Wie funktioniert das Klonen? Hier finden Sie alles, was Sie wissen müssen

CRISPREs ist allgemein bekannt, dass das Klonen die Bindungen von Sci-Fi gebrochen hat und dass Labore auf der ganzen Welt mit Klontechniken experimentieren. Aber wie genau funktioniert das Klonen und warum haben wir nicht mehr darüber gehört? Genauer gesagt, warum haben uns Klonarmeen noch nicht überrannt ? Hier erfahren Sie, wie Forscher lebende Organismen klonen und warum dies ein komplizierter Prozess bleibt.

Arten des modernen Klonens

DNACaroline Davis2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr

"Klonen" ist kein sehr wissenschaftliches Wort, daher ist es nicht verwunderlich, dass es verschiedene Techniken gibt, die man als Klonen bezeichnen kann. Dazu gehören das gemeinsame Klonen von Genen, bei dem biologisches Material reproduziert und für medizinische Techniken verwendet wird oder sogar die Nachfrage nach rotem Fleisch befriedigt wird, sowie das therapeutische Klonen, bei dem die Kern-DNA zwischen Eiern ausgetauscht wird, um den Entwicklungsprozess zu verkürzen.

Aber für den wirklichen Klonstil „das habe ich gemeint“ müssen wir über den somatischen Zellkerntransfer (SCNT) sprechen . Dies ist die Art der Klonierung, bei der die DNA einer erwachsenen Probe entnommen und reproduziert wird, so dass ein Embryo mit derselben DNA entsteht. Es ist die Art von Wissenschaft, die Sturmtruppen und Dinosaurier in unseren Lieblingsfilmen inspiriert hat, und es ist wahrscheinlich genau das, woran Sie gedacht haben. Sprechen wir also darüber, wie der Kerntransfer somatischer Zellen funktioniert.

Schritt 1: DNA aus einem Spender extrahieren

Erstens benötigen Wissenschaftler gesunde, dauerhafte Zellen von einem Spender - auch bekannt als der Organismus, den sie klonen möchten. Es gibt verschiedene Arten von Zellen im durchschnittlichen Sexualorganismus, aber somatische Zellen sind der „neutrale“ Zelltyp, der nur mit den typischen zwei vollständigen Chromosomensätzen seine Arbeit erledigt.

Somatische Zellen können unter roten Blutkörperchen nicht gefunden werden, aber weiße Blutkörperchen sind somatisch und eine häufige Quelle für DNA-Produkte. Hautzellen und der traditionelle Wangenabstrich funktionieren ebenfalls, aber die Zellen müssen gesund und unbeschädigt sein. Deshalb ist es normalerweise unpraktisch zu versuchen, alte gefrorene oder gefangene Tiere zu klonen: Ihre Zellen sind fast immer stark beschädigt.

Schritt 2: Bereiten Sie eine Eizelle vor

Tara Brown Fotografie / Universität von Washington Tara Brown Fotografie / Universität von Washington

Während ein Teil des wissenschaftlichen Klonteams daran arbeitet, dem Spender reichlich somatische Zellen zu entziehen, arbeitet ein anderer Teil daran, eine lebensfähige Eizelle herzustellen. Es muss nicht unbedingt eine Eizelle derselben Art sein, aber für größere Erfolgschancen gilt: Je näher desto besser.

Wenn Wissenschaftler die richtigen unbeschädigten Eizellen finden, extrahieren sie vorsichtig den Zellkern. Der Kern enthält den einzelnen Chromosomensatz, der zur Reproduktion beiträgt. Aber zum Klonen wollen sie diese DNA nicht - sie wollen eine intakte, leere Hülle, die einen Embryo aufnehmen kann. So wird der Kern und seine gesamte DNA entfernt, während der Rest des Eies fein erhalten bleibt.

Schritt 3: Fügen Sie somatisches Zellmaterial ein

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Denken Sie daran, da somatische Zellen vollständig sind und adulte Zellen nicht zur Reproduktion verwendet werden, verfügen sie über den vollständigen doppelten Chromosomensatz, der bereits vorhanden und einsatzbereit ist. Wissenschaftler müssen diese DNA jedoch in die Eizelle bringen und sich darauf vorbereiten, zu einem neuen Organismus zu wachsen. Also entfernen sie - wieder sehr vorsichtig - den Kern und setzen ihn in die wartende, leere Eizelle ein.

