Klonovanie ľudských tkanív a orgánov. Využitie klonovania v medicíne Klonovanie ľudských buniek a orgánov

V októbri 2001 spoločnosť Pokročilá bunková technológia(AST, USA) sa po prvý raz podarilo získať klonované ľudské embryo pozostávajúce zo 6 buniek. To znamená, že klonovanie embryí na lekárske účely (nazývané terapeutické klonovanie) je hneď za rohom.

Účelom takéhoto klonovania je získať ľudské blastocysty (duté sférické štruktúry pozostávajúce z približne 100 buniek), ktoré obsahujú vnútornú bunkovú hmotu. Po extrakcii z blastocyst sa vnútorné bunky môžu vyvinúť v kultúre a premeniť sa na kmeňové bunky, ktoré sa zase môžu zmeniť na akékoľvek diferencované ľudské bunky: nervové, svalové, hematopoetické, žľazové bunky atď.

Medicínske aplikácie kmeňových buniek sú veľmi sľubné a mimoriadne rozmanité. Možno ich použiť napríklad na liečbu cukrovky obnovením populácie mŕtvych alebo poškodených buniek pankreasu, ktoré produkujú inzulín. Môžu byť tiež použité ako náhrada nervových buniek v prípade poškodenia mozgu alebo miechy. V tomto prípade nehrozí odmietnutie transplantátu a iné nežiaduce komplikácie, ktoré sprevádzajú klasické operácie zahŕňajúce transplantáciu buniek, tkanív a orgánov.

V poslednom čase sa termín „terapeutické klonovanie“ používa aj na označenie klonovania embryí určených na implantáciu do maternice ženy, ktorá potom môže porodiť klonované dieťa. Je to odôvodnené tým, že takéto klonovanie umožní neplodným párom mať deti. S liečbou ako takou to však nemá nič spoločné. Väčšina vedcov, ktorí sa zaoberajú klonovaním na lekárske účely, sa preto domnieva, že ešte nenastal čas na „reprodukčné“ klonovanie, ktoré je potrebné vyriešiť.

Na inzerát spoločnosti ACT zareagovalo množstvo žien so žiadosťou o poskytnutie materiálu na vedecký výskum v oblasti klonovania, z ktorých bolo po dôkladnej kontrole zdravotného a psychického stavu vybraných 12 darcov. Je zaujímavé, že väčšina potenciálnych darcov uviedla, že by sa odmietli zúčastniť experimentov s reprodukčným klonovaním.

Darcom boli podávané špeciálne injekcie hormónov, aby sa počas ovulácie neuvoľnilo jedno, ale približne 10 vajíčok. Fibroblasty boli použité ako zdroj jadier na transplantáciu do vajíčok. Fibroblasty boli získané z biopsií kože anonymných darcov, vrátane pacientov s diabetes mellitus a pacientov s poranením miechy. Po izolácii fibroblastov sa z nich získali bunkové kultúry. liek na klonovanie vajíčok

V prvých experimentoch boli použité jadrá fibroblastov. Po transplantácii jadra sa však vajíčko začalo deliť, proces bol rýchlo ukončený a nevznikli ani dve samostatné bunky. Po množstve neúspechov sa americkí výskumníci rozhodli použiť prístup T. Wakayamu a R. Yanagimachiho (tzv. havajská metóda), pomocou ktorého sa podarilo získať prvú klonovanú myš.

Táto metóda spočíva v transplantácii celej ovariálnej bunky do vajíčka namiesto jadra somatickej bunky (fibroblastu). Ovariálne bunky poskytujú výživu vyvíjajúcemu sa vajíčku a sú s ním tak pevne spojené, že zostávajú na jeho povrchu aj po ovulácii. Tieto bunky sú také malé, že namiesto jadra možno použiť celú bunku.

V tomto prípade však vznikli značné ťažkosti. Trvalo viac ako 70 experimentov, kým sa podarilo získať deliace sa vajíčko. Z 8 vajíčok, do ktorých boli zavedené ovariálne bunky, dve tvorili štvorbunkové embryo a jedno šesťbunkové embryo. Potom sa ich rozdelenie zastavilo.

