Ο όρος πείραμα αποκαλύπτει ένα μεγάλο, απροσδόκητο πρόβλημα

Ένας κλώνος υποτίθεται ότι είναι το ίδιο μοντέλο, αλλά μια εξαιρετική μελέτη 20 ετών δείχνει ότι στην πραγματικότητα δεν συμβαίνει αυτό. Υποδεικνύει ότι οι κλώνοι έχουν πολλές επιπλέον μεταλλάξεις και, εάν οι κλώνοι εξοικονομούν, αυτές συσσωρεύονται σε θανατηφόρα επίπεδα. Τα ευρήματα έχουν επιπτώσεις στη χρήση της αναπαραγωγής και της διατήρησης ζώων που απειλούνται με εξαφάνιση, συμπεριλαμβανομένων των προσπαθειών για την αναδημιουργία εξαφανισμένων ειδών, καθώς και για την πιθανή χρήση της τεχνολογίας στον άνθρωπο.

Το μεγάλο ερώτημα είναι γιατί υπάρχουν τόσες πολλές αλλαγές στους κλώνους. Είναι πιθανό τα ενήλικα κύτταρα του σώματος, τα οποία είναι ερμητικά κλειστά, να συσσωρεύουν περισσότερες μεταλλάξεις από τα κύτταρα του ωαρίου ή του σπέρματος. Αλλά Teruhiko Wakayama στο Πανεπιστήμιο Yamanashi στην Ιαπωνία πιστεύει ότι η ίδια η διαδικασία θα μπορούσε να κάνει τουλάχιστον μερικές από αυτές πιο ακριβείς. «Δυστυχώς, ωστόσο, ενώ κάποτε πιστευόταν ότι οι κλώνοι ήταν πανομοιότυποι με τον αρχικό, έγινε σαφές ότι αυτό δεν συνέβαινε, υποδηλώνοντας ότι υπάρχουν προβλήματα με τη χρήση τους», είπε. «Προχωρώντας, είναι απαραίτητο να δείξουμε ότι οι αλλαγές δεν σταματούν στην αρχή των προβλημάτων.

Η μελέτη των θηλαστικών ήταν κάποτε αδύνατη επειδή, καθώς τα κύτταρα στο σώμα αναπτύσσονται και εξειδικεύονται, διάφορες χημικές ετικέτες που ελέγχουν τη γονιδιακή δραστηριότητα προστίθενται ή αφαιρούνται από μέρη του γονιδιώματος. Το DNA των κυττάρων του δέρματος είναι, λέω, «προγραμματισμένο» για να παράγει κύτταρα δέρματος. Αλλά το πρόβατο Dolly, που γεννήθηκε τον Ιούλιο του 1996, έδειξε ότι ήταν δυνατό να μεταφερθεί ο πυρήνας ενός ενήλικου κυττάρου σε ένα άδειο ωάριο για να επαναπρογραμματίσει το γονιδίωμά του και να επιτρέψει στο ωάριο να αναπτυχθεί. Λίγο μετά τη δημιουργία του Wakayama Cumulina, το πρώτο ποντίκι που κλωνοποιήθηκε, γεννήθηκε τον Οκτώβριο του 1997.

Για να ελέγξει πόσο καλά λειτούργησε η μέθοδος αναπαραγωγής ποντικιών της ομάδας του, το 2005 ο Wakayama άρχισε να εκτρέφει κλώνους. «Καθώς η αντιγραφή μιας εικόνας έχει ως αποτέλεσμα μια εικόνα χαμηλότερης ποιότητας, ήθελα να μάθω πώς ήταν οι κλώνοι σε σύγκριση με την αρχική», λέει.

Το 2013, αυτός και οι συνάδελφοί του ανέφεραν ότι είχαν κλωνοποιήσει επανειλημμένα 25 διαδοχικές γενιές, δημιουργώντας περισσότερα από 500 ποντίκια από τον αρχικό δότη. «Τα κλωνοποιημένα ποντίκια που παράγονται στα πειράματά μας δεν έδειξαν φυσικές ανωμαλίες σε καμία γενιά, εφόσον τα κανονικά ποντίκια ζούσαν και ήταν υγιή», λέει ο Wakayama.

Ωστόσο, αυτή η επιτυχία δεν έχει επιτευχθεί με άλλα είδη – εξακολουθούν να υπάρχουν μεγάλα προβλήματα υγείας σε κλωνοποιημένους σκύλους και κανείς δεν έχει κλωνοποιήσει ακόμη πρωτεύον από ενήλικο κύτταρο. Αλλά στα τείχη της Wakayama, μπορούσε να συνεχίσει τη σκέψη επ’ άπειρον. Ωστόσο, καθώς η ομάδα του συνέχισε να πειραματίζεται, το ποσοστό επιτυχίας έπεσε μέχρι που τελικά μέχρι την 58η γενιά δεν επέζησε κανένας κλώνος.

