Propiedad intelectual de Linhai
El proceso básico de la clonación consiste en trasplantar el núcleo de una célula donante que contiene material genético a un óvulo sin núcleo y luego estimular las dos células para que se fusionen en una mediante estimulación de microcorriente, y luego promover la división de la nueva célula, reproducirse y desarrollarse hasta convertirse en embriones. Cuando el embrión se desarrolla hasta un cierto nivel, se implanta en el útero del animal para dejarlo preñado, y luego puede nacer un animal genéticamente idéntico al donante de células. Durante este proceso, si las células del donante son modificadas genéticamente, se producirán los mismos cambios en los genes de la descendencia asexual.
La tecnología de clonación no requiere el apareamiento de macho y hembra, ni requiere la combinación de esperma y óvulos. Sólo requiere extraer una sola célula de un animal, cultivarla hasta convertirla en un embrión mediante métodos artificiales y luego implantar el embrión en una hembra para reproducir un nuevo individuo. Este animal clonado cultivado a partir de células individuales tiene exactamente las mismas características que el donante unicelular y es una "réplica" del donante unicelular. Científicos del Reino Unido y Oregón han desarrollado sucesivamente "ovejas clonadas" y "monos clonados". El éxito de la tecnología de clonación ha sido calificado de "evento histórico e iniciativa científica". Algunas personas incluso piensan que la tecnología de la clonación puede compararse con la aparición de la bomba atómica.
La tecnología de clonación se puede utilizar para producir "clones" y "replicantes", lo que ha atraído una amplia atención en todo el mundo. ¿La clonación es una tragedia o una bendición para los seres humanos? La dialéctica materialista cree que todo en el mundo es una unidad de contradicciones, dividida en dos. Lo mismo ocurre con la tecnología de clonación. Si la tecnología de la clonación se utiliza para "copiar" a locos de la guerra como Hitler, ¿qué aportará a la sociedad humana? Incluso si se utiliza para "copiar" a la gente común, generará una serie de problemas éticos. Si la tecnología de la clonación se aplica a la producción ganadera, se producirán cambios fundamentales en el cultivo y la reproducción de excelentes razas de ganado. Si la tecnología de clonación se utiliza en la investigación de terapia genética, es muy probable que se supere el cáncer, el SIDA y otras enfermedades persistentes que ponen en peligro la vida y la salud humanas. La tecnología de clonación, al igual que la tecnología de energía atómica, es un arma de doble filo con la empuñadura en manos humanas. La humanidad debe tomar medidas conjuntas para evitar el surgimiento de la "clonación humana" y permitir que la tecnología de clonación beneficie a la sociedad humana.
Estado de la investigación sobre la tecnología de clonación
Primero, las primeras investigaciones sobre clonación
La palabra clon es la transliteración de la palabra inglesa clone. Como sustantivo, c1one generalmente se traduce como clon asexual. La composición genética de todos los miembros de un mismo clon es idéntica a menos que existan mutaciones. La clonación de plantas, animales y microorganismos naturales existe desde hace mucho tiempo en la naturaleza. Por ejemplo, los gemelos idénticos son en realidad clones. Sin embargo, la incidencia de la clonación natural de mamíferos es extremadamente baja, el número de miembros es pequeño (normalmente dos), carece de propósito y rara vez puede utilizarse en beneficio de la humanidad. Por lo tanto, la gente comenzó a explorar métodos artificiales para producir clones de animales superiores. De esta manera, la palabra clonación comenzó a utilizarse como verbo para referirse al acto de criar artificialmente animales clonados.
Actualmente existen dos métodos principales para producir clones de mamíferos: la segmentación embrionaria y la transferencia nuclear. Dolly, la oveja clonada y varios animales clonados desarrollados por científicos de varios países, adoptaron posteriormente la tecnología de transferencia nuclear. La llamada transferencia nuclear se refiere al proceso de trasplantar los núcleos de embriones o animales adultos en diferentes etapas de desarrollo a ovocitos enucleados mediante microcirugía y fusión celular para reformar el embrión y madurarlo. A diferencia de la tecnología de segmentación de embriones, la tecnología de transferencia nuclear, especialmente la tecnología de transferencia nuclear en serie, puede producir un número ilimitado de individuos genéticamente idénticos. Dado que la transferencia nuclear es un método eficaz para producir animales clonados, a menudo se la denomina tecnología de clonación animal.