Partenogenetický prístup je založený na skutočnosti, že vajíčko sa nestane haploidným okamžite, ale až v dosť neskorom štádiu dozrievania. Ak by sa takéto takmer zrelé vajíčko podarilo aktivovať, t.j. stimulované k deleniu by bolo možné získať blastocysty a kmeňové bunky. Nevýhodou tohto prístupu je, že výsledné kmeňové bunky budú len geneticky príbuzné darcovi vajíčka. Týmto spôsobom nie je možné získať kmeňové bunky pre iných ľudí; bude potrebná transplantácia jadier do vajíčka.

Predtým boli úspešné pokusy aktivovať vajíčka myší a králikov pomocou rôznych látok alebo elektrického prúdu. Ešte v roku 1983 E. Robertson získal kmeňové bunky z partenogenetického myšacieho embrya a ukázal, že môžu vytvárať rôzne tkanivá, vrátane svalového a nervového tkaniva.

S ľudským embryom sa všetko ukázalo byť komplikovanejšie. Z 22 chemicky aktivovaných vajíčok len 6 po piatich dňoch vytvorilo niečo, čo pripomínalo blastocysty. V týchto blastocystách však nebola žiadna vnútorná bunková hmota...

Existujú tri typy klonovania cicavcov: embryonálne klonovanie, klonovanie zrelej DNA (reprodukčné klonovanie, Roslinova metóda) a terapeutické (biomedicínske) klonovanie.

O embryonálne klonovanie bunky, ktoré sú výsledkom delenia oplodneného vajíčka, sa delia a pokračujú vo vývoji na samostatné embryá. Takto môžete získať jednovaječné dvojčatá, trojčatá atď. až 8 embryí, z ktorých sa vyvinú normálne organizmy. Táto metóda sa už dlho používa na klonovanie zvierat rôznych druhov, ale jej použiteľnosť na ľudí nie je dostatočne preskúmaná.

Bio-medicínske klonovanie o?napísané? vyššie. to? o?je odlišný od?t reprodukčný?th? klonovanie?vaniya len? čo? vajíčko s transplantovaným jadrom sa vyvinie v umelom prostredí, potom sa z blastocysty odstránia kmeňové bunky a samotné preembryo odumrie. Kmeňové bunky možno v mnohých prípadoch použiť na regeneráciu poškodených alebo chýbajúcich orgánov a tkanív, však? Postup na ich získanie je veľa? morálne?-etické problémy a v? V mnohých krajinách zákonodarcovia diskutujú o možnosti zakázať biomedicínske produkty. klonovanie. Napriek tomu výskum v tejto oblasti pokračuje a tisíce sú nevyliečiteľné. pacienti (Parkinsonova a Alzheimerova choroba, cukrovka, skleróza multiplex, reumatoidná artritída, rakovina, ale aj poranenia miechy) s nádejou čakajú na ich pozitívne výsledky?

Odkedy bolo možné klonovanie živých organizmov, viedla sa diskusia o etike používania klonov na transplantáciu orgánov. Nedávno vedci z Oregonskej univerzity zdravia a vedy po prvý raz získali v laboratóriu plnohodnotné ľudské embryo. Takéto embryá sa majú použiť na získanie kmeňových buniek.

Na to je potrebná vzorka pôvodnej kože, ako aj darcovské vajíčko získané od zdravej ženy. Z vajíčka sa odstráni DNA a potom sa doň vstrekne jedna z kožných buniek. Potom sa na bunku aplikuje elektrický výboj, ktorý spôsobí, že sa začne deliť. Do šiestich dní sa z nej vyvinie embryo, z ktorého sa dajú odobrať kmeňové bunky na implantáciu. Podľa vedcov bude pomocou takýchto technológií možné liečiť také závažné ochorenia, ako je Alzheimerova choroba, rôzne mozgové patológie a roztrúsená skleróza.

„Náš objav umožňuje pestovať kmeňové bunky pre pacientov s vážnymi chorobami a poškodením orgánov,“ povedal jeden z autorov vývoja Dr. Shukharat Mitalipov a spoľahlivá metóda liečby kmeňovými bunkami Ale naša práca „Toto je sebavedomý krok smerom k regeneratívnej medicíne.“

Až donedávna bola náhradná matka povinná nosiť klonované embryo. Teraz bude možné získať klony v laboratóriu bez účasti dobrovoľníčok. Medzitým mnohí považujú tento najnovší objav za hrozbu pre ľudstvo. Alebo skôr vyhliadky na nelegálne a nekontrolované klonovanie ľudí.

