίες και τη χρονική σειρά του δομικού ανασχεδιασμού και μοριακού επαναπρογραμματισμού του πυρήνα μετά τη μεταμόσχευση.
Η κλωνοποίηση μπορεί να προκαλέσει ατελή σχηματισμό οργάνων. Το ποσοστό των συγγενών ανωμαλιών που παρατηρείται σε κλωνοποιημένα ζώα είναι υψηλό. Η πρώτη λεπτομερής μελέτη ενός κλωνοποιημένου ζώου δημοσιεύθηκε το 1999 (Renard et al., 1999). Μετά από επιτυχημένη πυρηνική μεταμόσχευση γεννήθηκε ένα μικρό, το οποίο πέθανε μετά από επτά εβδομάδες. Ο αριθμός των λεμφοκυττάρων είχε αρχίσει να πέφτει δραματικά μετά την έκτη εβδομάδα, και η νεκροτομή έδειξε ότι οι λεμφαδένες, οι θύμος και ο σπλήνας δεν είχαν αναπτύχθεί φυσιολογικά (Renard et al., 1999). Πιθανή αιτία ο ελλιπής ή λανθασμένος γενετικό «επαναπρογραμματισμός». Οι διαδικασίες της έναρξης του προγραμματισμού του μεταμοσχευμένου πυρήνα είναι εξαιρετικά πολύπλοκες και είναι πιθανόν νένα μόνο λάθος να ξεκινήσει μία αλυσιδωτή αντίδραση ενεργειών με πιθανά σοβαρά προβλήματα για την επιβίωση και την υγεία του οργανισμού.
6. ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ
Η δυνατότητα, μέσω της μεταμόσχευσης πυρήνων, να παράγουμε ζώα που έχουν πανομοιότυπο γενετικό υλικό, είναι μια εναλλακτική και πιθανόν πιο αποτελεσματική μέθοδος παραγωγής διαγονιδιακών ζώων. Επίσης η δυνατότητα χειρισμού μιας κυτταρικής σειράς μας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε την τεχνική του Ομόλογου Ανασυνδυασμού (homologous recombination) ώστε να επιτύχουμε συγκεκριμένες γονιδιακές μετατροπές των ζώων. Αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν το έλλειμμα ή την υποκατάσταση συγκεκριμένων γονιδίων ή την εισαγωγή μιας μόνο βάσης στον γενετικό κώδικα η οποία «διορθώνει» πολλές ή μια από τις ανθρώπινες γονιδιακές ασθένειες. Μερικές από τις πιθανές εφαρμογές των τεχνικών αυτών είναι οι εξής:
α) Πρωτεΐνες με φαρμακευτική αξία
Για την θεραπεία πολλών ασθενειών, χρησιμοποιούνται συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Πολλές μπορούν να εξαχθούν από το αίμα, αλλά η διαδικασία είναι υψηλού κόστους και ενέχει τους κινδύνους της επιμόλυνσης από ιούς, όπως για παράδειγμα του AIDS, της ηπατίτιδας C, ή πρόκλησης ασθενειών όπως του Creutzfelt-Jacobs. Μικρές ποσότητες πρωτεΐνης μπορούν να παραχθούν σε κυτταροκαλλιέργειες αλλά το κόστος είναι πάρα πολύ υψηλό. Πολύ μεγαλύτερες ποσότητες μπορεί να παραχθούν σε βακτήρια ή ζυμομύκητες αλλά οι πρωτεΐνες που παράγονται μπορούν πολύ δύσκολα να απομονωθούν σε καθαρή μορφή. Επίσης χάνουν τις μετα-μεταφραστικές μετατροπές οι οποίες είναι απαραίτητες έτσι ώστε η πρωτεΐνη να είναι δραστική in vitro. Σε αντίθεση με αυτές, πρωτεΐνες με μετα-μεταφραστικές μετατροπές, μπορεί να παραχθούν στο γάλα διαγονιδιακών αιγοπροβάτων και βοοειδών.
Η ποσότητα των πρωτεϊνών αυτών στο γάλα μπορεί να είναι υψηλή και το κόστος πολύ χαμηλό (Wilmut et al, 1991). Η PPL Therapeutics πρόσφατα ανακοίνωσε ότι η α1 αντιτρυψίνη παράγεται από ένα από τα διαγονιδιακά τους ζώα και χρησιμοποιείται ήδη σε κλινικές μελέτες. Η παραγωγή διαγονιδιακών ζώων με μεταμόσχευση πυρήνα είναι πολύ πιο εύκολη και αποτελεσματική διαδικασία από τις κλασικές μεθόδους. Συνήθως γίνεται προσθήκη συγκεκριμένων γονιδίων, ώστε τα διαγονιδιακά ζώα να παράγουν τις ζητούμενες πρωτεΐνες. Σε μερικές περιπτώσεις όμως θα αποτελούσε πλεονέκτημα η δυνατότητα αφαίρεσης συγκεκριμένων πρωτεϊνών του γάλακτος. Για παράδειγμα, με την αλβουμίνη ορού, η οποία χρησιμοποιείται για την θεραπεία κυρίως εγκαυμάτων, οι ανάγκες παγκοσμίως υπερβαίνουν τους 600 τόνους ετησίως. Οι εν λόγω ποσότητες θα μπορούσαν να παραχθούν σε διαγονιδιακές αγελάδες, εάν το γάλα δεν περιείχε μια πρωτεΐνη η οποία είναι πολύ δύσκολο να διαχωριστεί από την ανθρώπινη αλβουμίνη. Μία λύση θα ήταν να γίνει αντικατάσταση του γονιδίου της ανθρώπινης αλβουμίνης με το γονίδιο της αγελάδας με την τεχνική του ομόλογου ανασυνδυασμού.