La idea de clonar animales mediante tecnología de transferencia nuclear fue propuesta por primera vez por Hans Spielmann en 1938. Lo llamó un "experimento extraño" en el que se extraían núcleos de embriones en desarrollo (maduros o inmaduros) y se trasplantaban a óvulos. Esta idea es ahora la forma básica de clonar animales.
A partir de 1952, los científicos utilizaron por primera vez ranas para realizar experimentos de clonación por transferencia nuclear y, sucesivamente, obtuvieron renacuajos y ranas adultas.
Desde 65438 hasta 0963, un equipo de investigación científica dirigido por el profesor Tong Dizhou en mi país estudió por primera vez la tecnología de transferencia nuclear de embriones de peces utilizando peces de colores como material y logró el éxito.
El primer resultado en la investigación sobre la transferencia nuclear de embriones de mamíferos se logró en 1981: Carl Ilmenzer y Peter Hope utilizaron células embrionarias de ratón para cultivar ratones normales. En 1984, Steen Willadsen clonó una oveja nacida viva a partir de células embrionarias inmaduras extraídas de ovejas, y otros repitieron posteriormente sus métodos experimentales utilizando una variedad de animales, entre ellos vacas, cerdos, cabras, conejos y macacos. En 1989, Willardson obtuvo la vaca clonada de segunda generación mediante transferencia nuclear continua. En 1994, Neil First clonó una vaca a partir de un embrión en etapa avanzada con al menos 120 células. En 1995, la transferencia nuclear había tenido éxito en embriones principalmente de mamíferos, incluidos embriones congelados y generados in vitro; también se habían intentado experimentos de transferencia nuclear con células madre embrionarias o células madre adultas. Sin embargo, hasta 1995 la transferencia nuclear de células diferenciadas en animales adultos no había tenido éxito.
2. La importancia y las repercusiones de la oveja clonada "Dolly"
Los hechos anteriores muestran que en febrero de 1997, el equipo de investigación científica del Dr. Wilmut del Instituto Roslin anunció el éxito. Antes de que se creara la oveja clonada con células somáticas "Dolly", la tecnología de transferencia nuclear de células embrionarias había logrado grandes avances. De hecho, la clonación de Dolly siguió todo el proceso de transferencia nuclear embrionaria en la tecnología de transferencia nuclear, pero esto no reduce la importancia de Dolly, porque es el primer animal en el mundo que nace mediante transferencia nuclear de células somáticas, y es un pionero en el campo de la tecnología de clonación. Un gran avance. Este enorme progreso significa que: se ha demostrado teóricamente que el núcleo de la célula animal diferenciada es totipotente, al igual que las células vegetales, y que el material genético en el núcleo no sufrirá cambios irreversibles durante el proceso de diferenciación; la práctica ha demostrado que el uso de células somáticas puede; La tecnología de clonación animal es factible. Se pueden utilizar innumerables células idénticas como donantes para trasplantes nucleares, y se pueden realizar una serie de operaciones genéticas complejas en estas células donantes antes de fusionarlas con óvulos, proporcionando así la base para criar animales excelentes. especies y grandes poblaciones La producción a gran escala de animales transgénicos proporciona un método eficiente.
Teóricamente, usando el mismo método, la gente puede copiar "clones", lo que significa que es completamente posible que los dictadores de las novelas de ciencia ficción se clonen a sí mismos. Por tanto, el nacimiento de "Dolly" provocó fuertes repercusiones en los círculos científicos, políticos e incluso religiosos de todo el mundo, y desencadenó una discusión sobre las cuestiones morales derivadas de la clonación humana. Los gobiernos y personas de varios países han respondido: la clonación humana no es ética. A pesar de esto, la gran importancia teórica y el valor práctico de la tecnología de clonación ha llevado a los científicos a acelerar la investigación, llevando así la investigación y el desarrollo de la tecnología de clonación animal a un clímax.
