Kloning: Hvad er det? Definition, typer og eksempler (Dolly, DNA)
Lær om kloning: definition, typer, DNA-kloning og eksempler som fåret Dolly. Klar, kort forklaring af biologien, metoderne og de etiske spørgsmål.
En klon er en celle eller et individ, som er identisk med en anden.
Inden for biologien er kloning en proces, hvor man fremstiller et eller flere genetisk identiske individer. Når det drejer sig om hele individer, betyder det normalt, at der bevidst fremstilles en identisk kopi. Dette blev først opnået hos pattedyr med det berømte får Dolly. Enæggede tvillinger hos mennesker er naturlige kloner. Det samme er afkommet af aseksuel reproduktion og enhver parthenogenetisk reproduktion, der ikke involverer meiose.
Kloning er naturligt for nogle dyr, men sjældent for pattedyr. En undtagelse er det ni-båndede bæltedyr, som normalt føder identiske firlinger.
Inden for genetik og cellebiologi henviser kloning især til DNA-sekvensen og dermed til alle andre makromolekyler.
Kloner i cellelinjer forekommer, men der er nogle åbenlyse forbehold. Ændringer i DNA'et i nogen form betyder, at dattercellerne ikke er identiske med modercellerne. Under udviklingen tændes og slukkes gener typisk, og dattercellerne bliver gradvist differentieret til modne vævsceller. Disse er ikke identiske med de oprindelige stamceller, så de er kun kloner i den forstand, at de stammer fra den samme modercelle.
Laboratoriekopiering af et molekyle for at fremstille nøjagtige kopier kaldes også kloning.
Typer af kloning
- Reproduktiv kloning: Fremstilling af et helt nyt individ, som er genetisk næsten identisk med et andet individ. Det mest kendte eksempel er får Dolly, hvor man brugte somatisk celle-kerneoverførsel (SCNT) til at skabe et pattedyr fra en voksen celles kerne.
- Terapeutisk kloning: Bruges til at skabe embryonale stamceller, der genetisk matcher en patient, med det formål at udvikle væv eller celler til behandling. Målet er ikke at skabe et nyt individ, men at fremstille celler til forskning og mulig behandling.
- Molekylær kloning (genteknisk kloning): Kopiering af specifikke DNA-sekvenser, typisk ved indsættelse i vektorer (f.eks. plasmider) og formering i bakterier eller andre systemer, så man kan undersøge, ændre eller producere et genprodukt (protein).
- Naturlig kloning: Forekommer uden menneskelig indgriben, fx enæggede tvillinger, planteformeringsmetoder som stiklinger, eller dyr med aseksuel reproduktion og parthenogenese.
Eksempler og mekanismer
- Dolly (SCNT): Ved SCNT fjernes kernen fra en ægcelle, og en kerne fra en somatisk (krops) celle indsættes. Ægget stimuleres derefter til at dele sig og udvikle sig til et embryo, som kan sættes ind i en surrogatmor. Dolly var resultatet af denne teknik og viste, at en celle fra en voksen organisme kunne reprogrammeres til et helt nyt individ. Dolly blev dog også et eksempel på de biologiske udfordringer ved kloning (se "Begrænsninger" nedenfor).
- Plantekloning: Planter klones rutinemæssigt ved stiklinger, podning og vævsdyrkning; mange kommercielle planter er genetiske kopier af en ønsket sort.
- Molekylær kloning: Et gen indsættes i en plasmidvektor, som introduceres i bakterier. Bakterierne formerer sig og producerer mange kopier af genet eller det tilsvarende protein. Denne metode bruges fx til produktion af insulin og andre rekombinante proteiner.
- Naturlige eksempler: Enæggede tvillinger hos mennesker, firlinger hos ni-båndede bæltedyr, og parthenogenetiske arter hvor hunner producerer afkom uden befrugtning.
Begrænsninger og biologiske udfordringer
- Lav effektivitet: Reproduktiv kloning lykkes sjældent; mange embryoner går tabt, og få udvikler sig til levedygtige individer.
- Epigenetik og reprogrammering: Kernens genudtryk skal reprogrammeres for at fungere korrekt i et nyt ægmiljø. Ufuldstændig reprogrammering kan føre til udviklingsfejl og sygdom.