β) Προϊόντα διατροφής με αυξημένη διατροφική αξία (nutraceuticals)
Μέσω της κλωνοποίησης παρέχεται η δυνατότητα να αλλάξει η διατροφική αξία τροφίμων, όπως του γάλακτος. Το γάλα της αγελάδας για παράδειγμα είναι ιδανικό για μοσχαράκια αλλά όχι για πρόωρα βρέφη. Η τεχνική «gene targeting» σε συνδυασμό με την πυρηνική μεταμόσχευση μπορεί να τροποποιήσει το γάλα έτσι ώστε μία ή περισσότερες από τις πρωτεΐνες του να έχουν αντικατασταθεί από ανθρώπινες πρωτεΐνες. Επιπροσθέτως, επειδή πολλοί άνθρωποι έχουν μία συγκεκριμένη αλλεργική αντίδραση σε ειδικές πρωτεΐνες στο γάλα ή δε μπορούν να μεταβολίσουν την λακτόζη, τεχνικές όπως αυτή του «gene targeting», θα επέτρεπαν την δημιουργία αγελάδων που θα παρήγαγαν γάλα το οποίο να μην περιέχει τα συγκεκριμένα συστατικά (Wilmut et al., 1991).
γ) Ξένο μεταμόσχευση
Τα τελευταία 20 χρόνια οι μεταμοσχεύσεις οργάνων έχουν γίνει διαδικασίες ρουτίνας. Εν τούτοις, υπάρχει σημαντικό πρόβλημα εύρεσης κατάλληλων οργάνων. Πολλοί ασθενείς πεθαίνουν ενώ βρίσκονται στη λίστα αναμονής ή περιμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα με σημαντικές επιπτώσεις στην υγεία και στην ποιότητα ζωής τους. Οι διαγονιδιακοί χοίροι αναπτύσσονται σαν δυνητικοί “δότες οργάνων” προκειμένου να αντιμετωπιστεί η έλλειψη. Αυτή τη στιγμή παράγονται διαγονιδιακοί χοίροι που περιέχουν μια επιπρόσθετη ανθρώπινη πρωτεΐνη, όπως το complement inhibitory factor, η οποία επικαλύπτει τους ιστούς του χοίρου έχοντας σαν σκοπό να προλάβει την άμεση απόρριψη του μεταμοσχευμένου οργάνου (Lanza et al., 1997).
Η δυνατότητα αφαίρεσης του γονιδίου αυτού μπορεί να παίξει πολύ σημαντικό ρόλο στην επιτυχία των ξένο-μοσχευμάτων. Τα περισσότερα από τα αντισώματα του ανθρώπου που θα αντιδρούσαν σε όργανο χοίρου αναγνωρίζουν κυρίως ένα δεσμό υδατανθράκων, την γαλακτόζη-α (1,3 γαλακτόζη). Αυτό το μόριο δεν υπάρχει στους ανθρώπους και γενικά στα πρωτεύοντα.
Η αφαίρεση του γονιδίου της γλυκοσυλτρανσφεράσης, η οποία είναι υπεύθυνη για την προσθήκη αυτού του σακχαρώδους μορίου, πιθανόν να μειώσει την άμεση απόρριψη των μεταμοσχευμένων οργάνων (Lanza et al., 1997).
δ) Συστήματα – Μοντέλα ζώων για ασθένειες
Τα διαγονιδιακά ποντίκια είναι πολύ χρήσιμα μοντέλα μελέτης ανθρώπινων γενετικών παθήσεων. Σε μερικές περιπτώσεις όμως οι φυσιολογικές διαφορές μεταξύ ποντικών και ανθρώπων έχουν σαν αποτέλεσμα η εισαγόμενη μετάλλαξη να μην προξενεί γενετική ασθένεια με τα ίδια συμπτώματα, όπως αυτή που προσβάλει τον άνθρωπο. Αυτή είναι η περίπτωση της κυστικής ίνωσης, όπου λόγω των διαφορών στη φυσιολογία του πνεύμονα δημιουργούνται ποντίκια με τις μεταλλάξεις της κυστικής ίνωσης, που όμως δεν πάσχουν από την ασθένεια. Η μεταμόσχευση πυρήνων μπορεί να διευρύνει το φάσμα των ειδών στα οποία η τεχνική gene targeting θα μπορεί να εφαρμοστεί και συνεπώς θα βρεθούν καλύτερα συστήματα μελέτης θεραπειών για ασθένειες και για την αντιγήρανση. Η φυσιολογία των πνευμόνων στο πρόβατο και στον άνθρωπο θεωρείται παρόμοια και πιθανώς η εισαγωγή μετάλλαξης για κυστική ίνωση στο πρόβατο να παράγει ένα φαινότυπο στο ζώο παρόμοιο με αυτόν του ανθρώπου (Harris, 1997).
ε) Κυτταρική θεραπεία
Η κυτταρική θεραπεία χρησιμοποιείται ήδη σε ασθενείς που πάσχουν από ασθένειες όπως η λευχαιμία. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα κύτταρα (π.χ. μυελός των οστών) λαμβάνονται από στενούς συγγενείς έτσι ώστε να αποφευχθούν προβλήματα ανοσολογικής αντίδρασης και απόρριψης.