3. Resultados importantes de la investigación sobre clonación en los últimos tres años
El nacimiento de la oveja clonada Dolly ha desencadenado un auge de la investigación sobre clonación en todo el mundo. Posteriormente, los informes sobre la clonación de animales continuaron uno tras otro. En marzo de 1997, un mes después del nacimiento de Dolly, científicos de Estados Unidos, China, la provincia china de Taiwán y Australia anunciaron la noticia de que habían clonado con éxito monos, cerdos y vacas. Pero todos se clonan utilizando células embrionarias, por lo que su importancia no se puede comparar con la de Dolly. En julio del mismo año, el Instituto Roslin y PPL anunciaron que la primera oveja transgénica del mundo con genes humanos, "Polly", había sido clonada a partir de fibroblastos fetales transgénicos. Este logro muestra el gran valor de aplicación de la tecnología de clonación en la cría de animales transgénicos.
En julio de 1998, la Universidad de Hawaii en Wakayama informó que 27 ratones supervivientes fueron clonados a partir de células de cúmulo de ratón, 7 de los cuales eran descendientes de los ratones clonados. Esta fue la primera vez después del segundo lote. de la descendencia del trasplante nuclear de células somáticas de mamíferos. Además, Wakayama y otros utilizaron una nueva tecnología de clonación que era relativamente simple y tenía una alta tasa de éxito diferente a la de Dolly, y la llamaron "Tecnología Honolulu" por la ubicación de la universidad.
Desde entonces, científicos de Estados Unidos, Francia, Países Bajos y Corea del Sur también han informado del éxito de la clonación de células somáticas de ganado. El entusiasmo investigador de los científicos japoneses es particularmente sorprendente. De julio de 1998 a abril de 1999, Universidad de Agricultura de Tokio, Universidad Feng Jing'en, Grupo Empresarial de Mejora del Ganado, campos de pruebas de ganado locales (Prefectura de Ishikawa, Prefectura de Oita, Prefectura de Kagoshima, etc.) y empresas privadas (como Ginxue, la empresa láctea más grande de Japón). Dairy, etc.) informaron que usaban orejas de vaca y músculos de la cadera. A finales de 1999, se habían producido con éxito en el mundo clones de células somáticas de seis tipos de células: fibroblastos fetales, células mamarias, células del cúmulo, células epiteliales de las trompas de Falopio/uterinas, células musculares y células de la piel del oído.
En junio de 2000, la Universidad Northwest A&F de China clonó dos "ovejas clonadas" utilizando células somáticas de cabra adulta, pero una de ellas murió debido a una displasia del sistema respiratorio. Según los informes, la tecnología de clonación utilizada por el equipo de investigación es completamente diferente de la tecnología de clonación de Dolly, lo que demuestra que los científicos chinos también dominan la tecnología de vanguardia de la clonación de células somáticas.
Los experimentos de transferencia nuclear entre diferentes especies también han logrado algunos resultados gratificantes. En junio de 1998, científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison clonaron con éxito embriones de cinco mamíferos: cerdos, vacas, ovejas, ratones y macacos. Los hallazgos muestran que los huevos no fertilizados de una especie pueden combinarse con núcleos de células maduras de muchos animales. Aunque estos embriones fueron abortados, fueron un intento útil de explorar la posibilidad de la clonación xenogénica. En 1999, científicos estadounidenses clonaron embriones de argali a partir de huevos de vaca. Los científicos chinos también han clonado un embrión temprano de un panda gigante a partir de un huevo de conejo, lo que indica que la tecnología de clonación puede convertirse en una nueva forma de proteger y salvar a los animales en peligro de extinción.
IV. Perspectivas de aplicación de la tecnología de clonación
La tecnología de clonación ha mostrado amplias perspectivas de aplicación, que se pueden resumir en los siguientes cuatro aspectos: (1) cultivar variedades excelentes y producir animales de experimentación; (2) Producción de animales genéticamente modificados; (3) Producción de células madre embrionarias humanas para terapia de reemplazo de células y tejidos; (4) Reproducción de especies animales en peligro de extinción, preservación y difusión de recursos de especies animales. A continuación se describe brevemente la producción de animales transgénicos y células madre embrionarias.
