The Hastings Center

From Bioethics Briefings

Cloning

Download the PDF

Obramowanie problemu

Większość klonowania – proces tworzenia dokładnej genetycznej repliki komórki, tkanki lub organizmu – odbywa się w sposób naturalny. Kiedy zapłodnione jajo dzieli się po raz pierwszy, czasami każda komórka-córka tworzy oddzielne embriony. Rezultat: identyczne bliźnięta, z których każde jest klonem drugiego. Organizmy, które rozmnażają się bezpłciowo, takie jak mszyce, krewetki morskie, drożdże i bakterie, są klonami. Ogrodnictwo używa terminu klon dla formy rozmnażania, która obejmuje pocięcie jednej rośliny na kawałki, które są używane do uprawy setek lub tysięcy identycznych sadzonek.

Naukowe klonowanie zajmuje się tam, gdzie natura pozostawia. Klonowanie genetyczne, lub molekularne, tworzy kopie genów lub segmentów DNA. Mogą być one wykorzystywane do tworzenia kolonii genetycznie zmodyfikowanych bakterii lub wirusów, które mogą produkować leki i szczepionki. Metody hodowli laboratoryjnej mogą sklonować pojedynczą komórkę w populację komórek, składającą się z nieograniczonej liczby identycznego potomstwa. Różne techniki tworzenia kopii całych zwierząt nazywane są klonowaniem reprodukcyjnym. Wreszcie, istnieje reprogramowanie, w którym geny z dorosłych komórek są przywracane do stanu embrionalnego. Istnieje nadzieja, że komórki te pomogą naukowcom zrozumieć mechanizmy chorób genetycznych i stworzyć oparte na komórkach macierzystych terapie chorób i urazów, które są genetycznie dopasowane do poszczególnych pacjentów. Od tego czasu nie istnieją żadne takie terapie.

Technologie klonowania są niezbędnymi narzędziami; bez nich nowoczesna biologia byłaby nadal czymś w rodzaju science fiction. Klonowanie doprowadziło do powstania wielu ważnych leków i nowo opracowanych terapii, takich jak insulina ludzka, interferon do zwalczania infekcji wirusowych oraz czynniki wzrostu krwi, takie jak erytropoetyna do wytwarzania nowych czerwonych krwinek.

Debaty etyczne dotyczące klonowania opierają się na kilku kwestiach. Jedna z kontrowersyjnych metod klonowania – transfer jądra komórki somatycznej (SCNT) – polega na produkcji dwu- lub czterodniowej blastocysty (embrionu preimplantacyjnego), której komórki są następnie usuwane w celu stworzenia linii embrionalnych komórek macierzystych – proces, który niszczy embrion. Innym problemem jest to, co można zrobić z tymi embrionami przed uzyskaniem linii komórek macierzystych. Ponieważ technika ta wykorzystuje niektóre z tych samych metod hodowlanych stosowanych w klinikach zapłodnienia in vitro, niektórzy obawiają się, że sklonowany ludzki embrion mógłby zostać przeniesiony do kobiety, co mogłoby spowodować urodzenie dziecka. Doświadczenia z klonowaniem reprodukcyjnym zwierząt wskazują na jeszcze bardziej kłopotliwe etycznie kwestie – wczesna implantacja tych klonów zawsze prowadzi do ich śmierci, a często powoduje śmierć lub zachorowalność matki. W przypadku klonowania, które dotyczy ludzkich embrionów, jeszcze innym problemem jest zapewnienie, że proces pozyskiwania ludzkich jajeczek do badań obejmuje właściwą świadomą zgodę dawczyń.

Przegląd historyczny i naukowy

Jak embrion kontroluje rozwój poprzez ekspresję genów, proces, w którym geny włączają się i wyłączają? Czy starsza lub zróżnicowana rozwojowo komórka może mieć zresetowane geny do wcześniejszej wersji siebie poprzez umieszczenie jej w zarodku?