Η κλωνοποίηση της Dolly από σωματικό κύτταρο απέδειξε ότι ακόμη και διαφοροποιημένα κύτταρα μπορούν να «επαναπρογραμματιστούν» προς όλους τους κυτταρικούς τύπους. Συνεπώς, ένα θέμα με τεράστιο επιστημονικό ενδιαφέρον είναι η αποδιαφοροποίηση και καθοδηγούμενη διαφοροποίηση κυττάρων του ίδιου ασθενούς προς τον τύπο κυττάρων που μας ενδιαφέρει ώστε να πραγματοποιηθεί επιτυχημένη μεταμόσχευση. Ο μόνος τρόπος για την επαναδιαφοροποίηση είναι η πυρηνική μεταμόσχευση και η δημιουργία ενός εμβρύου. Όταν αναγνωρίζουμε περισσότερα για τους βασικούς μηχανισμούς πιθανόν να μπορέσουμε να επαναπρογραμματίσουμε ανθρώπινα κύτταρα χωρίς το στάδιο του ανθρώπινου ωαρίου. Η διαδικασία αυτή πιθανόν να κάνει δυνατή τη χρήση κυττάρων του ίδιου του ασθενούς για θεραπεία χωρίς να εμπλέκεται ο χρόνος, το κόστος, η αβεβαιότητα και οι κίνδυνοι της μη-ισοσυμβατότητας.
Τα κύτταρα θεωρητικά θα μπορούν να αφαιρεθούν από τον ασθενή, να τροποποιηθούν προς τον κυτταρικό τύπο που απαιτείται και μετά να επαναεισαχθούν στον ίδιο ασθενή για θεραπεία (Cambell, 1998) (Σχήμα 7).
στ) Γήρανση και καρκίνος
Πριν από κάθε κυτταρική διαίρεση το DNA διπλασιάζεται και πιθανόν να συμβούν μεταλλάξεις κατά την αντιγραφή του. Αυτές οι σωματικές μεταλλάξεις θεωρείται ότι συνεισφέρουν τόσο στη διαδικασία της γήρανσης όσο και στην αυξημένη πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου με την πάροδο της ηλικίας. Τέτοιου είδους υποθέσεις μπορούν να μελετηθούν μέσω της πυρηνικής μεταμόσχευσης από ενήλικα ζώα. Πειραματόζωα όπως η Dolly δεν είναι ιδανικά πειραματικά μοντέλα λόγω του μεγάλου χρόνου ζωής. Πρόσφατα όμως ανακοινώθηκε η κλωνοποίηση σε ποντίκι και άλλα ζώα, τα οποία έχουν πολύ μικρότερο χρόνο ζωής και συνεπώς είναι πολύ πιο εύκολο να μελετηθούν.
ζ) Βασική έρευνα
Η κλωνοποίηση είναι εξαιρετικά σημαντική τεχνική για βασική έρευνα. Μέχρι σήμερα, πιστεύαμε ότι η διαδικασία της διαφοροποίησης στα θηλαστικά είναι μια μονόδρομη πορεία. Η δημιουργία της Dolly όμως έδειξε ότι ένα σωματικό εξειδικευμένο κύτταρο θηλαστικού έχει την δυνατότητα να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός ολόκληρου οργανισμού. Αυτή τη στιγμή υπάρχει πληθώρα αναπάντητων ερωτημάτων: Είναι δυνατή η κλωνοποίηση από οποιοδήποτε τύπο κυττάρου; Παίζει ρόλο η ηλικία του ζώου που είναι δότης του πυρηνικού DNA; Γιατί στα θηλαστικά η ικανότητα αναγέννησης ιστών ή οργάνων είναι τόσο περιορισμένη;
Η κλωνοποίηση δίνει τη δυνατότητα μελέτης των μηχανισμών διαφοροποίησης, αποδιαφοροποίησης και επαναδιαφοροποίησης στους ανώτερους οργανισμούς, καθώς επίσης και τη δυνατότητα παραγωγής μεγάλου αριθμού γενετικά πανομοιότυπων ζώων, γεγονός που αποτελεί τεράστιο πλεονέκτημα στον σχεδιασμό πειραμάτων. Η γενετική ποικιλότητα των ατόμων καλύπτει την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στον φαινότυπο.
Η δημιουργία πανομοιότυπων γενετικά πειραματόζωων μας έδωσε τη δυνατότητα να ελέγξουμε το βαθμό επιρροής περιβαλλοντικών ή άλλων παραγόντων.
Σχήμα 7. Κυτταρική καλλιέργεια.
7. ΕΜΒΡΥΪΚΑ ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ (EMBRYONIC STEM CELLS)
Τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα προέρχονται από τα παντοδύναμα αρχικά κύτταρα του εμβρύου και μπορούν να διαφοροποιηθούν σε όλους τους κυτταρικούς τύπους του οργανισμού. Πρόσφατα δημοσιεύτηκαν εργασίες για την απομόνωση και επιτυχή καλλιέργεια των πρώτων πολυδύναμων εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων, τα οποία δίνουν γένεση σε πολλούς ιστούς του σώματος (Bjornson et al., 1999).