La investigación sobre animales transgénicos es uno de los temas más atractivos y prometedores en el campo de la bioingeniería animal. Los animales transgénicos pueden utilizarse como donantes para trasplantes de órganos médicos, como biorreactores y para el mejoramiento genético del ganado y el establecimiento de modelos experimentales de enfermedades. Sin embargo, actualmente no existen muchas aplicaciones prácticas de los animales transgénicos. Además de los modelos médicos de ratones transgénicos modificados genéticamente, desde hace mucho tiempo, desde hace más de 10 años, se investiga la producción de proteínas farmacéuticas en biorreactores mamarios de animales transgénicos. Sin embargo, actualmente sólo hay 2 medicamentos en el mundo que han entrado en ensayos clínicos de Fase III, y de 5 a 6 medicamentos han entrado en ensayos clínicos de Fase II. Sin embargo, aún no se han creado líneas ganaderas transgénicas cuyas características agronómicas hayan sido mejoradas y puedan utilizarse para la producción ganadera. La baja eficiencia de producción de los animales transgénicos, el alto costo y la falla regulatoria causada por la dificultad de la integración en sitios fijos, la separación de rasgos genéticos en la descendencia reproducida sexualmente de animales transgénicos y la dificultad para mantener el excelente éxito de sus ancestros son las principales razones que restringen el progreso práctico de los animales transgénicos en la actualidad.
El éxito de la clonación de células somáticas ha desencadenado una nueva revolución en la producción de animales transgénicos. La tecnología de clonación de células somáticas animales proporciona la posibilidad técnica de amplificar rápidamente los efectos innovadores del germoplasma producidos por los animales transgénicos. El uso de tecnología simple de transfección de células somáticas para transferir el gen objetivo puede evitar las dificultades e ineficiencias de las células germinales del ganado. Al mismo tiempo, esta línea celular transgénica se puede utilizar para realizar pruebas previas de integración transgénica y preselección de género en condiciones de laboratorio. Antes del trasplante nuclear, el gen de fusión del gen extraño diana y el gen marcador (como el gen LagZ y el gen del antibiótico neomicina) se introducen en las células somáticas cultivadas, y luego las células transgénicas positivas y sus clones se examinan a través del expresión del gen marcador y luego las células positivas se trasplantan. Los núcleos de las células se trasplantan a los ovocitos enucleados. En teoría, los animales finales producidos deberían ser animales transgénicos 100% positivos. Mediante este método, Schnieke et al. (Bio Report, 1997) han obtenido con éxito 6 ovejas transgénicas, 3 de las cuales tienen el gen del factor IX de coagulación humano y el gen marcador (gen de resistencia a la neomicina), y 3 de las cuales tienen el gen marcador. La tasa de integración del gen fuente llega al 50%. Chibeli (Science, 1997) también obtuvo tres bovinos transgénicos mediante transferencia nuclear, lo que confirma la eficacia de este método. Se puede observar que una de las direcciones de aplicación más importantes de la tecnología de clonación animal en la actualidad es el desarrollo de animales clonados transgénicos de alto valor agregado.
Las células madre embrionarias son células madre totipotentes con potencial para formar todos los tipos de células adultas. Los científicos han estado intentando inducir varias células madre para que se diferencien en tipos de tejidos específicos para reemplazar los dañados en el cuerpo, por ejemplo mediante la implantación de células productoras de insulina en los diabéticos. Los científicos han podido convertir células ES de cerdo en cardiomiocitos latentes, células ES humanas en células neurales y mesenquimales y células ES de ratón en células endodérmicas. Estos resultados abren el camino a terapias de reemplazo de células y tejidos.
Actualmente, los científicos han aislado con éxito células ES humanas (Thomson et al. 1998, Science), y la tecnología de clonación de células somáticas ofrece la posibilidad de producir las propias células ES del paciente. Las células somáticas del paciente se trasplantan a ovocitos enucleados para formar embriones recombinantes, que se cultivan en blastocistos in vitro. Luego, las células ES se aíslan de los blastocistos y las células ES obtenidas se dirigen para diferenciarse en tipos de células específicas (como células nerviosas y musculares). células sanguíneas) para terapia de reemplazo. El objetivo final de este método de transferencia nuclear es tratar células madre en lugar de obtener individuos clonados, lo que los científicos llaman "clonación terapéutica".
La aplicación de la tecnología de clonación en la investigación básica también es muy significativa, ya que proporciona herramientas para estudiar mecanismos como la embriogénesis y los gametos, la diferenciación de células y tejidos, la regulación de la expresión genética y la interacción nucleocitoplasmática.