Badacze po raz pierwszy zajęli się tymi pytaniami w latach 50-tych (patrz ramka, „Klonowanie i kamienie milowe komórek macierzystych: Oś czasu”). Jądro z niezapłodnionej komórki jajowej żaby zostało usunięte przez wyssanie go za pomocą bardzo cienkiej, pustej w środku igły zwanej mikropipetą. W ten sam sposób usunięto jądro z komórki wewnątrz rozwijającego się zarodka żaby. Wstrzyknięcie go do pustego jaja rozpoczynało proces embriogenezy. W wyniku tego procesu rzadko powstawały kijanki, z których kilka wyrosło na żaby. Była to najwcześniejsza wersja transferu jądrowego, techniki klonowania, w której jądro bez komórki jest wprowadzane do komórki bez jądra. Dowód na moc jajka do przeprogramowywania genów był ważnym rezultatem, a badania przeniosły się na ssaki.

Do czasu pojawienia się Dolly, sklonowanej owcy, większość klonów zwierząt wynikała z jąder pobranych bezpośrednio z embrionów. Ian Wilmut, szkocki badacz, wstawił komórkę somatyczną pobraną z wymienia sześcioletniej owcy do niezapłodnionego owczego jaja, z którego usunięto chromosomy. Po tym zabiegu białka w cytoplazmie jaja przeprogramowały instrukcje rozwojowe zawarte w DNA. Geny przestawiły się z ich w pełni zróżnicowanego „programu komórek sutkowych” na program, który wyprodukował dziecko owcę. Jest to ogromnie nieefektywna metoda produkcji potomstwa, przypuszczalnie dlatego, że nie ma wystarczająco dużo czasu, aby cytoplazma jaja prawidłowo przeprogramowała wszystkie geny z komórki wymienia do stanu pluripotencjalnego. Ponad 99% takich klonów umiera po implantacji. Ponadto, zwierzęta stworzone w ten sposób nie są prawdziwymi klonami genetycznymi. Jajo zawiera materiał genetyczny poza chromosomami w organellach zwanych mitochondriami. Powstały organizm lub linia komórkowa jest klonem na poziomie chromosomalnym, ale posiada mieszaninę genów mitochondrialnych.

Ta sama metoda stosowana do produkcji klonu zwierzęcego-SCNT-mogłaby teoretycznie zostać użyta do stworzenia sklonowanej linii komórek ludzkich z bliskim dopasowaniem genetycznym do każdej osoby, która ich potrzebowała. Jądro z komórki dawcy zostałoby wstawione do komórki jajowej pozbawionej jądra. Następnie, podobnie jak w przypadku klonowania zwierząt, jajo dzieliłoby się, a embrion mógłby być hodowany do stadium blastocysty i mieć pobraną linię komórek macierzystych.

Inną nadzieją jest to, że przeprogramowane linie komórkowe stworzone przez SCNT mogłyby być potężnymi narzędziami do badania genetycznych podstaw ludzkiego rozwoju i chorób, jak również do odkrywania leków. W najbardziej optymistycznym scenariuszu, klonowanie mogłoby wyprodukować dożywotni zapas terapeutycznych komórek macierzystych genetycznie dopasowanych do pacjenta, a zatem stwarzających minimalne ryzyko odrzucenia przez układ odpornościowy. Niestety, niedopasowanie mitochondrialne zazwyczaj prowadzi do odrzucenia immunologicznego, aczkolwiek w wolniejszym tempie niż w przypadku niedopasowania genów chromosomalnych. Podobnie jak w innych wymiarach badań nad komórkami macierzystymi, obietnica terapeutycznych komórek macierzystych okazała się trudna do zrealizowania z powodu przeszkód moralnych i technicznych.

Trudności te pojawiły się w ostrym świetle wraz ze skandalem dotyczącym komórek macierzystych w Korei Południowej. Zespół badawczy ogłosił w 2004 i 2005 roku, że wykorzystując transfer jądra komórki somatycznej, stworzył pierwsze specyficzne dla pacjenta linie ludzkich zarodkowych komórek macierzystych. Co więcej, badacze twierdzili, że dokonali klonowania z zadziwiającą skutecznością, rozwiewając obawy, że potrzebne będą setki lub tysiące ludzkich jajeczek. Później okazało się, że rzeczywiście użyto tysięcy jajeczek, a niektóre z nich zostały pozyskane w wątpliwych okolicznościach od kobiet pracujących w laboratoriach. Same linie nie zostały stworzone przez SCNT; pochodziły one z partenotów – jaj poddanych obróbce w sposób, który powoduje ich podział bez zapłodnienia – lub prawdopodobnie bezpośrednio z embrionów IVF.