Η ανάπτυξη ενός ανθρώπινου εμβρύου ξεκινά με τη γονιμοποίηση ενός ωαρίου από ένα σπερματοζωάριο. Το γονιμοποιημένο ωάριο (ζυγωτό) έχει τη δυνατότητα να σχηματίσει έναν ολόκληρο ανθρώπινο οργανισμό γιατί είναι αναπτυξιακά παντοδύναμο (totipottent). Τις πρώτες μέρες μετά τη γονιμοποίηση το ζυγωτό διαιρείται σε πανομοιότυπα παντοδύναμα κύτταρα. Έπειτα από περίπου 4-5 διαιρέσεις (στον άνθρωπο) τα παντοδύναμα αυτά κύτταρα μπαίνουν σε νέο στάδιο ανάπτυξης που χαρακτηρίζεται από τη διαφοροποίηση των κυττάρων και το σχηματισμό της βλαστοκύστης. Η βλαστοκύστη έχει ένα εξωτερικό στρώμα κυττάρων, την τροφοβλάστη, και ένα εσωτερικό, την εμβρυοβλάστη. Η τροφοβλάστη θα σχηματίσει τον πλακούντα και τους άλλους υποστηρικτικούς ιστούς που χρειάζονται για την ανάπτυξη του εμβρύου μέσα στη μήτρα. Η εμβρυοβλάστη θα σχηματίσει όλους τους ιστούς του εμβρύου. Παρότι η εμβρυοβλάστη μπορεί θεωρητικά να σχηματίσει κάθε τύπο κυττάρων που βρίσκεται στο ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να σχηματίσει έναν ολόκληρο οργανισμό μια και τα κύτταρα της δεν είναι ικανά να δώσουν γένεση στους ιστούς που είναι απαραίτητοι για την ανάπτυξη του εμβρύου στη μήτρα. Τα κύτταρα της εμβρυοβλάστης είναι πολυδύναμα (multipottent), και κάτω από κατάλληλες συνθήκες μπορούν να διαφοροποιηθούν προς όλους τους ιστούς, αλλά δεν μπορούν να δώσουν ολόκληρο οργανισμό. Για το λόγο αυτό αποτελούν ικανή πρώτη ύλη για δημιουργία οποιουδήποτε ιστού ή οργάνου στο ανθρώπινο σώμα.
Μέχρι στιγμής έχει γίνει εφικτή η διαφοροποίηση βλαστικών κυττάρων προς διάφορους κυτταρικούς τύπους όπως αιμοποιητικά κύτταρα, καρδιακό ιστό και νευρώνες (Woodbury et al., 2000).
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μακροχρόνια τα κύτταρα αυτά θα φέρουν επανάσταση στην ιατρική με τις ποικίλες εφαρμογές τους.
8. Η ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΓΟΝΟΤΥΠΟΥ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΤΥΠΟΥ
Για έναν βιολόγο η κλωνοποίηση είναι μια δυναμική τεχνική με τεράστιες δυνατότητες κατανόησης των μηχανισμών διαφοροποίησης κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Μπορούμε να υπολογίσουμε τις δυνατότητες ενός δεδομένου γονοτύπου από τις ποικίλες εκφράσεις του φαινοτύπου, κάτω από την επίδραση ενός μεγάλου φάσματος περιβαλλοντικών παραγόντων. Όσο πιο μεγάλο είναι το φάσμα των διαφορετικών περιβαλλοντικών συνθηκών, τόσο μεγαλύτερη είναι η πολυμορφία που παρατηρείται στις φαινοτυπικές εκφράσεις του ίδιου γονοτύπου. Οι ανθρώπινοι πληθυσμοί δείχνουν μια εκπληκτική ικανότητα πολυμορφισμού. Πολλοί διαφορετικοί γονότυποι μπορούν να παράγουν αξιοσημείωτα όμοιους φαινότυπους κάτω από ποικίλες συνθήκες. Η φαινοτυπική ομοιότητα, απαιτεί ομοιότητα των γονοτύπων, την οποία μπορεί να εξασφαλίσει η κλωνοποίηση και ομοιότητα μεταξύ των περιβαλλοντικών αλληλεπιδράσεων, οι οποίες δεν μπορούν να εξασφαλιστούν. Μπορούμε να περιμένουμε λιγότερη ομοιότητα, ακόμη στην φυσική εμφάνιση μεταξύ του δότη του κυττάρου και του κλωνοποιημένου απογόνου του, από αυτή που παρατηρείται στους μονοζυγωτικούς διδύμους. Οι ενδομήτριες επιδράσεις επηρεάζουν σημαντικά το μελλοντικό φαινότυπο του εμβρύου και οι συνθήκες ενδομήτριας ζωής μπορεί να διαφέρουν εξαιρετικά ακόμη και για μονοζυγωτικούς διδύμους. Φυσιολογικά αναμένεται ότι οι αναπτυξιακές δυνατότητες θα είναι πολύ διαφορετικές μεταξύ του δότη πυρήνα και του κλωνοποιημένου ατόμου, οι οποίοι θα έχουν κυοφορηθεί από διαφορετικές γυναίκες.
