Egy nagyszabású klónvizsgálat eredményei

A klónozás igen magas szintű technikai felkészültséget igényel, de a klónozott embriókat még így sem könnyű "rávenni" arra, hogy élő, egészséges élőlénnyé fejlődjenek. A legtöbb klónozott magzat fejlődése valamilyen rendellenességet mutat és zömük még a születés előtt elpusztul. Jelenleg, leginkább a klónozáshoz használt donorsejt genetikai újraprogramozásának hibájával magyarázzák a kutatók az eljárás rendkívül alacsony hatásfokát. A legfrissebb, több ezer gén vizsgálatára kiterjedő tudományos eredmények azonban ezt cáfolhatják.

Szerte a világon számos állatfajt sikerrel klónoztak, a technológia fejlődésének és széleskörű elterjedésének azonban az egyik legnagyobb akadálya az igen alacsony hatékonyság. Ez állatfajonként eltérő, ami azt jelenti, hogy a felnőtt testi sejtes klónozással előállított embrióknak átlagosan 0,5-5 százaléka jön élve a világra és ezeknek is, mintegy a fele valamilyen rendellenességgel küzd.

A genetikai óra visszaállítása

A klónozás során egy petesejt magját eltávolítják, és helyére egy már differenciálódott sejtnek, a donorsejtnek a magját juttatják be, ez az ún. sejtmag-átültetéses klónozás. A jelenleg elfogadott elméletek szerint a probléma itt kezdődik. A testi sejt DNS-e, az örökítőanyag a sejt fejlődése során jelentős mértékben módosul. Ez a változás nem érinti a DNS-t felépítő bázisoknak a sorrendjét, viszont olyan kémiai csoportok - metilcsoportok - rakódnak rá a DNS-re, amelyek gátolják bizonyos gének működését. Hasonló következményekkel jár a hisztonfehérjék acetilációja (ún. acetilcsoportok kötődése a fehérje bizonyos aminosavaihoz). Ezek olyan szerkezeti fehérjék, amelyekre a DNS felcsavarodik, és szintén hatással vannak az örökítőanyagban tárolt információ kifejeződésére. Erre a bonyolult szabályozásra azért van szükség, mert az embrió fejlődése során képződő sejtek mindegyikének valamilyen speciális feladatot kell ellátnia. A sejt ilyen módosításokkal építi ki a rá jellemző programot, ami alapján a rá rótt feladatot el tudja látni. A klónozáshoz használt donorsejt az adott testi sejtre jellemző programot hordozza, például egy jellegzetes metilációs mintázat formájában.

A klónozás során a petesejtbe juttatott testi sejt örökítőanyagáról ez a program általunk még nem ismert módon "lehullik", és a sejt visszakerül az eredeti állapotába, amikor még bármilyen sejt kialakulhat belőle. Ez az ún. genetikai újraprogramozás, ami nélkülözhetetlen egy egészséges élőlény kialakulásához. A sejtmag-átültetés igen alacsony hatásfokát a genetikai újraprogramozás elégtelenségének a rovására írják a kutatók.

Vizsgálatok nukleinsav-chipekkel

Ennek az elméletnek a vizsgálatára Xiangzhong Yang kutatócsoportja sejtmag-átültetéssel klónozott borjúembriókat hozott létre a connecticuti egyetemen. A kutatók ezeknek az embrióknak a génkifejeződését (génexpresszióját) hasonlították össze olyan embriókéval, amelyeket egy petricsészében hoztak létre petesejtek megtermékenyítésével (IVF, in vitro fertilizáció), valamint olyan embriókéval, amelyeket úgynevezett mesterséges inszeminációval állítottak elő (azaz a szarvasmarhában történt megtermékenyülés, csupán a spermiumokat juttatták be mesterséges úton az állatba). A vizsgálatok során megnézték a donorsejtek génexpresszióját is (azokét a kiindulási sejtekét, melyeknek a magját a klónozás során a petesejtbe juttatták).

Mindhárom embriócsoportot hétnapos fejlődési állapotban vizsgálták. A klónozott és az IVF-embriók ezt az egy hetet egy petricsészében, tenyésztőközegben töltötték, a harmadik csoport tagjai pedig a szarvasmarha testében. Ezt követően az embriókból RNS-molekulákat vontak ki, és nukleinsav-chip-vizsgálatokhoz használtak föl őket. Az RNS egy információhordozó molekula, mely a sejtmagból, az örökítőanyagról szállítja az információt a fehérjeképződés helyére. Az embrió RNS-einek jellemzése a mikrochip-technika segítségével alkalmas a génkifejeződés vizsgálatára. A különböző gének által termelt RNS-ek egy olyan génkifejeződési profilt mutatnak, amely jellemzője az adott fejlődési stádiumban lévő embriónak. A módszerrel össze lehet vetni a különböző eljárásokkal előállított embriók génkifejeződését. Ez volt az első olyan vizsgálat, amelyben több ezer gén kifejeződését vizsgálták klónozott embriókban.

Viszonylag jó az "újraindítás"

A sejtmag-átültetéssel klónozott embriókban a génkifejeződés mintázata jelentősen (84%-ban) eltért a donorsejt génexpressziójától, viszont nagymértékben megegyezett a természetes közegben fejlődött (mesterséges inszeminációval előállított) embriókéval. Meglepő eredmény volt, hogy a klónozott embriók génkifejeződése kevésbé hasonlított a mesterséges körülmények között megtermékenyített és tenyésztett embriókéhoz (IVF) - ezt a jelenséget még nem tudják megmagyarázni a kutatók.

Az eredményekből tehát arra lehet következtetni, hogy a klónozott embrióknál viszonylag jól zajlik a genetikai újraprogramozás. Az embriók fejlődése tökéletesen halad a mintegy száz sejtes, ún. hólyagcsíra állapotig, és a génkifejeződésük szinte teljesen a normális embriókéhoz hasonló. A problémák akkor jelentkeznek, amikor az embriónak meg kell tapadnia a méhben, és ott szoros kapcsolatot kell kialakítania az anya szervezetével. A rendellenesség oka, egyes vélemények szerint az lehet, hogy a klónozás során eltávolítanak valami olyan anyagot, például jelzőmolekulákat a petesejtről, amelyekre szüksége lenne az embriónak a méhlepény kialakulása során. A további kutatások egyik iránya a méhlepény kialakulásához szükséges tényezők azonosítása lehet.

A connecticuti egyetem kutatói eredményeiket az amerikai tudományos akadémia folyóiratában (PNAS) közölték. Egyes kutatók, köztük Atsou Ogura, a japán Riken-központ kutatójának véleménye szerint az eredmények azt is érzékeltetik, hogy az elmúlt tíz év technikai újításai nem segítették a szakembereket a klónozott állatokkal kapcsolatos problémák megoldásában.

Miért van szükség állatok klónozására?

Az állatok klónozásának fő célja az ún. transzgénikus (vagyis egy másik fajból átültetett génnel vagy génekkel rendelkező) egyedek létrehozása. A transzgénikus állatok hagyományos előállítási módja - az idegen gének kifejlett szervezetbe való bejuttatása - ugyanis csak körülbelül 10%-ban hatékony, míg a bejuttatni kívánt gént, már eleve tartalmazó testi sejt klónozásával a módszer 100%-os hatékonyságú.

Az állatok klónozásának egyik legfőbb célja jelenleg az, hogy minél hatékonyabban, minél kevesebb embrió felhasználásával állítsanak elő olyan állatokat, amelyek tejükben nagy mennyiségben termelnek emberi gyógyhatású fehérjéket és humán ellenanyagokat.

Bodrogi Lilla - ST