To oszustwo napędzało wysiłki w celu znalezienia niekontrowersyjnych substytutów dla sklonowanych komórek ludzkich. Po pierwsze, eksperymenty, w których somatyczne i embrionalne komórki macierzyste zostały połączone z powodzeniem przeprogramowały geny w jądrze komórek somatycznych. Oznaczało to, że geny wyrażone w komórkach embrionalnych utrzymują je w stanie pluripotencjalnym, czyli zdolnym do wytworzenia dowolnej komórki lub tkanki w organizmie. Ostatnio badacze przeprogramowali komórki skóry z podgrupami tych embrionalnych genów poprzez wprowadzenie ich za pomocą wektorów wirusa mysiej białaczki. W wyniku tych eksperymentów powstały linie komórkowe o cechach embrionalnych (patrz rozdział 34, „Komórki macierzyste”). Linie te, zwane indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPS), wykazują ekspresję markerów i genów charakterystycznych dla embrionalnych komórek macierzystych; posiadają one również zdolność do rediferencjacji w dorosłe typy komórek. Jeśli okaże się, że są one równoważne komórkom embrionalnym, wówczas mogłyby – w zasadzie – zastąpić transfer jądrowy jako sposób generowania linii pluripotencjalnych, które genetycznie odpowiadają pacjentowi. Ponieważ zarówno chromosomy jak i mitochondria pochodzą z indukowanej komórki, komórki iPS są lepiej dopasowane niż komórki macierzyste z SCNT. Chociaż kilka laboratoriów stworzyło już ludzkie linie iPS, eksperymenty z mysimi komórkami iPS wykazały, że geny i wektory, które je przenoszą, powodują raka. Eliminacja tych onkogenów jest celem wielu laboratoriów zajmujących się przeprogramowywaniem.

Słowniczek komórek macierzystych

Blastocysta – u ludzi, dwu- lub czterodniowy zarodek, mniej więcej o średnicy ludzkiego włosa.

Embryo – wczesne stadium rozwoju człowieka. Teksty medyczne opisują rozwój embrionalny jako stopniowy proces, rozpoczynający się, gdy blastocysta przyczepia się do macicy i kończący się osiem tygodni później, gdy zaczynają się tworzyć organy.

Różnicowanie – proces, w którym komórki macierzyste tworzą inne rodzaje komórek i tkanek w organizmie.

Komórka macierzysta – Komórka, która ma zdolność do tworzenia nowych kopii samej siebie i różnicowania się.

Komórka somatyczna – Zróżnicowana komórka ciała, taka jak komórka skóry lub jelita.

Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPS) – Komórki macierzyste pochodzące z komórek somatycznych po przeniesieniu genów przeprogramowania pobranych z embrionalnych komórek macierzystych. Komórki wykazują pluripotencję, czyli zdolność do kopiowania się i zmieniania w różne typy komórek.

Reprogramowanie – molekularne i chemiczne mechanizmy działające w eksperymentach z komórkami SCNT i iPS, które przywracają geny w komórkach zróżnicowanych (takich jak komórki skóry) do stanu embrionalnego.

Transfer jądra komórki somatycznej (SCNT) – zwany również transferem jądra. Etap techniczny, w którym jądro komórki somatycznej (zawierające materiał genetyczny) jest usuwane i przenoszone do jaja bez jądra.

Klonowanie terapeutyczne – popularny termin określający przewidywane zastosowanie SCNT do tworzenia genetycznie dopasowanych zarodkowych linii komórek macierzystych do terapii.

