Klonirani opici vzbujata upanje in strah
Radovan Komel o posledicah uspešnega kloniranja opic na Kitajskem in s tem povezanimi etičnimi pomisleki
![Fotografija: Prof. Dr. Radovan Komel, Inštitut za biokemijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani, v Ljubljani, 5. junija 2018. [Komel Radovan,doktorji,znanost,znanstveniki,fakultete,univerze,biokemija,biokemiki] Foto Uros Hocevar](/media/images/20200909/102503.2e16d0ba.fill-800x450.jpg)
Odpri galerijo
Prof. Dr. Radovan Komel, Inštitut za biokemijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani, v Ljubljani, 5. junija 2018. [Komel Radovan,doktorji,znanost,znanstveniki,fakultete,univerze,biokemija,biokemiki] Foto Uros Hocevar
Zhong Zhong in Hua Hua, prvič v zgodovini s kloniranjem primatov pridobljeni opičji mladički vrste dolgorepi makak, vse bolj radovedno in živahno raziskujeta okolje. Po dveh desetletjih od prvega kloniranega sesalca, ovce Dolly, znova razvnemata razprave, kaj ta dosežek prinaša za humano medicino, in krepita skrb, da ne bi nadaljnji razvoj zašel na etično sporno, povsod prepovedano kloniranje ljudi.
Dosežek je uspel raziskovalcem inštituta za nevroznanost na kitajski akademiji znanosti v Šanghaju. Nekaj razmišljanj o teh vprašanjih nam je pojasnil prof. dr. Radovan Komel z medicinskega centra za molekularno biologijo na ljubljanski medicinski fakulteti. Sogovornik je eden naših uglednih najzgodnejših pionirjev genske tehnologije ter uporabe molekularne genetike v medicinskih raziskavah in prenosa sodobnih dosežkov v molekularno diagnostično prakso v medicini. V minulih desetletjih se je tako dejavno vključeval v razprave o gensko spremenjenih organizmih, pojasnjeval razliko med reproduktivnim kloniranjem in tkivnim inženirstvom, pomembnim v humani medicini, ter spomnil na težave raziskovalcev v regenerativni medicini.
Živalske vrste se v podrobnostih razlikujejo pri uravnavanju izražanja genov med razvojem zarodka. Pri dosedanjih poskusih kloniranja primatov so ugotavljali, da je v razvoju s kloniranjem ustvarjenega zarodka moteno pravilno razporejanje kromosomov v procesu delitve celic. Zgodnji zarodki, ustvarjeni s prenosom jedra, kot pri ovci Dolly, so bili sicer po videzu normalni, a se noben ni razvijal normalno po vstavitvi v maternico nadomestne matere. Številne celice zarodka so imele namreč nepravilno število kromosomov. Taki zarodki sicer z napakami preživijo nekaj celičnih delitev, sčasoma pa je njihov razvojni program popolnoma iztirjen in ne preživijo. Ključni geni se ne izražajo, ker jih ni, če v celici manjka kakšen kromosom oziroma je nepravilne zgradbe, oziroma se ne izražajo v pravilnem časovnem zaporedju. V celicah tako ni ključnih proteinov ali pa se pojavijo v napačnih časovnih točkah. Tako niso zagotovljeni pogoji za pravilno delovanje delitvenega vretena, ki med delitvijo celic razporeja kromosome v hčerinski celici.
Jajčeca primatov se po nekaterih bioloških lastnostih razlikujejo od jajčec drugih živali. Pri drugih živalskih vrstah, kjer je bilo kloniranje uspešno, so namreč ugotovili, da pri postopku kloniranja zadostuje že prisotnost jajčecu lastnih omenjenih ključnih proteinov, ki ostanejo v jajčni celici po odstranitvi njenega jedra in so tako na razpolago za pravilen potek delitve celic tudi po vnosu tujega jedra, česar pri jajčecu primatov ni.
Postopek je v bistvu enak. Razlikuje se v tem, da so za kloniranje uporabili jedro, ki so ga vzeli iz celice vezivnega tkiva zarodka donorske živali in ne odrasle živali, pri Dolly pa so za to uporabili celico iz vimena odrasle živali, kjer je kemijsko-fizikalno reprogramiranje genoma na stanje genoma zgodnjega zarodka mnogo težje. To jedro so vstavili v jajčece, odvzeto odrasli samici in z električnimi impulzi sprejemni jajčni celici »prigoljufali« informacijo, kot da je oplojena. Jajčece s tujim jedrom so nato v laboratoriju razvili do zgodnjega zarodka in tega vstavili v maternico nadomestne matere.