- Mitochondrie-DNA: Mitochondrier stammer normalt fra ægget, så en klon er ikke 100 % genetisk identisk med kernen giveren, fordi mitokondrie-DNA kan afvige.
- Sygdom og aldring: Kloner kan have højere forekomst af sundhedsproblemer; der har været bekymring for telomerlængde og accelereret aldring hos nogle kloner, men resultater varierer.
- Mutationer over tid: Selv i cellelinjer vil mutationer og ændringer i genudtryk betyde, at celler afviger fra den oprindelige celle over tid.
Anvendelser
- Forskning: Kloning af gener og celler er centralt i molekylærbiologi og medicinsk forskning, fx til forståelse af genfunktion og sygdomsmodeller.
- Medicin: Produktion af rekombinante proteiner som insulin, vækstfaktorer og antistoffer ved hjælp af molekylær kloning. Terapeutisk kloning undersøges som mulighed for patienttilpassede stamcelleterapier.
- Landbrug og avl: Kloning bruges til at bevare ønskede egenskaber i husdyr og planter, fx elitekvæg eller kommercielle plantesorter.
- Bevarelse: Der eksperimenteres med kloning til at hjælpe truede arter, men dette rejser både praktiske og etiske spørgsmål og er ikke en simpel løsning.
Etiske og juridiske overvejelser
Kloning rejser stærke etiske spørgsmål, især når det gælder reproduktiv kloning af mennesker. Mange lande har forbud eller strenge restriktioner mod menneskelig reproduktiv kloning. Bekymringer inkluderer dyrevelfærd (pga. lav overlevelse og sygdom hos klonede dyr), identitet og rettigheder for eventuelle menneskelige kloner, og bredere samfundsmæssige konsekvenser. Terapeutisk kloning og stamcelleforskning er også genstand for debat, hvor nogle ser store medicinske potentialer, mens andre har religiøse eller moralske indvendinger.
Afsluttende bemærkninger
Kloning dækker et bredt spektrum fra ren molekylær kopiering af DNA til forsøg på at skabe hele individer. Begrebet "identisk" er i praksis nuanceret: selv genetisk meget lignende organismer kan afvige i mitokondrie-DNA, epigenetisk tilstand og miljøpåvirkninger. Kloning er et kraftfuldt værktøj i både forskning og bioteknologi, men tekniske begrænsninger, biologiske risici og etiske spørgsmål betyder, at anvendelsen er omhyggeligt reguleret og fortsat genstand for debat.
Ikke helt så identisk
Selv om kloner starter med at være identiske, forbliver de ikke nødvendigvis identiske. Enæggede tvillinger har altid lidt forskellige fænotyper.
Selv om enæggede tvillinger er genetisk set næsten identiske, viste en undersøgelse fra 2012 af 92 par enæggede tvillinger, at enæggede tvillinger får flere hundrede genetiske forskelle tidligt i fosterudviklingen. Dette skyldes mutationer (eller kopifejl), der finder sted i DNA'et hos hver tvilling efter opdelingen af embryoet. Det anslås, at et sæt enæggede tvillinger i gennemsnit vil have omkring 360 genetiske forskelle, som er opstået tidligt i fosterudviklingen. Disse ændringer kan dog have ringe praktisk betydning. I praksis ligner enæggede tvillinger hinanden meget i udseende og adfærd.
En anden årsag til forskellen mellem enæggede tvillinger er epigenetiske ændringer. Disse skyldes forskellige miljøpåvirkninger i løbet af deres liv, hvilket påvirker, hvilke gener der tændes eller slukkes. En undersøgelse af 80 par enæggede tvillinger i alderen fra tre til 74 år viste, at de yngste tvillinger har relativt få epigenetiske forskelle. Antallet af epigenetiske forskelle stiger med alderen. Halvtredsårige tvillinger havde over tre gange så store epigenetiske forskelle som treårige tvillinger. Tvillinger, der havde tilbragt deres liv adskilt (f.eks. tvillinger, der blev adopteret af to forskellige sæt forældre ved fødslen), havde den største forskel. Visse karakteristika bliver dog mere ens, når tvillinger bliver ældre, f.eks. IQ og personlighed. Dette fænomen illustrerer genetikkens indflydelse på mange aspekter af menneskelige egenskaber og adfærd.