9. ΗΘΙΚΑ ΔΙΛΗΜΜΑΤΑ
Η ανακοίνωση της επιτυχούς κλωνοποίησης από σωματικό κύτταρο έχει πυροδοτήσει πληθώρα αντιδράσεων και ηθικών διλημμάτων, τα οποία αφορούν κυρίως την πιθανότητα κλωνοποίησης ανθρώπων. Σε μεγάλο βαθμό τα διλήμματα αυτά στηρίζονται σε λανθασμένες απόψεις σχετικά με το τι σημαίνει κλωνοποίηση, τι είναι τα γονίδια και ποιες οι δυνατότητές τους. Οπότε ένας κίνδυνος, κατά τη γνώμη της γράφουσας, έγκειται όχι στην δύναμη της επιστήμης αλλά στην λανθασμένη κατανόηση και επεξήγησή της.
Η δημιουργία του κλώνου ενός ανθρώπου δεν σημαίνει ότι προκύπτει μια «φωτοτυπία» του ίδιου ανθρώπου, όπως συνήθως προβάλλεται από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης. Ένας άνθρωπος που έχει πανομοιότυπο γενετικό υλικό με κάποιον άλλο, δηλαδή ένας κλώνος, θα είχε τις διαφορές και ομοιότητες με δύο μονοζυγωτικούς διδύμους. Και όπως οι πανομοιότυποι δίδυμοι, είναι δύο διαφορετικοί άνθρωποι βιολογικά, ψυχολογικά, ηθικά και νομικά, έτσι ένας κλώνος θα είναι μια διαφορετική οντότητα, ένας διαφορετικός άνθρωπος από το δίδυμό του. Το γεγονός αυτό συχνά παραβλέπεται από τα Μ.Μ.Ε., μια και προβάλλεται η άποψη ότι τα γονίδια καθορίζουν τα πάντα σχετικά με τον άνθρωπο και ότι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες ή τα τυχαία συμβάντα κατά τη διάρκεια ανάπτυξης ενός ανθρώπου είναι ήσσονος σημασίας. Η άποψη αυτή καλλιεργείται από τα Μ.Μ.Ε. για τη δημιουργία εντυπώσεων, αλλά και από αρκετές εταιρείες βιοτεχνολογίας, των οποίων η χρηματιστηριακή αξία εξαρτάται από τις μελλοντικές δυνατότητες και πιθανές εφαρμογές των ανακαλύψεων τους. Έτσι, υπάρχει η τάση να «διογκώνονται» οι προοπτικές και η σημασία μιας νέας ανακάλυψης, και ένα γονίδιο να εμφανίζεται ως ο κύριος καθοριστικός παράγοντας ενός ολόκληρου οργανισμού. Εξαιτίας της πολυπλοκότητας και της χαοτικής λειτουργίας των βιολογικών συστημάτων, θέματα «δύσπεπτα» για το πλατύ κοινό, συνήθως αυτά αποσιωπούνται, και προσδίδονται στα γονίδια πολύ περισσότερες ιδιότητες από αυτές που αληθινά έχουν.
Για τους γενετιστές είναι δεδομένο ότι ο γενετικός ντετερμινισμός αποτελεί λανθασμένη άποψη. Σήμερα γνωρίζουμε μύριους τρόπους με τους οποίους το περιβάλλον επηρεάζει την έκφραση των γονιδίων. Η φαινοτυπική έκφραση φυσικών γνωρισμάτων, όπως το ύψος και το χρώμα των μαλλιών, επηρεάζεται σημαντικά από περιβαλλοντικούς παράγοντες. Περισσότερα περίπλοκα χαρακτηριστικά, όπως η ευφυΐα ή ο χαρακτήρας, είναι αποτελέσματα συνεχούς αλληλεπίδρασης γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Σήμερα στην Ευρώπη και στην Αμερική έχουν ψηφιστεί νόμοι για την απαγόρευση της κλωνοποίησης. Εάν όμως η απαγόρευση στηρίζεται σε λανθασμένες υποθέσεις για τη σημασία της κλωνοποίησης, ίσως ο ρόλος των επιστημόνων να είναι η επιμόρφωση του κοινού για τις αληθινές δυνατότητες της κλωνοποίησης και όχι η δημιουργία νόμων οι οποίοι βασίζονται σε λάθος εκτιμήσεις.
Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν λόγοι για την κλωνοποίηση ανθρώπων. Ας πάρουμε το παράδειγμα ενός ζευγαριού που θέλει να δημιουργήσει τον κλώνο ενός παιδιού που έχει πεθάνει. Το ζευγάρι δεν θέλει να αποκτήσει ένα άλλο παιδί με το συνήθη τρόπο, γιατί θεωρεί ότι η κλωνοποίηση θα τους επιτρέψει να αποκτήσουν ξανά το παιδί που έχουν χάσει. Η αναπόφευκτη αλήθεια όμως είναι ότι με την κλωνοποίηση θα ερχόταν στον κόσμο ένα εντελώς διαφορετικό άτομο. Ένα παιδί που θα έμοιαζε εξωτερικά ως πανομοιότυπος δίδυμος με το παιδί που έχει πεθάνει, αλλά δεν θα ήταν το ίδιο άτομο. Από τη στιγμή που το ζευγάρι κατανοήσει αυτή την αλήθεια υπάρχει μικρή πιθανότητα να προτιμήσουν την κλωνοποίηση του παιδιού αντί να αποκτήσουν ένα άλλο παιδί. Η επιθυμία να κλωνοποιηθεί ένα παιδί το οποίο έχει πεθάνει ίσως είναι ένας μηχανισμός άρνησης του φυσιολογικού πένθους που ακολουθεί το θάνατό του (Annas, 1998). Η θεωρητική αντικατάσταση ενός νεκρού παιδιού ωθεί στην άρνηση του πόνου και κατά συνέπεια στην αντιμετώπιση του θανάτου του σαν ένα μη τραγικό γεγονός (Annas,1998).