Bistvena novost postopka pa je v tem, da so za pravilen razvoj zarodka že med laboratorijskim razvojem dodajali organske spojine in specifične molekule RNK in tako spodbudili izražanje in pravilno zaporedje izražanja najmanj 2000 genov z informacijami za proteine, ki so potrebni za pravilen embrionalen razvoj. V postopek so torej vnesli manj drastično, nedestruktivno reprogramiranje genoma jedra iz darovane celice in zagotovili, da je izražanje genov za proteine embrionalnega razvoja klonogenega zarodka usklajeno. Pomeni, da so pravi proteini v zadostnih količinah na pravem mestu in v pravem času.
Z opicami si delimo tako rekoč enak genski material, scenarij izražanja genov pa se seveda razlikuje. S kloniranjem lahko pridobimo skupino gensko in po načinu izražanja genov zelo enakih živali s specifičnimi lastnostmi, ki so primeren živalski model za proučevanje zapletenih bolezni človeka. Drugi živalski modeli, na primer miši, so manj uspešni od primatov ali celo neuspešni, saj za številne bolezni velja, da tudi ko jih v poskusnih živalih z ustreznim posegom, na primer s postopkom genske tehnologije, umetno ustvarimo, se bolezen v živalskem modelu po lastnostih zelo razlikuje od bolezni pri človeku.
V ZDA so že leta 1999 klonirali opico vrste rezus, vendar so to izvedli s cepitvijo zarodka, torej postopkom, ki oponaša naravni proces nastanka dvojčkov. S tem so lahko pridobili največ štiri »klone« z enakim genomom. Čeprav njihova zakonodaja trenutno dopušča uporabo nekloniranih in po možnosti tudi kloniranih primatov za biomedicinske raziskave, kadar ni drugih možnosti za napredek humane medicine, medosebne genske razlike onemogočajo natančno in uspešno raziskavo najbolj zapletenih bolezni, kot so nekatere presnovne bolezni, rak in degenerativne bolezni možganov.
Pri raziskavah z nekloniranimi živalmi je težko pravilno prepoznati razlike med testnimi in kontrolnimi, to je zdravimi oziroma nezdravljenimi živalmi, saj ne vemo, ali so, včasih zelo majhne, vendar pomembne razlike resnično posledica našega posega, na primer utišanja določenih genov ali dodajanja terapevtika, ali pa so posledica genske raznolikosti posameznih osebkov v poskusu. Zato so za pravilno znanstveno spoznanje ali za razvoj dobre metode zdravljenja potrebni dolgotrajni poskusi, izvedeni na številčnih populacijah. Kitajska tehnika kloniranja primatov po drugi strani omogoča proučevanje zapletenih »osebnih bolezni« in zmanjšuje število testnih živali.
Vemo, da v številnih državah, ki imajo sicer urejeno in tudi razmeroma omejevalno zakonodajo o biomedicinskih raziskavah z uporabo primatov, razpravljajo o omejevanju uporabe poskusnih živali, ne samo primatov. V tem pogledu je bil v zadnjih letih dosežen velik napredek v razvoju ustreznih celičnih linij za laboratorijske poskuse in tridimenzionalnih modelov različnih tkiv.
S tem se zmanjšuje potreba po dolgotrajnih poskusih s poskusnimi živalmi, vendar bodo za preskok s poskusov na laboratorijskih približkih na poskuse »v realnem okolju« in predvsem za dokončno preverjanje uporabnosti izsledkov v humani medicini še vedno potrebni čim bolj ustrezni živalski modeli. Poskusi zdravljenja simptomov alzheimerjeve bolezni na miših so bili neuspešni, saj se je izkazalo, da mišji model te bolezni ni dovolj dober »ponaredek« njene človeške različice.