Klonovanie je dosť klzká téma. Ak sa ľudia rodia umelo, možno ich považovať za ľudí? V poslednej dobe sa objavilo mnoho sci-fi diel a filmov, ktorých zápletkou je diskriminácia klonov, ako aj ich využitie na transplantáciu orgánov. Transplantácia orgánov bola vždy problémom, pretože je ťažké nájsť vhodného darcu. Ak by existovala celá armáda klonov pestovaných špeciálne pre účely darcovstva, šance ľudí na získanie zdravých orgánov, ktoré by nahradili choré, by sa dramaticky zvýšili. Navyše, ak by sa tieto orgány odobrali od ich úplne identických náprotivkov. Časom by bolo možné „transplantovať“ aj poškodené končatiny alebo povedzme oči...

Ale čo samotné klony? Zatiaľ hovoríme len o embryách, z ktorých sa neplánujú vyrásť skutoční ľudia. Ale v zásade by sa nimi mohli stať. Ďalšou možnosťou je pestovať klony s chybným mozgom – nezdá sa, že by vám to vadilo... Ale opäť, aké je to etické? Hrdina knihy Nancy Farmer „Dom Škorpióna“, klon významného drogového bossa, si na rozdiel od svojich „bratov“ v nešťastí zachová rozum, no život sa mu podarí zachrániť len zázrakom...

Fantastický film „Ostrov“ zobrazuje budúcu spoločnosť, kde existujú celé osady ľudských klonov, ktoré sa pestujú len preto, aby od nich neskôr dostali orgány... A v románe „Never Let Me Go“ od Kazua Ishigura a vo filme Rovnaký názov, klony sa od detstva učia v špeciálnych školách, pričom ich učia predstave, že skôr či neskôr sa stanú darcami a rozdajú svoje orgány, aby zachránili životy iných ľudí, takže sa prakticky nikto z nich nedožije vek tridsať...

Zdá sa, že v skutočnosti je takýto scenár jednoducho nemožný: ani jedna krajina na svete nemôže legalizovať zabíjanie živých ľudí na lekárske účely. Ale ktovie... Veď vyhliadky, ktoré sa klonovaním otvárajú, sú celkom lákavé. A prečo neobetovať nedostatočne vyvinutú „kópiu“ na záchranu života, povedzme, slávneho vedca, umelca alebo politika? Čím globálnejší rozsah, tým menej hodnotný bude život klonu...

Správy o povolení klonovania ľudských orgánov, ktoré sa mihli v médiách, znejú pútavo fantasticky. Zdá sa, že všetci sú už zvyknutí na klonované žaby a ovce. Je razenie pečene, obličiek, srdca a pľúc na ceste? Poďme na to.

Na to, aby v laboratóriu vypestovali napríklad ľudskú obličku a úspešne ju transplantovali pacientovi, treba vyriešiť dva problémy. Prvým je problém odmietnutia cudzích buniek a tkanív. Prečo vyrábať umelý orgán, keď si môžete vziať prírodný? Žiaľ, vysoká miera úmrtnosti vo svete na všetky druhy nehôd poskytuje materiál na takéto transplantácie. Problém je v tom, že imunitný systém príjemcu (teda človeka, ktorému bol transplantovaný orgán) zareaguje na cudzie bunky rovnako, ako na vírusy chrípky alebo rubeoly – tieto bunky zabije. Nezachádzajme teraz do podrobností o tom, prečo sa to deje. Na túto tému bolo napísaných veľa populárnych článkov a kníh. Existujú tri spôsoby, ako obísť problém odmietnutia.

Imunitu príjemcu môžete potlačiť špeciálnymi liekmi – imunosupresívami. Nie je to zlé na prevenciu odmietnutia, ale potom bude pacient trpieť nežiaducimi vedľajšími účinkami. Najmä ak je imunitný systém „vypnutý“, aktivujú sa všetky druhy patogénnych mikroorganizmov, ktorých je v tele každého človeka veľa. Každý z nás je skutočnou chodiacou zoologickou záhradou, kde v bunkách sedia rôzne baktérie, vírusy a všetky druhy húb. Sú neustále pod kontrolou imunitným systémom.