Μια άλλη πιθανότητα είναι η οικογένεια, ένα μέλος της οποίας πάσχει από μια βαριά ασθένεια, να θέλει να αποκτήσει ένα παιδί με πανομοιότυπο γενετικό υλικό με το πάσχον άτομο έτσι ώστε να αποτελέσει δότη ιστού για το μέλος της οικογένειας που είναι άρρωστο. Σε αυτή την περίπτωση, παρότι είναι κατανοητή η προσπάθεια της οικογένειας να σώσει το μέλος της, αυτό που κάνει ηθικά αμφιλεγόμενη την όλη ιδέα είναι το ότι ο άνθρωπος αποτελεί ένα ον που έρχεται στον κόσμο με μόνο σκοπό την ύπαρξή του και όχι για να χρησιμοποιηθεί σαν δότης ιστών, ούτε για να εξυπηρετήσει οποιοδήποτε σκοπιμότητα. Η υπόθεση του παιδιού-κλώνου-δότη έρχεται σε αντίθεση με την έννοια του αυτοσκοπού της ανθρώπινης ζωής (Eisenberg, 1972).
Ένα άλλο σενάριο κλωνοποίησης που εμφανίζεται συχνά από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης, είναι ο άνθρωπος που θέλει από το δικό του DNA να δημιουργήσει ένα άλλο άνθρωπο-κλώνο, με σκοπό να τον χρησιμοποιήσει ως «αποθήκη» συμβατών οργάνων προς μεταμόσχευση στην περίπτωση που κάποτε χρειαστεί. Αυτή η υπόθεση, παραβλέπει το γεγονός, ότι ασχέτως με τον τρόπο που ο κάθε άνθρωπος έχει δημιουργηθεί, είναι ένα ανθρώπινο ον με όλα τα δικαιώματα και την προστασία που συνοδεύει την υπόσταση του ως ανθρώπου. Οι δύο δίδυμοι θα είχαν ακριβώς τα ίδια δικαιώματα, όπως και οποιοσδήποτε άλλος άνθρωπος και η ιδέα πως ο ένας θα χρησιμοποιείται ως πηγή οργάνων για τον άλλον, ανήκει στα σενάρια επιστημονικής φαντασίας (Berg & Singer, 1998).
Αν εκδηλώνεται σημαντικό ενδιαφέρον στην αναπαραγωγή ανθρώπων μέσω κλωνοποίησης, αυτό δείχνει την αποτυχία των επιστημόνων για την σωστή επιμόρφωση του κοινού. Κάτω από αυτές τις συνθήκες η απαγόρευση της κλωνοποίησης ανθρώπων, είναι όχι μόνο ανεπιτυχής, αλλά και ικανή να φέρει τα αντίθετα αποτελέσματα. Η νομική απαγόρευση μιας πρακτικής σε ένα κράτος έχει αποδειχθεί συχνά ατελέσφορη γιατί μπορεί να ωθήσει τους ανθρώπους που έχουν την οικονομική δυνατότητα να εφαρμόσουν την πρακτική αυτή σε άλλα κράτη, όπου επιτρέπεται. Επίσης η απαγόρευση αυτή θα μπορούσε να φέρει τα αντίθετα αποτελέσματα, γιατί πιθανόν επιβεβαιώνει πολλούς από τους κοινούς φόβους που συνδέονται με την ανθρώπινη κλωνοποίηση, δηλαδή την ύπαρξη σπόρων αλήθειας στο γενετικό ντετερμινισμό. Σήμερα υπάρχει ομοφωνία στην πλειονότητα των επιστημόνων ότι ο γενετικός ντετερμινισμός δεν είναι μόνο λανθασμένος, αλλά και επικίνδυνος γιατί επαναφέρει εικόνες ψευδο-επιστημονικού ρατσισμού και προγράμματα ευγονικής, τα οποία προχώρησαν βασισμένα στην αντίληψη ότι ο άνθρωπος ως οντότητα εξαρτάται απόλυτα γενετικό του υλικό. Σήμερα πολλοί υποθέτουν ότι στα γονίδια βρίσκεται κωδικοποιημένη η μοίρα του ανθρώπου και η αντιμετώπιση της κλωνοποίησης σαν μια ιδιαίτερα επικίνδυνη τεχνολογία θα ενθάρρυνε ατυχώς αυτές τις ψευδοεπιστημονικές εικασίες.