Raziskovalci, ki pri laboratorijskem delu uporabljamo metode celične biologije oziroma različne celične linije, se celo na tej ravni proučevanja bolezni človeka in njihovega zdravljenja srečujemo s problemom različne odzivnosti različnih celičnih linij, ki ponazarjajo določeno bolezen, in večkrat tudi z neskladnimi ali celo nasprotujočimi si rezultati poskusov kot posledici nenadzorovanega razvoja celic med dolgotrajnejšimi in ponavljajočimi se poskusi.
Pri nas poskusov kloniranja živali ne izvajamo, prav tako ne za pridobivanje celic, tkiv ali organov za regenerativno medicino. Na zavodu za transfuzijsko medicino proučujejo in že uporabljajo različne vrste matičnih celic, tudi embrionalnih, za razvoj različnih pristopov celičnega in tkivnega zdravljenja. Na medicinski fakulteti in nacionalnem inštitutu za biologijo v sodelovanju z nevrokirurgi in zdravniki UKC in onkološkega inštituta v okviru mednarodnega projekta Trans-glioma proučujemo matične celice kot možne tarče za razvoj novih metod ciljanega zdravljenja tumorjev možganov, za kar predvidevamo tudi poskuse z nekloniranimi živalskimi modeli, to sta miš in riba cebrica, nikakor pa ne poskusov s kloniranimi živalmi. V primeru uspešnih rezultatov iz poskusov z omenjenimi živalskimi modeli pa bi za preskok v klinično uporabo pred kliničnim testiranjem bilo dobrodošlo testiranje novega terapevtskega pristopa na ustreznem primatskem modelu, v povezavi s tujo ustanovo, ki bi tak model razvila.
V zahodnih državah so tudi etični pomisleki odigrali pomembno vlogo pri prepovedi kloniranja človeka in ustavitvi poskusov kloniranja primatov. Nekatere azijske države pa imajo manj »togo« zakonodajo na tem področju. Kitajska vlada je leta 2015 potrojila sredstva, namenjena temeljnim raziskavam, predvsem za znanstveni preboj in pridobitev velike prednosti v kvantnem računalništvu in biomedicini. Cilj Kitajske je prehiteti ZDA in Evropo, do leta 2030 postati vodilni inovator in do leta 2049 vodilna svetovna sila v znanosti in izobraževanju.
V Evropi si verjetno ne želimo, da bi v znanosti in inovacijah usodno zaostali za ZDA ali Kitajsko, zato je velik izziv uskladitev hitro razvijajočih se orodij in možnosti sodobne znanosti z našimi etičnimi načeli. Preskok bioloških in tehničnih ovir, ki jih prinaša kloniranje primatov, seveda tudi na široko odpira vrata do kloniranja človeka. Vendar znanstveniki razvitega sveta ne vidijo pametnega razloga, da bi šli v to smer.
Kloniranje primatov pa odpira vrata tudi k uspešnemu kloniranju tkiv in organov za regenerativno medicino. V tem primeru bi z novim »kitajskim postopkom« lahko ustvarjali primarne človeške zarodke do stopnje blastociste, to je skupka nekaj sto še nediferenciranih celic, s katerim ne bi nadaljevali v smeri sporne reprodukcije, temveč bi ga že v laboratoriju usmerili v razvoj želene vrste celic in tkiva in v nekoliko bolj oddaljeni prihodnosti tudi organa. Bolniku z neozdravljivo boleznijo ali v nesreči poškodovanemu človeku bi tako pridobili in vrnili njemu lastno tkivo oziroma organ. Tukaj je v Evropi in pri nas poseben izziv prevetritev zakonodaje, ki trenutno še zelo omejuje ali celo prepoveduje dejavnosti tudi na tem področju regenerativne medicine.
Zdaj je pravi trenutek, da se ustavimo in premislimo, kaj nam bo prinesel znanstveni razvoj omenjenih postopkov. Tako bomo lahko v odprti in na dejstvih utemeljeni širši razpravi izbrali v etičnem in materialnem pogledu pravo pot za nadaljnje tovrstne dejavnosti.