Druhou možnosťou je vybrať orgán od darcu, ktorého bunky sa budú v mnohých ohľadoch podobať bunkám príjemcu. Inými slovami, musíte nájsť dvojitý orgán. Za týmto účelom vznikajú vo vyspelých krajinách sveta celé databanky. Šance na úspech sú stále mizivé. Biológovia počítajú desiatky parametrov, podľa ktorých dokáže imunitný systém rozlíšiť „priateľov“ od „cudzích“. Červené krvinky majú iba dva proteíny, ktorých prítomnosť alebo neprítomnosť vytvára štyri hlavné krvné skupiny. Máloktorý laik vie, že v skutočnosti už bolo na povrchu buniek nájdených mnoho desiatok takýchto proteínov a náhodná zhoda ich individuálnej kombinácie je nepravdepodobná. V rade na transplantáciu obličky preto môžete stáť roky.

Napokon, tretí spôsob, najsľubnejší a najmenej rozvinutý, je vytvorenie orgánu z buniek, ktoré imunitný systém neodmietne. Takéto bunky existujú. Toto sú niektoré bunky plodu. Ešte nezískali špecifické znaky, podľa ktorých by ich mohol rozpoznať ich vlastný aj imunitný systém iných. Ak nakreslíme veľmi vzdialenú analógiu, sú to detské bunky, ktoré akceptuje na výchovu každý dospelý imunitný systém. Možnosť pestovania takýchto buniek odobratých v najskorších štádiách vývoja embryí je v poslednom čase hlavnou témou diskusií vo vedeckých a pseudovedeckých kruhoch. Vzdialenosť medzi pestovaním takýchto buniek vo veľkom a získaním orgánu z nich je však približne rovnaká ako od prvých taviacich pecí po kozmickú loď.

Mimochodom, v tele dospelého človeka sú bunky „neviditeľné“ pre imunitný systém. Napríklad hlboké kožné bunky. Môžu byť izolované a pestované na živných médiách. Výsledkom sú tenké kúsky „umelej“ kože, ktoré sa úspešne používajú v protipopáleninovej terapii u nás aj v zahraničí.

Myšlienka, že ak nie je možné získať orgán na transplantáciu, musí sa to urobiť, bola vyjadrená už koncom osemdesiatych rokov minulého storočia. Riaditeľ programu transplantácie pečene v Bostonskej detskej nemocnici, Dr. Charles Vacanti. Orgán je však veľmi zložitý systém: zahŕňa mnoho rôznych tkanív, je preniknutý krvnými cievami a nervami. Ako znovu vytvoriť tento systém a ako reprodukovať požadovaný tvar orgánu v laboratóriu? Ide o druhý a doteraz prakticky neriešený problém pri tvorbe (klonovaní) orgánov na transplantáciu.

Uvádza sa však niekoľko prístupov k jeho vyriešeniu. Vezmite si napríklad nos a uši. Ich tvar vytvára chrupavka a chrupavka je štrukturovaná celkom jednoducho. Nemá krvné cievy ani nervové zakončenia. Ak chcete získať umelé ucho, postupujte takto. Požadovaný tvar je odliaty z porézneho polyméru a „osadený“ chondrocytmi - bunkami, ktoré vytvárajú prirodzenú chrupavku. Samotné chondrocyty môžu byť pestované mimo tela, ale uši a nosy nerastú v plastových pohároch. Samotné chondrocyty nemôžu vytvárať také zložité priestorové formy. Dá sa im však pomôcť správnym usporiadaním v priestore. Po určitom čase sa polymérne vlákna, z ktorých bola šablóna vyrobená, rozpustia a získa sa „živá“ chrupavka požadovaného tvaru.