Rozważania bioetyczne

Transfer jądrowy jest prymitywnym zakłóceniem delikatnego i ledwo rozumianego procesu biologicznego. Większość sklonowanych zwierząt umiera podczas ciąży, a z powodu nieprawidłowych łożysk lub nienormalnie dużych płodów, może zabić matkę zastępczą. Z nielicznych klonów reprodukcyjnych, które przeżyją, wiele jest niezdrowych, najprawdopodobniej z powodu niepowodzeń w przeprogramowaniu. Powszechne są anomalie szkieletowe i zapalenie stawów, a także zniekształcone organy, zaburzenia krążenia, problemy z oddychaniem i dysfunkcje układu odpornościowego. Sklonowane zwierzęta często cierpią z powodu nienaturalnie wysokiej lub niskiej wagi urodzeniowej. Choćby z tych powodów, próba sklonowania istoty ludzkiej byłaby zdecydowanie nieetyczna. W rezultacie, każdy główny krajowy i międzynarodowy organ etyczny i naukowy potępia klonowanie ludzi.

Jednakże, nawet jeśli klonowanie ludzi mogłoby być wykonane tak bezpiecznie jak IVF, opinie na temat tego, czy powinno to być dozwolone, są podzielone. Czy odmówilibyśmy bezpłodnej parze szansy na posiadanie sklonowanego dziecka? Czy istnieją inne osobiste i prywatne powody, dla których ludzie chcieliby sklonować utraconą bliską osobę i czy powinniśmy odmówić im tej możliwości? Krytycy utrzymują, że klonowanie w celach badawczych może prowadzić do śliskiej równi pochyłej – uznanie tego procesu dla celów badawczych może w końcu doprowadzić do przyzwolenia na jego stosowanie w celach reprodukcyjnych. Klonowanie dzieci tworzy również życie bez reprodukcji płciowej, co według niektórych podważa istotny wymiar człowieczeństwa.

Te argumenty opierają się na wyobrażonym świecie bez społecznych kontroli i równowagi, wywołanych przez moralny konsensus przeciwko praktyce klonowania ludzi – te same naciski, które potępiają nieetyczne traktowanie ludzi w badaniach klinicznych lub płacenie za organy używane w procedurach transplantacyjnych. Kiedy stanie się jasne, że linia komórek macierzystych może wytworzyć wszystkie tkanki, z pewnością będziemy mieli moralną odpowiedzialność za wykorzystanie tej linii komórek do zrozumienia choroby. Komórki te mogłyby również w końcu zapewnić terapie i lekarstwa. Moralne uzasadnienia opierają się na pozytywnej zasadzie dobroczynności: badania mogą zmniejszyć ludzkie cierpienie spowodowane starzeniem się, urazami i chorobami, zwłaszcza u tych, którzy mogą mieć bardzo krótkie okno możliwości leczenia.

Ograniczenia zasobów dołączają do ograniczeń finansowania jako główne przeszkody w produkcji linii ludzkich komórek macierzystych przez przeprogramowanie jądrowe komórek somatycznych. Obecna technologia wymaga użycia tysięcy nadwyżkowych lub podarowanych ludzkich komórek jajowych. Procedura pobierania komórek jajowych jest inwazyjna i nie pozbawiona ryzyka dla kobiet, co rodzi obawy o uzyskanie właściwej świadomej zgody. To, czy kobietom powinno się płacić za usunięcie ich jajeczek, jest przedmiotem gorącej debaty wśród etyków i polityków; krajowe i stanowe wytyczne zabraniają płacenia kobietom za jajeczka ponad uzasadnione wydatki związane z procedurą kliniczną. Inni wskazują na niespójności w polityce społecznej, która zezwala kobietom na sprzedaż ich jajeczek w celach reprodukcyjnych. Niemniej jednak, badania z wykorzystaniem ludzkich i naczelnych jaj mogą radykalnie poprawić wydajność przeprogramowania, a w przeciwieństwie do tworzenia komórek iPS, transfer jądrowy nie wiąże się z wprowadzeniem genów nowotworowych.