Dosežek je uspel raziskovalcem inštituta za nevroznanost na kitajski akademiji znanosti v Šanghaju. Nekaj razmišljanj o teh vprašanjih nam je pojasnil prof. dr. Radovan Komel z medicinskega centra za molekularno biologijo na ljubljanski medicinski fakulteti. Sogovornik je eden naših uglednih najzgodnejših pionirjev genske tehnologije ter uporabe molekularne genetike v medicinskih raziskavah in prenosa sodobnih dosežkov v molekularno diagnostično prakso v medicini. V minulih desetletjih se je tako dejavno vključeval v razprave o gensko spremenjenih organizmih, pojasnjeval razliko med reproduktivnim kloniranjem in tkivnim inženirstvom, pomembnim v humani medicini, ter spomnil na težave raziskovalcev v regenerativni medicini.
Katere so bile glavne ovire, da je bilo kloniranje opic bolj zahtevno in dolgotrajno kot pridobitev danes že dvajsetih drugih živalskih vrst?
Živalske vrste se v podrobnostih razlikujejo pri uravnavanju izražanja genov med razvojem zarodka. Pri dosedanjih poskusih kloniranja primatov so ugotavljali, da je v razvoju s kloniranjem ustvarjenega zarodka moteno pravilno razporejanje kromosomov v procesu delitve celic. Zgodnji zarodki, ustvarjeni s prenosom jedra, kot pri ovci Dolly, so bili sicer po videzu normalni, a se noben ni razvijal normalno po vstavitvi v maternico nadomestne matere. Številne celice zarodka so imele namreč nepravilno število kromosomov. Taki zarodki sicer z napakami preživijo nekaj celičnih delitev, sčasoma pa je njihov razvojni program popolnoma iztirjen in ne preživijo. Ključni geni se ne izražajo, ker jih ni, če v celici manjka kakšen kromosom oziroma je nepravilne zgradbe, oziroma se ne izražajo v pravilnem časovnem zaporedju. V celicah tako ni ključnih proteinov ali pa se pojavijo v napačnih časovnih točkah. Tako niso zagotovljeni pogoji za pravilno delovanje delitvenega vretena, ki med delitvijo celic razporeja kromosome v hčerinski celici.
Jajčeca primatov se po nekaterih bioloških lastnostih razlikujejo od jajčec drugih živali. Pri drugih živalskih vrstah, kjer je bilo kloniranje uspešno, so namreč ugotovili, da pri postopku kloniranja zadostuje že prisotnost jajčecu lastnih omenjenih ključnih proteinov, ki ostanejo v jajčni celici po odstranitvi njenega jedra in so tako na razpolago za pravilen potek delitve celic tudi po vnosu tujega jedra, česar pri jajčecu primatov ni.
► Kitajska tehnika kloniranja olajšuje proučevanje zapletenih »osebnih bolezni« in zmanjšuje število testnih živali.
► Kitajski cilj je prehiteti ZDA in Evropo in do leta 2049 postati vodilna sila v znanosti in izobraževanju.
► Napredek v kloniranju prinaša velike obete v medicini, zahteva pa prevetritev zakonodaje.
► Pri nas poskusov kloniranja živali ne izvajamo, prav tako ne za pridobivanje celic, tkiv in organov.
► Kitajski cilj je prehiteti ZDA in Evropo in do leta 2049 postati vodilna sila v znanosti in izobraževanju.
► Napredek v kloniranju prinaša velike obete v medicini, zahteva pa prevetritev zakonodaje.
► Pri nas poskusov kloniranja živali ne izvajamo, prav tako ne za pridobivanje celic, tkiv in organov.
Kako se »kitajski« postopek razlikuje od tistega, s katerim je bila leta 1996 pridobljena ovčka Dolly?
Postopek je v bistvu enak. Razlikuje se v tem, da so za kloniranje uporabili jedro, ki so ga vzeli iz celice vezivnega tkiva zarodka donorske živali in ne odrasle živali, pri Dolly pa so za to uporabili celico iz vimena odrasle živali, kjer je kemijsko-fizikalno reprogramiranje genoma na stanje genoma zgodnjega zarodka mnogo težje. To jedro so vstavili v jajčece, odvzeto odrasli samici in z električnimi impulzi sprejemni jajčni celici »prigoljufali« informacijo, kot da je oplojena. Jajčece s tujim jedrom so nato v laboratoriju razvili do zgodnjega zarodka in tega vstavili v maternico nadomestne matere.