Για να το ανακαλύψει, η ομάδα έκοψε τώρα το γονιδίωμα 10 ποντικών από διαφορετικές γενιές. Αυτό αποκάλυψε περισσότερες από 70 μεταλλάξεις, κατά μέσο όρο, ανά γενιά κλώνων – τρεις φορές περισσότερες από όσες παρατηρήθηκαν σε μια ομάδα ποντικών με φυσική έκφραση. Συγκεκριμένα, μεγάλες αλλαγές σε κλωνοποιημένα ποντίκια άρχισαν να συσσωρεύονται μετά την 27η γενιά, χάνοντας τελικά ολόκληρο το χρωμόσωμα Χ.

Η εξήγηση μπορεί απλώς να είναι ότι τα ζώα έχουν εξελίξει τρόπους για την προστασία του σπέρματος και των ωαρίων από μεταλλάξεις και για την εξάλειψη των επιβλαβών μεταλλάξεων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, πράγμα που σημαίνει ότι τα ενήλικα κύτταρα του σώματος καταλήγουν με πολύ περισσότερες μεταλλάξεις. Για παράδειγμα, μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι οι μεταλλάξεις συσσωρεύονται οκτώ φορές πιο γρήγορα στα κύτταρα του αίματος σε σύγκριση με το σπέρμα. Έτσι, εάν τα ενήλικα κύτταρα που κλωνοποιούνται αρχίσουν να έχουν περισσότερες μεταλλάξεις, θα είναι επίσης κλώνοι.

Όμως ο Wakayama πιστεύει ότι η ίδια η διαδικασία πυρηνικής μεταφοράς προκαλεί κάποιες επιπλέον αλλαγές. «Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι ο πυρήνας – αυτό είναι το DNA – θα μπορούσε να καταστραφεί από μια φυσική πρόσκρουση», λέει. “Πιστεύω ότι εάν μπορούσαμε να αναπτύξουμε μια πιο ήπια μέθοδο πυρηνικής μεταφοράς, θα μπορούσαμε να μειώσουμε το ποσοστό μετάλλαξης στα συνδεδεμένα έμβρυα. Ωστόσο, δεν έχω ιδέα πώς να το πετύχω ακόμα.”

Shoukhrat Mitalipov στο Πανεπιστήμιο Υγείας & Επιστήμης του Όρεγκον είναι δύσπιστος. «Τυχόν αυξημένα ποσοστά μετάλλαξης που παρατηρούνται στους κλώνους είναι πιο πιθανό να αντικατοπτρίζουν τη γονιδιωματική κατάσταση των κυττάρων-δότη παρά ένα ομοιόμορφο αποτέλεσμα της ίδιας της διαδικασίας πυρηνικής μεταφοράς», λέει.

Ενώ ο ανθρώπινος πειραματισμός απαγορεύεται σε πολλές χώρες, ερευνητές όπως ο Mitalipov διερευνούν τη χρήση της πυρηνικής μεταφοράς για τη δημιουργία ιστών ή οργάνων κατάλληλων για ιατρικές θεραπείες και για τη δημιουργία σπερματοζωαρίων και ωαρίων για τη θεραπεία της υπογονιμότητας. Η εκδήλωση Wakayama υπογραμμίζει τη σημασία της προσεκτικής επιλογής και ελέγχου δότη, εάν πρόκειται να γίνει αυτό, λέει ο Mitalipov. “Περίπου, ο πληθυσμός των κυττάρων δότη θα πρέπει να αξιολογηθεί για πολλαπλές παραλλαγές. Όπου χρειάζεται, μπορούν να χρησιμοποιηθούν προσεγγίσεις γονιδιακής επεξεργασίας για τη διόρθωση γνωστών επιβλαβών μεταλλάξεων.”

Αλλά αν η ίδια η διαπραγμάτευση επιφέρει αλλαγές, δεν θα είναι αρκετό. Για να είμαστε σαφείς, αυτά τα ευρήματα δεν σημαίνουν ότι οι εξελιγμένες τεχνικές είναι πολύ επικίνδυνες για χρήση – ο ρυθμός μετάλλαξης ανά γενιά είναι ακόμα σχετικά χαμηλός και τα κύτταρα μπορούν να καλυφθούν μετά από τέντωμα για να ελέγξουν τις επικίνδυνες μεταλλάξεις – αλλά δείχνουν ότι υπάρχουν περισσότερα πιθανά προβλήματα από ό,τι πιστεύαμε. Μια ήδη προβληματική τεχνολογία έγινε ακόμα περισσότερο.