Klonede arter
- Karpe: (1963) I Kina fremstillede embryologen Tong Dizhou verdens første klonede fisk ved at indsætte DNA fra en celle fra en hankarpe i et æg fra en hunkarpe. Han offentliggjorde resultaterne i et kinesisk videnskabeligt tidsskrift.
- Mus: (1986) Musen var det første pattedyr, som det lykkedes at klone fra en tidlig embryonal celle. De sovjetiske forskere Chaylakhyan, Veprencev, Sviridova og Nikitin fik klonet musen "Masha". Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet "Biofizika" bind ХХХХII, nummer 5 fra 1987.
- Får: (1996) Fra tidlige embryonale celler af Steen Willadsen. Megan og Morag[19] klonet fra differentierede embryonale celler i juni 1995 og fåret Dolly fra en somatisk celle i 1997.
- Abe: (2000) Tetra, fra embryopakning.
- Gaur: (2001) var den første truede dyreart, der blev klonet.
- Kvæg: Alpha- og beta-haner 2001 og 2005, Brasilien.
- Kat: CopyCat "CC" (hun, slutningen af 2001), Little Nicky, 2004, var den første kat, der blev klonet af kommercielle årsager.
- Hund: (2005) Snuppy, en afghansk hanhund, var den første klonede hund.
- Rotte: (2003) Ralph, den første klonede rotte.
- Muldyr: (2003) Idaho Gem, et muldyr, var den første klon af hestefamilien.
- Hest: (2003) Prometea, en Haflinger-hun, var den første klon af en hest.
- Vandbøffel: (2009) Samrupa var den første klonede vandbøffel. Den blev født på Indiens Karnal National Diary Research Institute i Karnal, men døde fem dage senere af en lungeinfektion.
- Kamel: (2009) Den første klonede kamel.
- Krabbespisende makak: (2018) Det er første gang, at forskere klonede en abe eller en abe ved hjælp af celler fra en donor, der er ældre end et embryon.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er kloning?
A: Kloning er processen med at fremstille et eller flere genetisk identiske individer. Det kan henvise til bevidst fremstilling af en identisk kopi, som med fåret Dolly, eller det kan henvise til naturlige kloner som f.eks. enæggede tvillinger eller afkom fra aseksuel reproduktion.
Spørgsmål: Hvordan fungerer kloning inden for genetik og cellebiologi?
A: Inden for genetik og cellebiologi henviser kloning især til DNA-sekvensen og dermed til alle andre makromolekyler. Ændringer i DNA'et i nogen form betyder, at dattercellerne ikke er identiske med modercellerne. Typisk under udviklingen tændes og slukkes gener, hvilket medfører, at dattercellerne differentieres til modne vævsceller, som ikke er identiske med de oprindelige stamceller.
Spørgsmål: Er kloning almindeligt blandt pattedyr?
Svar: Kloning er naturligt for nogle dyr, men sjældent hos pattedyr. En undtagelse er det ni-båndede bæltedyr, som normalt føder identiske firlinger.
Spørgsmål: Findes der laboratorieteknikker til kloning af molekyler?
Svar: Ja, laboratoriekopiering af et molekyle for at fremstille nøjagtige kopier kaldes også kloning.
Spørgsmål: Er alle kloner nøjagtige kopier af hinanden?
A: Nej, ændringer i DNA betyder, at datterceller ikke altid er nøjagtige kopier af deres modercelle, selv om de oprindeligt stammer fra modercellen. Under udviklingen tændes og slukkes gener, hvilket medfører differentiering mellem datterceller og oprindelige stamceller, så de er måske ikke længere nøjagtige kopier af hinanden.
Spørgsmål: Er fåret Dolly et eksempel på kloning?
Svar: Ja, Dolly blev klonet ved hjælp af en teknik, der kaldes somatisk cellekerneoverførsel (SCNT). Det var et af de første vellykkede eksempler på kloning af pattedyr i historien.
Søge