Súhlasíte, to je už niečo, hoci obličky alebo pečeň sú ešte ďaleko. Pozostávajú z rôznych tkanív a je nepravdepodobné, že z nich bude možné tieto orgány „poskladať“ rovnakým spôsobom, ako sa auto skladá z jednotlivých dielov na montážnej linke. Tu sa ľudské a biologické technológie rozchádzajú. Ľudská technológia je postavená na zostavovaní zložitých celkov z blokov, ktoré sú vytvorené vopred a samostatne. Biologická technológia je založená na postupnom, postupnom „rastaní“ štruktúr z vyvíjajúcich sa základov. Neexistujú žiadne vopred vytvorené časti. Všetky sa formujú v procese vývoja. Ak vedci dokážu prinútiť izolované bunky, aby konali rovnakým spôsobom, bude tu šanca, aj keď vzdialená, vytvoriť zložité umelé orgány, ako sú pečeň alebo obličky.

Napokon existuje aj iný spôsob rozvoja transplantológie. Všimli ste si, že ľudstvo sa naučilo lietať, no robí to úplne inak ako vtáky. Lietadlá nemávajú krídlami. Táto cesta je možná aj v medicíne. Navyše sa už postupne implementuje. Zariadenie „umelej obličky“ bolo vytvorené a funguje. Zatiaľ v ňom nie sú živé bunky. Možno však v budúcnosti bude možné vytvoriť akýsi „kentaur“ - orgán naplnený elektronikou, ktorý bude obsahovať živé tkanivo. Nebude to kópia prirodzenej obličky, ale svoje funkcie bude plniť dokonale.

Všetko, čo bolo povedané, je zatiaľ len vzdialená perspektíva, ktorú však možno načrtnúť s opatrným optimizmom. Pred „klonovaním“, t.j. masová produkcia zložitých orgánov ako sú obličky, pečeň či slezina je ešte ďaleko. Preto sa starajte o svoje zdravie!

V bioetickom kontexte je obzvlášť zaujímavý problém klonovania. Existuje niekoľko metód klonovania:

Manipulácia s kmeňovými bunkami;

Transplantácia bunkového jadra.

Jedinečnosť kmeňových buniek spočíva v tom, že keď sa dostanú do poškodených oblastí rôznych orgánov, dokážu sa premeniť na bunky presne takého typu, ktoré sú potrebné na obnovu tkaniva (sval, kosť, nerv, pečeň atď.). To znamená, že pomocou technológie klonovania je možné vypestovať potrebné ľudské orgány „na objednávku“. Skutočnou fantáziou však je, kde získať kmeňové bunky? Výsledky mnohoročných experimentov sú nasledovné:

Abortívny materiál na prirodzenú a umelú insemináciu;

Extrakcia kmeňových buniek z rohov a drážok mozgu, kostnej drene a vlasových folikulov dospelého tela a iných tkanív;

Krv z pupočnej šnúry;

Odčerpaný tuk;

Stratené mliečne zuby;

Štúdium dospelých kmeňových buniek je určite povzbudzujúce a nevyvoláva etické obavy ako embryonálne kmeňové bunky. Všeobecne sa uznáva, že najlepším zdrojom kmeňových buniek na terapeutické klonovanie (t. j. získanie embryonálnych kmeňových buniek) sú embryá. V tomto smere však nemôžeme zatvárať oči pred potenciálnymi nebezpečenstvami. Európsky etický panel upozornil na otázku práv žien, ktoré by sa mohli dostať pod silný tlak. Okrem toho odborníci upozorňujú na problém dobrovoľného a informovaného súhlasu pre darcu (ako aj anonymitu) a pre príjemcu buniek. Otázky týkajúce sa prijateľného rizika, uplatňovania etických štandardov vo výskume ľudí, bezpečnosti a ochrany bunkových bánk, dôvernosti a ochrany súkromného charakteru genetických informácií, problému komercializácie, ochrany informácií a genetického materiálu pri pohybe cez hranice, atď. zostávajú kontroverzné.

Väčšina krajín sveta má úplný alebo dočasný zákaz reprodukčného klonovania ľudí. Všeobecná deklarácia UNESCO o ľudskom genóme a ľudských právach (1997) zakazuje klonovanie na účely ľudskej reprodukcie.

Ďalšou metódou klonovania je prenos bunkového jadra. V súčasnosti sa týmto spôsobom získalo veľa klonov rôznych druhov zvierat: kone, mačky, myši, ovce, kozy, ošípané, býky atď. Vedci poznamenávajú, že klonované myši žijú kratší život a sú náchylnejšie na rôzne choroby. Výskum klonovania živých bytostí pokračuje.