Bistvena novost postopka pa je v tem, da so za pravilen razvoj zarodka že med laboratorijskim razvojem dodajali organske spojine in specifične molekule RNK in tako spodbudili izražanje in pravilno zaporedje izražanja najmanj 2000 genov z informacijami za proteine, ki so potrebni za pravilen embrionalen razvoj. V postopek so torej vnesli manj drastično, nedestruktivno reprogramiranje genoma jedra iz darovane celice in zagotovili, da je izražanje genov za proteine embrionalnega razvoja klonogenega zarodka usklajeno. Pomeni, da so pravi proteini v zadostnih količinah na pravem mestu in v pravem času.
Zakaj so biomedicinske raziskave in dosežki, povezani prav s kloniranjem opic, pomembni za humano medicino?
Z opicami si delimo tako rekoč enak genski material, scenarij izražanja genov pa se seveda razlikuje. S kloniranjem lahko pridobimo skupino gensko in po načinu izražanja genov zelo enakih živali s specifičnimi lastnostmi, ki so primeren živalski model za proučevanje zapletenih bolezni človeka. Drugi živalski modeli, na primer miši, so manj uspešni od primatov ali celo neuspešni, saj za številne bolezni velja, da tudi ko jih v poskusnih živalih z ustreznim posegom, na primer s postopkom genske tehnologije, umetno ustvarimo, se bolezen v živalskem modelu po lastnostih zelo razlikuje od bolezni pri človeku.
V ZDA so že leta 1999 klonirali opico vrste rezus, vendar so to izvedli s cepitvijo zarodka, torej postopkom, ki oponaša naravni proces nastanka dvojčkov. S tem so lahko pridobili največ štiri »klone« z enakim genomom. Čeprav njihova zakonodaja trenutno dopušča uporabo nekloniranih in po možnosti tudi kloniranih primatov za biomedicinske raziskave, kadar ni drugih možnosti za napredek humane medicine, medosebne genske razlike onemogočajo natančno in uspešno raziskavo najbolj zapletenih bolezni, kot so nekatere presnovne bolezni, rak in degenerativne bolezni možganov.
Pri raziskavah z nekloniranimi živalmi je težko pravilno prepoznati razlike med testnimi in kontrolnimi, to je zdravimi oziroma nezdravljenimi živalmi, saj ne vemo, ali so, včasih zelo majhne, vendar pomembne razlike resnično posledica našega posega, na primer utišanja določenih genov ali dodajanja terapevtika, ali pa so posledica genske raznolikosti posameznih osebkov v poskusu. Zato so za pravilno znanstveno spoznanje ali za razvoj dobre metode zdravljenja potrebni dolgotrajni poskusi, izvedeni na številčnih populacijah. Kitajska tehnika kloniranja primatov po drugi strani omogoča proučevanje zapletenih »osebnih bolezni« in zmanjšuje število testnih živali.
Kako lahko nova spoznanja prispevajo k pridobivanju tkiv in organov za boljše razumevanje različnih bolezenskih procesov in testiranje toksičnosti zdravil za humano klinično medicino?
Vemo, da v številnih državah, ki imajo sicer urejeno in tudi razmeroma omejevalno zakonodajo o biomedicinskih raziskavah z uporabo primatov, razpravljajo o omejevanju uporabe poskusnih živali, ne samo primatov. V tem pogledu je bil v zadnjih letih dosežen velik napredek v razvoju ustreznih celičnih linij za laboratorijske poskuse in tridimenzionalnih modelov različnih tkiv.
S tem se zmanjšuje potreba po dolgotrajnih poskusih s poskusnimi živalmi, vendar bodo za preskok s poskusov na laboratorijskih približkih na poskuse »v realnem okolju« in predvsem za dokončno preverjanje uporabnosti izsledkov v humani medicini še vedno potrebni čim bolj ustrezni živalski modeli. Poskusi zdravljenja simptomov alzheimerjeve bolezni na miših so bili neuspešni, saj se je izkazalo, da mišji model te bolezni ni dovolj dober »ponaredek« njene človeške različice.
Raziskovalci, ki pri laboratorijskem delu uporabljamo metode celične biologije oziroma različne celične linije, se celo na tej ravni proučevanja bolezni človeka in njihovega zdravljenja srečujemo s problemom različne odzivnosti različnih celičnih linij, ki ponazarjajo določeno bolezen, in večkrat tudi z neskladnimi ali celo nasprotujočimi si rezultati poskusov kot posledici nenadzorovanega razvoja celic med dolgotrajnejšimi in ponavljajočimi se poskusi.