Verbo (abreviatura de verbo) Problemas en la tecnología de clonación
Aunque la tecnología de clonación tiene amplias perspectivas de aplicación, todavía está lejos de la industrialización. Como nuevo campo de investigación, la tecnología de la clonación aún no está madura en teoría y tecnología. En teoría, el mecanismo por el cual el material genético se reprograma mediante la clonación de células somáticas diferenciadas (un proceso en el que todos o la mayoría de los genes del núcleo celular se desactivan y la célula recupera la totipotencia) aún no está claro. Cuestiones como si los animales clonados recordarán la edad de las células del donante, si las sucesivas descendencia de animales clonados acumularán genes mutados y el papel genético de las mitocondrias citoplasmáticas en el proceso de clonación están sin resolver.
En la práctica, la tasa de éxito de la clonación de animales sigue siendo baja. En el experimento para criar a Dolly, el equipo de investigación de Wilmut fusionó 277 óvulos con núcleos de células trasplantadas y sólo obtuvo una oveja viva, Dolly, con una tasa de éxito de sólo el 0,36%. Al mismo tiempo, las tasas de éxito de la clonación de fibroblastos embrionarios y células embrionarias fueron sólo del 65.438 ± 0,7 % y del 65.438 ± 0,5 % respectivamente. 36866.88868688666
Además, algunos individuos nacidos presentan deficiencias fisiológicas o inmunológicas. Tomemos como ejemplo el ganado clonado criado en Japón, Francia y otros países. En febrero de 2000, habían nacido en Japón 121 animales clonados con células somáticas, pero sólo 64 sobrevivieron. Los resultados mostraron que la función placentaria de algunos terneros era imperfecta y que el contenido de oxígeno y la concentración del factor de crecimiento en la sangre eran inferiores a los niveles normales. El timo, el bazo y los ganglios linfáticos de algunos terneros se desarrollan de forma anormal; los fetos de animales clonados generalmente tienden a desarrollarse más rápido que los animales comunes, lo que puede ser la causa de la muerte.
Incluso Dolly, que se estaba desarrollando normalmente, tenía signos de envejecimiento prematuro. Los extremos de los cromosomas, llamados telómeros, determinan el número de veces que una célula puede dividirse: con cada división, los telómeros se acortan y, cuando se agotan, la célula pierde su capacidad de dividirse. En 1998, los científicos descubrieron que los telómeros de las células de Dolly eran más cortos de lo normal, lo que significaba que sus células estaban en un estado más envejecido. En aquel momento se pensó que esto podría deberse a la clonación de Dolly a partir de células de ovejas adultas, de modo que sus células llevaran la huella de las células adultas. Sin embargo, esta explicación ahora está siendo cuestionada. Robert Lanza, médico de Massachusetts, EE.UU., clonó ganado utilizando células senescentes cultivadas y obtuvo seis terneros. Después de 5 a 10 meses de nacimiento, se descubrió que los telómeros de estas vacas clonadas eran más largos que los de los terneros normales de la misma edad, y algunos eran incluso más largos que los de los terneros recién nacidos normales. Actualmente, no está claro por qué este fenómeno difiere del caso de Dolly. Sin embargo, este experimento muestra que, en algunos casos, el proceso de clonación puede alterar el reloj molecular de las células maduras, provocando que "rejuvenezcan". El impacto de este cambio en la vida útil de los animales clonados requiere más observación.
Además de los obstáculos teóricos y técnicos antes mencionados, las implicaciones éticas de la tecnología de clonación (especialmente su uso en embriones humanos) y la fuerte reacción pública a ella también limitan su aplicación. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de clonación en los últimos años muestra que la mayoría de los países del mundo no se quedan atrás y nadie ha abandonado la investigación sobre tecnología de clonación. En este punto, la actitud del gobierno británico es muy representativa. Menos de un mes después de febrero de 1997, el Comité Británico de Ciencia y Tecnología publicó un informe especial sobre la tecnología de clonación, indicando que el gobierno británico reconsideraría esta decisión y creía que no era prudente prohibir ciegamente esta investigación. La clave es establecer ciertas normas y utilizarlas en beneficio de la humanidad.