Η αντίδραση μετά την ανακοίνωση της γέννησης της Dolly ήταν πρωτοφανής. Στις Ηνωμένες Πολιτείες το Κογκρέσο επικύρωσε την απαγόρευση πειραμάτων πάνω στην ανθρώπινη κλωνοποίηση για τουλάχιστον πέντε χρόνια. Στο Παρίσι την 12η Ιανουαρίου 1998, το Συμβούλιο της Ευρώπης για την Βιοηθική δημοσίευσε ένα πρωτόκολλο που απαγορεύει την κλωνοποίηση ανθρώπων και έχει υπογραφεί από 22 εκ των 40 κρατών – μελών. Είναι αξιοσημείωτο ότι η Μ. Βρετανία εναντιώθηκε σε αυτή την απόφαση, και ζήτησε να ενημερωθεί για όλες τις πτυχές του θέματος προτού ληφθεί κάποια οριστική απόφαση που αφορά την ανθρώπινη κλωνοποίηση. Η Μ. Βρετανία έχει ειδική συμβουλευτική επιτροπή σχετικά με την γενετική ανθρώπου (HGAS) η οποία εξέδωσε ένα κείμενο για δημόσια συζήτηση. Η δημοσίευση αυτή αποσκοπεί στην επεξήγηση των διαδικασιών της κλωνοποίησης και στην καταγραφή των πιθανών πλεονεκτημάτων ή μειονεκτημάτων της, μαζί με τα πιθανά ηθικά διλήμματα. Η αντιμετώπιση αυτή έρχεται σε αντίθεση με τις αντιδράσεις του υπόλοιπου κόσμου. Εξάλλου για την κλωνοποίηση, όπως και για οποιαδήποτε άλλη τεχνική, θα πρέπει να υπάρχει σαφής διαχωρισμός μεταξύ της γνώσης που έχει αποκτηθεί και των δυνητικών εφαρμογών της στον άνθρωπο.
10. ΕΠΙΛΟΓΟΣ
Ένα από τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από την κλωνοποίηση είναι ότι οι πυρήνες διαφοροποιημένων κυττάρων διατηρούν την παντοδυναμία για την ανάπτυξη ενός νέου οργανισμού.
Η επιστημονική και κλινική σημασία αυτού του γεγονότος είναι τεράστια. Αν τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα είναι δυνατόν να διαφοροποιηθούν προς συγκεκριμένους τύπους κυττάρων, τότε θα μπορέσει να επιτευχθεί η παραγωγή συγκεκριμένων ιστών ή και οργάνων στο εργαστήριο που θα είναι απόλυτα συμβατά με τον ασθενή. Η θεραπευτική κλωνοποίηση και η χρήση εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων πιθανόν να φέρει τεράστια οφέλη σε ανθρώπους που πάσχουν από σοβαρές ασθένειες.
Η θεραπευτική κλωνοποίηση δεν έχει ως στόχο την δημιουργία ανθρώπινων γενετικών αντιγράφων, αλλά έχει σαν σκοπό την δημιουργία ιστών στο εργαστήριο, οι οποίοι θα είναι απόλυτα συμβατοί με τον δέκτη του μοσχεύματος.
Είναι πολύ σημαντικό να τονιστεί η διαφορά ανάμεσα στην θεραπευτική και στην αναπαραγωγική κλωνοποίηση. Στη θεραπευτική κλωνοποίηση, ο στόχος δεν είναι η δημιουργία ενός γενετικά πανομοιότυπου ανθρώπου αλλά η δημιουργία ιστών και οργάνων στο εργαστήριο, για την καταπολέμηση ασθενειών. Παρά τις σημαντικές υποσχέσεις της νέας τεχνολογίας προκύπτουν διλήμματα για την πηγή των βλαστικών κυττάρων, δηλαδή το έμβρυο. Πολέμιοι της θεραπευτικής κλωνοποίησης υποστηρίζουν ότι δεν επιτρέπεται σε ένα έμβρυο να αναπτυχθεί σε άνθρωπο. Το κρίσιμο ερώτημα είναι, εάν ένα έμβρυο 4–8 κυττάρων θεωρείται εν δυνάμει άνθρωπος ή όχι. Η Human Fertilization & Embryology Authority (HFEA), τονίζει ότι σε αυτά τα πολύ αρχικά στάδια ανάπτυξης, τα εμβρυϊκά κύτταρα μπορεί να καταλήξουν σε ένα έμβρυο, σε δύο έμβρυα (μονογενή δίδυμα), ή σε κανένα. Η HFEA τοποθετεί την αρχή της ανθρώπινης οντότητας στο στάδιο που δημιουργείται η νωτιαία χορδή, πρόδρομος του νευρικού συστήματος, που συμβαίνει την 14η ημέρα μετά τη γονιμοποίηση. Είναι το στάδιο, στο οποίο διασαφηνίζεται εάν τα εμβρυϊκά κύτταρα θα δώσουν ένα ή δύο ή τρία ή κανένα έμβρυο. Η 14η ημέρα κατά την βρετανική νομοθεσία είναι το όριο μετά το οποίο απαγορεύεται η καλλιέργεια εμβρύων στο εργαστήριο, καθώς και οποιοδήποτε πείραμα και μελέτη.
Για την θεραπευτική κλωνοποίηση απαιτείται έμβρυο πριν από τις 14 ημέρες. Όμως μια και δεν υπάρχει ομοφωνία σχετικά με το στάδιο που το έμβρυο αποκτά την ηθική και νομική του υπόσταση, υπάρχει διχογνωμία σχετικά με την πιθανή χρήση του για την δημιουργία ιστών in vitro.
Ο στόχος των επιστημόνων είναι, με την βοήθεια της κλωνοποίησης, να κατανοήσουν τους μηχανισμούς διαφοροποίησης ώστε να είναι δυνατή η μετατροπή του ενός τύπου κυττάρου σε ένα άλλο, χωρίς το ενδιάμεσο εμβρυϊκό στάδιο. Έτσι, δεν θα υπάρχουν και διλήμματα σχετικά με την ορθότητα της χρήσης εμβρυϊκών κυττάρων.
