
當人類克隆的想法是第一次想像時,人們的克隆想法是科幻小說。但是在過去的幾十年中,技術和科學進步使它成為了真正的可能性。儘管克隆人的倫理是值得懷疑的,但該技術導致了一些有希望的生殖和健康療法。
克隆的最基本定義是創建精確的遺傳根據生物,組織,細胞或基因的副本美國國家醫學圖書館。克隆的方式和原因確實取決於克隆的內容。克隆有三種主要類型:基因克隆,生殖克隆和治療克隆。
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克隆的最常用類型是基因克隆。在最基本的基因克隆上是一種生化反應,在每個生物體的每個細胞中都會發生。這是從現有的遺傳物質鏈中創建遺傳物質的副本。這種自然反應可以在實驗室中重新創建,並且是生物學研究許多方面的重要工具。
克隆的最常見和爭論類型是生殖克隆。這種克隆從已經存在的生物的遺傳物質中產生了整個生物的遺傳重複。克隆的有機體非常相似,與後來出生的母體相同。
也許對人類的最適用的治療類型的克隆類型是治療性克隆,它會創建患者的克隆的克隆胚胎幹細胞,以創建可以治療醫療狀況的遺傳相同細胞。 “治療克隆是指在我們的實驗室中使用的胚胎幹細胞,我們從患者的皮膚中得出了體細胞,”波特蘭俄勒岡健康與科學大學的胚胎學家Shoukhrat Mitalipov在一封電子郵件中告訴Livescience。 “在我們的研究實驗室中……我們可以將[這些細胞]發展為體內各種細胞,例如神經元或心血管細胞。”
克隆是真實的嗎?
是的,克隆是真實的,但是在科幻故事中看起來可能不像它。
某些類型的克隆定期出現在自然界中。例如,細菌可以無性繁殖,本質上一直在克隆自己。同樣,孤雌生成是一種獨特的生物學現象,可以自發地產生天然克隆 - 它發生在某些種類的鯊魚,兩棲動物,蜥蜴和蛇。在人類中,體內的每個細胞都是當父親的精子受精母親的卵時產生的第一個胚胎細胞的克隆,而相同的雙胞胎是天然克隆。
克隆在生物學實驗室中也非常真實 - 全球研究人員在許多方面都使用基因克隆。例如,它可以為胰島素等藥物創建大量蛋白質,或用於檢測特定鏈的存在脫氧核糖核酸,就像在COVID-19-PCR測試中一樣。
自從研究人員首先從成年細胞克隆動物以來,已經超過四分之一的世紀了。最著名的動物克隆是Dolly the綿羊,於1996年創建愛丁堡大學。雖然不是第一個克隆的哺乳動物,但多莉是第一個由成人細胞而不是胚胎或胎兒細胞產生的。
為了創建多莉,研究人員需要克隆277個胚胎,其中29個足夠健康,可以植入,但只有一個人才能生存直到出生。在早期,克隆的胚胎面臨許多失敗,而活著的動物有時會過早死亡。根據國家人類基因組研究所,綿羊和其他克隆的哺乳動物有各種器官缺陷,包括心,,,,腦和肝。其他報告表明,過早衰老,出生率增加以及免疫系統問題。
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多莉的成功引起了媒體的關注,這是其潛在的好處和世界的恐懼。結果,許多國家急於禁止克隆各種克隆。
然而,在多莉(Dolly)以來的幾十年中,動物克隆已經走了很長一段路。像Barbra Streisand對她的寵物所做的那樣,有些服務將克隆寵物史密森尼雜誌報導。一些公司甚至會克隆整個馬球團隊。根據一名2016年科學雜誌上的文章。
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克隆其他動物的工作是一場緩慢而艱難的戰鬥,但是在過去的幾十年中,研究人員一直在努力克隆人類。
2007年,Mitalipov的研究團隊克隆了第一個靈長類動物胚胎 - 恒河獼猴 - 並用它們來創建胚胎幹細胞,在期刊上發表了該過程自然。但是直到2018年,這些技術才能導致一支由中國科學家團隊實現的活生子克隆的猴子,並在其論文中發表在《雜誌》上細胞,,,,現場科學先前報導。研究人員製作了大約80個克隆的胚胎,最終出現了六次懷孕,只有兩個活產。
克隆猴子後六年,Mitalipov的團隊創建了克隆人類胚胎的胚胎幹細胞,他於2013年在《雜誌》上發表的研究細胞。在這一點上,存在創建人類克隆所需的許多技術,但是仍然有許多障礙和道德論點反對使用它們克隆人類。
克隆如何工作?