Kwestie prawne i polityczne

Stany Zjednoczone są jedynym narodem prowadzącym badania nad ludzkimi zarodkowymi komórkami macierzystymi, który nie posiada prawa federalnego zakazującego klonowania reprodukcyjnego ludzi. Ten niezrozumiały fakt wynika z legislacyjnych zmagań w Kongresie od 2001 roku. Przeciwnicy badań nad ludzkimi embrionalnymi komórkami macierzystymi wprowadzili przepisy, które kryminalizowałyby zarówno klonowanie reprodukcyjne ludzi, jak i produkcję takich linii poprzez transfer jądrowy. Ścisłe powiązanie tych kwestii uniemożliwiło przyjęcie zasady większości przeciwko klonowaniu reprodukcyjnemu, która z łatwością zostałaby wprowadzona w innych krajach. Próżnia w polityce federalnej doprowadziła do powstania mnóstwa ustaw stanowych, z których niektóre są permisywne, a inne restrykcyjne. Prowadzi to również do dylematów granicznych (poprzez ograniczanie przepływu komórek jajowych i sklonowanych linii ze stanów permisywnych do restrykcyjnych i odwrotnie) oraz, w Południowej Dakocie i Michigan, do zagrożenia więzieniem i innymi karami dla badaczy. Środowisko regulacyjne jest niepewne w większości stanów, które albo milczą na temat klonowania, albo mają prawa, które traktują darowane embriony IVF oddzielnie od embrionów stworzonych do celów badawczych, w tym embrionów stworzonych przez transfer jądrowy.

To, co zostało utracone w dyskusji o ograniczeniach finansowania ludzkich zarodkowych komórek macierzystych, to długotrwały federalny zakaz finansowania badań nad embrionami ogólnie, działanie legislacyjne, które wymazało istotne pytania dotyczące niepłodności, medycyny reprodukcyjnej i diagnostyki prenatalnej poza zasięgiem wielu amerykańskich klinicystów i naukowców. Tak jak polityczne kontrowersje wokół aborcji i technologii wspomaganego rozrodu są wykorzystywane jako pełnomocnicy dla ograniczeń w badaniach nad embrionalnymi komórkami macierzystymi, tak linie stworzone poprzez transfer jądrowy są przypuszczalnie związane tymi samymi zakazami, co zamrożone embriony, pomimo krajowych komisji etycznych i grup doradczych, takich jak Narodowa Akademia Nauk, zalecających kontynuację badań.

What Lies Ahead?

Przyszłość badań nad klonowaniem stoi przed co najmniej czterema głównymi pytaniami naukowymi i politycznymi.

• Jakie są genetyczne różnice pomiędzy standardowymi liniami komórek embrionalnych, sklonowanymi liniami komórek i bezpośrednio przeprogramowanymi liniami komórek? Zrozumienie tych różnic pomoże nam zrozumieć przyczynę i progresję chorób, zaburzeń rozwojowych i niepowodzeń reprodukcyjnych.
• Czy indukowane pluripotencjalne macierzyste linie komórkowe wolne od ryzyka nowotworów przyćmią transfer jądrowy jako metodę generowania linii specyficznych dla danej choroby (a w końcu specyficznych dla danego pacjenta)?
• Czy zmiany polityczne w Waszyngtonie zniosą ograniczenia finansowania badań nad embrionalnymi komórkami macierzystymi i klonowaniem oraz czy wpłyną na długotrwałe ograniczenia dotyczące badań nad embrionami?
• Technologie są rozpowszechniane w płaskim krajobrazie spowodowanym globalizacją. Różnice w prawie, polityce i normatywnych ramach etycznych powodują gradienty w dostępie do materiałów badawczych, odkryć i terapii. W przyszłości, gdzie Stany Zjednoczone będą stać wśród narodów, które dążą do realizacji pełnego potencjału badawczego i terapeutycznego klonowania?

Christopher Thomas Scott jest starszym badaczem w Center for Biomedical Ethics na Uniwersytecie Stanforda, a Irving L. Weissman, MD, jest profesorem na Uniwersytecie Stanforda.

Christopher Thomas Scott i Irving L. Weissman, „Cloning,” w From Birth to Death and Bench to Clinic: The Hastings Center Bioethics Briefing Book for Journalists, Policymakers, and Campaigns, red. Mary Crowley (Garrison, NY: The Hastings Center, 2008), 25-30.

45% naszej pracy jest wspierane przez indywidualnych darczyńców, takich jak Ty. Wesprzyj naszą pracę.