Ήδη γίνονται σημαντικά βήματα προς αυτήν την κατεύθυνση. Το 1999, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Science», η κατευθυνόμενη διαφοροποίηση νευρικών βλαστικών κυττάρων σε κυτταρικούς τύπους του αίματος (Bjornson et al., 1999).
Ίσως η ημέρα που θα είναι δυνατή η μετατροπή του ενός τύπου κυττάρων σε έναν άλλο, χωρίς το ενδιάμεσο εμβρυϊκό στάδιο, να μην είναι πολύ μακριά.
Ευχαριστώ το Roslin Institute για την άδεια χρησιμοποίησης των φωτογραφιών και σχημάτων.
11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Annas G.J. (1998). Why We Should Ban Human Cloning. NEΙJM 339: 118–125.
Berg P. and Singer M. (1998). Regulating human cloning. Science; 282:413.
Bjornson C.R.R., Rietze R.L., Reynolds B.A., Magli M.C. and Vescovi L.A. (1999). Turning brain into Blood: A Hematopoietic Fate Adopted by Adult Neural Stem Cells in Vivo. Science; 283:534–537.
Campbell K.H.S., Mc Whir J., Richie W.A. and Wilmut I. (1996). Sheep cloned by nuclear transfer from a cultured cell line. Nature; 380: 64–6.
Eisenberg L. (1972). The human nature of human nature. Science; 176:123–8.
Eisenberg L. (1999). Would Cloned Humans Really Be Like Sheep. NEJM; 340:471–475.
Fulka J. Jr, First N.L., Moor R.M. (1996). Nuclear transplantation in mammals: Remodeling of transplanted nuclei under the influence of maturation promoting factor. Bio Essays 18:835-840.
Howlett S.K., Barton S.C. and Surani M.A. (1987). Nuclear cytoplasmic interactions following nuclear transplantation in mouse embryos. Development. 101:915–923.
Lanza R.P., Cooper D.K.C and Chick W.L. (1997). Xenotransplantation. Scientific American; 277 (1):54–9.
Mc Grath J. and Solter D. (1986). Nucleoplasmic interactions in the mouse embryo. J Embryol Exp Morphol; 97:277–289.
Mc Kinnell R.G (1985). Cloning: of frogs, mice and other animals. University of Minnesota Press, Minneapolis, USA.
Modlinski J.A. (1981). The fate of inner cell mass and trophectoderm nuclei transplanted to fertilized mouse eggs. Nature; 292:342–343.
National Research Council. Genetic vulnerability of major crops. Washington, D.C.: National Academy of Sciences, 1972.
Needham J.A. (1959). History of embryology. New York: Abelard-Schuman.
Pennisi E. (1998). After Dolly, a pharming frenzy. Science; 279:646–648.
Pennisi E. (1998). Cloned mice provide company for Dolly. Science; 281:495–496.
Renard J.P., Chastant S., Chesne P., Richard C., Marchal J., Cordonnier N. et al. (1999). Lymphoid Hypoplasia and somatic cloning. Lancet; 353 (9163): 1489–91.
Schnieke A.E., Kind A.J., Ritchie W.A., Mycock K., Scott AR., Ritchie M. et al. (1997). Human factor IX transgenic sheep produced by transfer of nuclei from transfected fetal fibroblasts. Science; 278, 2130–2133.
Sims M. and First N.L. (1993). Production of calves by transfer of nuclei from cultured inner cell mass cells. Proc Natl Acad Sci USA; 90:6143–6147.
Surani M.A.H., Barton S.C. and Norris M.L. (1987). Experimental reconstruction of mouse eggs and embryos: An analysis of mammalian development. Biol Reprod; 36:1–16.
Tatharo B.G., Pushett D.A., Giliam K.J., Dowsing A.T., Mahaworasilpa T.L. and Trounson A.O. (1995). Electrofusion of in vitro produced bovine embryonic cells for the production of isofusion contours for cells used in nuclear transfer. J. Reprod. Ferti. Suppl; 49,549–53.
Trounson A. and Pera M. Potential of cell cloning for human medicine. (1998) Reprod. Fertil. Dev. 10(1):121–5.
Wakayama T., Perry A.C.F., Zuccotti M., Johnson K.R. and Yanagimachi R. (1998). Full-term development of mice from enucleated oocytes injected with cumulus nuclei. Nature; 394:369–374.
Willadsen S.M. (1986). Nuclear transplantation in sheep embryos. Nature; 320:63–65.
Wilmut I., Archibald A.I., Mc Clenaghan M.; Simons J.P.; Whitelaw C.B. and Clark A.J. (1991). Production of pharmaceutical proteins in milk. Experientia Sep 15; 47 (9): 905–12.
Wilmut I., Colman A. and Campbell K.H.S. (1997). Human factor IX transgenic sheep produced by transfer of nuclei from transfected fetal fibroblasts. Science; 278: 2130–2133.
Wilmut I., Schnieke A.E., Mc Whir J., Kind A.J. and Campbell K.H.S. (1997). Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature; 385: 810–813.
Woodburg D., Schwarz EJ., Prockop DJ., Black I.B. (2000). Adult rat and human bone marrow stromal cells differentiate into neurons. J Neurosci Res; 61(4): 364–70.
Zhouji W., Trounson A. and Dziadek M. (1990). The developmental capacity of mechanically bisected mouse morulae and blastocysts. Reprod Perril. Dev; 2,683–91.
Barros, T. (2004). Dolly the sheep – clone [Photograph]. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dolly_sheep_clone.jpg