Kapitola 7. Bioetické problémy technológií genetického inžinierstva

7.1 Biotechnológia, biologická bezpečnosť a genetické inžinierstvo: história a modernosť

Biotechnológia sa dlho chápala ako mikrobiologické procesy. V širšom zmysle pojem biotechnológia označuje využitie živých organizmov na výrobu potravín a energie. Posledné roky dvadsiateho storočia boli poznačené veľkými úspechmi v molekulárnej biológii a genetike. Boli vyvinuté metódy na izoláciu dedičného materiálu (DNA), vytváranie jeho nových kombinácií pomocou manipulácií vykonávaných mimo bunky a prenos nových genetických konštruktov do živých organizmov. Tak bolo možné získať nové plemená zvierat, odrody rastlín a kmene mikroorganizmov s vlastnosťami, ktoré nemožno vybrať pomocou tradičného výberu.

História využívania geneticky modifikovaných organizmov (GMO) v praktickej činnosti je krátka. V tejto súvislosti existuje určitý prvok neistoty, pokiaľ ide o bezpečnosť GMO pre ľudské zdravie a životné prostredie. Preto je zaistenie bezpečnosti práce genetického inžinierstva a transgénnych produktov jedným z naliehavých problémov v tejto oblasti.

Bezpečnosť činností genetického inžinierstva alebo biologická bezpečnosť zabezpečuje systém opatrení zameraných na predchádzanie alebo zníženie na bezpečnú úroveň nepriaznivých účinkov geneticky upravených organizmov na ľudské zdravie a životné prostredie pri vykonávaní činností genetického inžinierstva. Biologická bezpečnosť ako nová oblasť poznania zahŕňa dve oblasti: vývoj a aplikáciu metód hodnotenia a prevencie rizika nežiaducich účinkov transgénnych organizmov a systém štátnej regulácie bezpečnosti činností genetického inžinierstva.

Genetické inžinierstvo je technológia na získanie nových kombinácií genetického materiálu manipuláciou s molekulami nukleových kyselín mimo bunky a prenosom vytvorených génových konštruktov do živého organizmu. Technológia výroby geneticky upravených organizmov rozširuje možnosti tradičného šľachtenia.

Výroba transgénnych liekov je sľubnou oblasťou činnosti genetického inžinierstva. Ak sa predtým považovali za účinnú metódu liečby anémie napríklad časté transfúzie darcovskej krvi (riskantný a nákladný postup), dnes sa na výrobu transgénnych liekov používajú modifikované mikroorganizmy a kultúry živočíšnych buniek. Efektívnosť využívania transgénnych organizmov v službách medicíny možno skúmať na niekoľkých príkladoch riešenia problémov ľudského zdravia. Podľa WHO je na svete asi 220 miliónov ľudí s cukrovkou. U 10 % pacientov je indikovaná inzulínová terapia. Nie je možné poskytnúť všetkým potrebným živočíšny inzulín (pravdepodobnosť prenosu vírusov zo zvierat na ľudí, drahé lieky). Preto je vývoj technológie na biologickú syntézu hormónov v mikrobiálnych bunkách optimálnym riešením problému. Inzulín získaný v mikrobiologickej továrni je identický s prírodným ľudským inzulínom, je lacnejší ako zvieracie inzulínové prípravky a nespôsobuje komplikácie.

Výrazné spomalenie rastu detí, ktoré vedie k výskytu trpaslíkov a trpaslíkov, je ďalším problémom ľudského zdravia spojeným s narušením činnosti žliaz s vnútornou sekréciou (nedostatok rastového hormónu somatotropínu, ktorý je produkovaný hypofýzou). Predtým sa toto ochorenie liečilo injekčným podávaním rastového hormónu do krvi pacientov, izolovaného z hypofýzy zosnulých ľudí. Vyskytlo sa však množstvo technických, medicínskych, finančných a etických problémov. Dnes je tento problém vyriešený. Gén kódujúci produkciu ľudského rastového hormónu je syntetizovaný a vložený do genetického materiálu E. coli.