Kakšne so možnosti za tovrstno temeljno in klinično raziskovanje pri nas?
Pri nas poskusov kloniranja živali ne izvajamo, prav tako ne za pridobivanje celic, tkiv ali organov za regenerativno medicino. Na zavodu za transfuzijsko medicino proučujejo in že uporabljajo različne vrste matičnih celic, tudi embrionalnih, za razvoj različnih pristopov celičnega in tkivnega zdravljenja. Na medicinski fakulteti in nacionalnem inštitutu za biologijo v sodelovanju z nevrokirurgi in zdravniki UKC in onkološkega inštituta v okviru mednarodnega projekta Trans-glioma proučujemo matične celice kot možne tarče za razvoj novih metod ciljanega zdravljenja tumorjev možganov, za kar predvidevamo tudi poskuse z nekloniranimi živalskimi modeli, to sta miš in riba cebrica, nikakor pa ne poskusov s kloniranimi živalmi. V primeru uspešnih rezultatov iz poskusov z omenjenimi živalskimi modeli pa bi za preskok v klinično uporabo pred kliničnim testiranjem bilo dobrodošlo testiranje novega terapevtskega pristopa na ustreznem primatskem modelu, v povezavi s tujo ustanovo, ki bi tak model razvila.
»Preskok bioloških in tehničnih ovir, ki jih prinaša kloniranje primatov, seveda na široko odpira vrata do kloniranja človeka, vendar znanstveniki razvitega sveta ne vidijo pametnega razloga, da bi šli v to smer.«
Kloniranje živali vedno povzroča etične pomisleke, ali bi to omogočilo tudi kloniranje ljudi. Zakonodaja v razvitem svetu to sicer prepoveduje, vendar znanstveniki opozarjate, da preveč omejuje raziskave v regenerativni medicini …
V zahodnih državah so tudi etični pomisleki odigrali pomembno vlogo pri prepovedi kloniranja človeka in ustavitvi poskusov kloniranja primatov. Nekatere azijske države pa imajo manj »togo« zakonodajo na tem področju. Kitajska vlada je leta 2015 potrojila sredstva, namenjena temeljnim raziskavam, predvsem za znanstveni preboj in pridobitev velike prednosti v kvantnem računalništvu in biomedicini. Cilj Kitajske je prehiteti ZDA in Evropo, do leta 2030 postati vodilni inovator in do leta 2049 vodilna svetovna sila v znanosti in izobraževanju.
V Evropi si verjetno ne želimo, da bi v znanosti in inovacijah usodno zaostali za ZDA ali Kitajsko, zato je velik izziv uskladitev hitro razvijajočih se orodij in možnosti sodobne znanosti z našimi etičnimi načeli. Preskok bioloških in tehničnih ovir, ki jih prinaša kloniranje primatov, seveda tudi na široko odpira vrata do kloniranja človeka. Vendar znanstveniki razvitega sveta ne vidijo pametnega razloga, da bi šli v to smer.
Kloniranje primatov pa odpira vrata tudi k uspešnemu kloniranju tkiv in organov za regenerativno medicino. V tem primeru bi z novim »kitajskim postopkom« lahko ustvarjali primarne človeške zarodke do stopnje blastociste, to je skupka nekaj sto še nediferenciranih celic, s katerim ne bi nadaljevali v smeri sporne reprodukcije, temveč bi ga že v laboratoriju usmerili v razvoj želene vrste celic in tkiva in v nekoliko bolj oddaljeni prihodnosti tudi organa. Bolniku z neozdravljivo boleznijo ali v nesreči poškodovanemu človeku bi tako pridobili in vrnili njemu lastno tkivo oziroma organ. Tukaj je v Evropi in pri nas poseben izziv prevetritev zakonodaje, ki trenutno še zelo omejuje ali celo prepoveduje dejavnosti tudi na tem področju regenerativne medicine.
Zdaj je pravi trenutek, da se ustavimo in premislimo, kaj nam bo prinesel znanstveni razvoj omenjenih postopkov. Tako bomo lahko v odprti in na dejstvih utemeljeni širši razpravi izbrali v etičnem in materialnem pogledu pravo pot za nadaljnje tovrstne dejavnosti.