Das Ziel ist es, sie wieder zu einer einzigen Zelle zu kombinieren, was nicht einfach ist. Gegenwärtig erfolgreiche Techniken verwenden einen sehr leichten, gerichteten Stromfluss, so dass der Kern und die Eizelle zusammenbinden und hoffentlich ihrer neuen Lebensanordnung zustimmen.

Schritt 4: Überzeugen Sie das Ei davon, dass es befruchtet ist, und implantieren Sie es

Jetzt haben wir ein geklontes Ei, bereit zu wachsen! Obwohl das Ei zwei Chromosomensätze hat und theoretisch alles, was es braucht, um zu einer Kopie des Spenderorganismus zu wachsen, wurde es nicht befruchtet - und es kann nicht befruchtet werden, ohne den Klonierungsprozess zu ruinieren.

Deshalb versuchen Wissenschaftler, das Ei davon zu überzeugen, dass es befruchtet ist und anfangen sollte zu wachsen. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem viel mit neuen Techniken experimentiert wird: Normalerweise wird das Ei chemischen Cocktails ausgesetzt, die den Wachstumsprozess auslösen sollen, oft während es mit mehr Elektrizität gezappt wird (manchmal ist Wissenschaft wirklich wie im Film).

Wenn sich die Zelle zu teilen beginnt, gehen die Wissenschaftler schnell zur nächsten Stufe über und halten das Ei unter ähnlichen Bedingungen wie der eigentliche Fortpflanzungsprozess. Wenn sich das Ei zu einem Embryo entwickelt, der gesund erscheint, implantieren sie diesen Embryo normalerweise in einen lebenden weiblichen Organismus, um zu schwanger zu werden. Dies ist besser für das Ei und viel billiger als der Versuch, einen Embryo extern in einem Labor zu züchten.

Schritt 5: Wiederholen bis zur Lebensfähigkeit

Nahaufnahme der untersuchten Embryonen Brivanlou Labor / Natur

Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, sind alle vorherigen Schritte mit einer gewissen Unsicherheit und heikler Arbeit verbunden. Selbst kleine Mengen an Zellschäden können katastrophal sein, und es gibt keine Garantie dafür, dass sich ein behandeltes Ei innerhalb oder außerhalb des tragenden Organismus korrekt entwickelt. Mit anderen Worten, die Lebensfähigkeit ist ein Hauptproblem. Es gibt viele fehlgeschlagene Versuche und Embryonen, die sich einfach nicht richtig entwickeln (oft schief, wenn der Embryo nur eine kleine Ansammlung von Zellen ist). Daher sind enorme Ressourcen, viel Zeit und Hunderte von Versuchen erforderlich, um einen Erfolg zu erzielen Klon. Erfolgreiche Lebendgeburten sind eine Seltenheit.

Selbst dann ist der Prozess normalerweise nicht freundlich zu den erfolgreichen Klonen. Sie neigen dazu, unter verkürzter Lebensdauer und anderen Problemen zu leiden, die durch das, was man als DNA-Schleudertrauma bezeichnen könnte, zusammengefasst werden. Diese Probleme haben sich jedoch mit fortschreitender Technologie verringert.

Wo heute das Klonen ist

Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF

Das erste echte Klonen mit SCNT erfolgte 1996 nach 276 Versuchen: Der berühmte Dolly das Schaf. Es folgten schnell geklonte Kälber in Japan, und dann wurden eine Reihe anderer Tiere in die Liste aufgenommen, darunter Katzen, Hunde, Kaninchen, Ratten, Pferde und sogar ein Rhesusaffe.

Abgesehen von Gerüchten gibt es keine Hinweise darauf, dass ein Mensch jemals geklont wurde - Primaten sind besonders schwer zu klonen, und Menschen sind aufgrund der komplexen Art und Weise, wie sich unsere Zellen teilen, am schwierigsten. Berichte über menschliche Klone wurden aufgrund fehlender Beweise entweder entlarvt oder fallen gelassen.

Ein solches vollständiges Klonen hat für die wissenschaftliche Gemeinschaft bislang ebenfalls einen relativ geringen Wert. Das Klonen von Genen ist in Bezug auf Gesundheitsversorgung und Profit weitaus vorteilhafter und viel einfacher durchzuführen. Das echte Klonen mit SCNT ist infolgedessen zu einer Art Nebenschauplatz geworden: Heute konzentriert sich das größte Interesse an dem Prozess auf die Anwendung von Stammzellen erfolgreicher Embryonen, aber das bleibt auch vorerst ein teurer, kontroverser Prozess.