隨著細胞的成長和分裂,它們自然使用蜂窩分裂創建克隆,這一過程稱為有絲分裂。細胞使用在其基因中編碼的蛋白質和酶來複製其遺傳物質。隨著研究人員對細胞如何重現其基因的理解,科學家開始在實驗室中重新創建這些反應。現在,實驗室中的克隆基因就像混合飲料一樣容易 - 結合細胞用於復制其DNA並添加基因複制的蛋白質。
Mitalipov說:“克隆DNA或細胞很簡單;複製自身的DNA的本質。” “但是,當我們說整個生物體的克隆時,這要復雜得多。”
大多數多細胞生物通過有性繁殖複製自己。這個過程從一個生物體(一個卵)中獲取一半的遺傳密碼,而另一個生物(精子)的一半。它將它們重新混合在一起,創建一個可以變成一個全新生物的單個細胞 - 如果植入右子宮,它可能會成長為新的生物體。
但是克隆的目的是創建一個胚胎而不混合基因組。為此,研究人員首先從一個稱為體細胞的人體細胞開始。體細胞構成了身體的大多數 - 皮膚,內部器官,腦細胞。像果凍一樣,體細胞的基因組被“設置”成特定的形狀。
根據該細胞DNA結構的差異決定細胞可以表達的基因。美國國家醫學圖書館。基因表達的差異,由稱為的化學變化決定表觀遺傳學修改,確定細胞的外觀,其作用以及它在體內的作用。這個過程是限制的 - 然後,該細胞在體內無法做任何其他事情。它只會變老並死亡,並被分成部分以重複使用。
另一方面,胚胎細胞或乾細胞有可能成為體內任何類型的細胞,因為它們可以表達的基因不會像在體細胞中那樣鎖定。研究人員使用兩種類型的細胞來創建克隆。該過程最初用於創建多莉(Dolly皇家學會的哲學交易b。在此過程中,科學家去除了體細胞的細胞核或遺傳樞紐,並將其插入已去除基因組的卵細胞中。
如果成功的話,此過程將重置體細胞的表觀遺傳學,並導致克隆的胚胎具有精確的體細胞基因組,而無需表觀遺傳修飾。這聽起來很簡單,但是這個過程非常挑剔 - 為了成功,雞蛋需要正確的條件,並且這些條件在每個物種上都不同。因此,當科學家試圖克隆新動物時,他們面臨著對一般過程的許多調整。
Mitalipov說:“您必須解決很多謎團,沒有標準的協議可以做到這一點。” “一切都需要根據物種的差異進行一些調整。”
這些可能與化學環境有關(包括在人類胚胎的培養皿中存在咖啡因),該化學環境是在進行實驗的,在去除和插入體細胞核的同時,在去除和插入胚胎的同時觸摸了胚胎的實驗,台階的震動,台階的應用,甚至是如何有力接觸胚胎的。
在他的2013年自然論文中,Mitalipov和他的同事們表明,他們發現了成功克隆人類體細胞的條件,然後將人類的體細胞插入胚胎,然後將其用於創建人類胚胎幹細胞系。
人類可以克隆嗎?
在Mitalipov團隊在2013年的突破以及2018年的首批克隆靈長類動物之後,全世界一直在等待,看看是否有人會真正克隆人。但這還沒有發生。
但是有可能嗎?簡短的答案可能是肯定的。該技術存在,與克隆的其他動物相比,人類基因或遺傳學的工作方式沒有什麼明顯的不同。但是,基於將克隆動物胚胎髮展為活著的足月出生的困難,沒有說如果一個人出生的人可能會有什麼類型的疾病或疾病。我們還知道,這可能需要創建許多胚胎才能實現一個現場出生 - 這是一個非常模糊的命題。
另外,人類(和其他動物)不僅僅是其DNA。人體和大腦環境在子宮中,在開發和延伸到童年和成年期間,在創造一個人的身份中發揮了重要作用。正如表觀遺傳修飾改變了基因表達以創建專業的體細胞的方式一樣,它們也反映了細胞和身體已經經歷的事物 - 將另一個主要的並發症添加到了問題中。
人類克隆的道德考慮
家庭,許多其他家庭認為,這種研究在道德上是有問題的。
人類胚胎的創造和破壞是許多主要宗教的一個癥結,而其他人則擔心這一過程可能會對克隆的嬰兒造成的潛在疾病和條件。
由於這些原因,許多國家和美國國家都對人類克隆實驗進行了禁令。在美國,沒有針對克隆人類的聯邦法律,但是多個州有禁止克隆出於任何目的的法律。其他多個禁止對人類克隆的資金。根據知識產權律師Knobbe Martens,10個州允許創建人類克隆的胚胎,但阻止它們被植入 - 研究人員可以破壞它們以創建胚胎幹細胞系。
由於眾議員羅伯特·阿德霍爾特(Robert Aderholt)的2015年修正案,阿拉巴馬州的共和黨人推出了2016年的撥款法案,因此使用三父母的IVF是非法的。該修正案禁止對遺傳遺傳修飾進行臨床試驗。但是,患者和科學家正在努力改變這種改變,根據STAT新聞。
根據2007年的一項評論,有30多個國家禁止人類克隆實驗萊斯大學出版。在15個國家 /地區,人類生殖克隆有禁令,但沒有建立克隆的胚胎幹細胞。其他國家沒有任何禁止人類克隆的具體立法。
如何使用克隆技術
Mitalipov說,儘管毫無疑問,馬球小馬對某些人來說很重要,但通過這些克隆實驗開發的技術在將來可能很重要。
Mitalipov在人類中的軀體細胞核轉移方面的工作直接導致了生殖技術的發展,該技術使婦女患有線粒體疾病(這些婦女通過卵傳遞到後代)和不育問題,以使與她們相關的健康兒童。以前,有線粒體疾病的婦女除了通過或沒有親生子女的狀況外,別無其他。
現在,Mitalipov的實驗室開發的技術用於剝離其DNA的供體卵並將細胞核從母親的卵中移動,從而產生了與母親遺傳相關的健康胚胎。生育和不育。據據報導STAT新聞。
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使用軀體核轉移來創建克隆的胚胎幹細胞的能力也有望開發患者的免疫系統不會拒絕的療法。這些克隆幹細胞療法可能會為可能替代受損損壞的人創建新的器官或細胞。
Mitalipov說:“從理論上講,您可以使用這些細胞來治療患有神經退行性疾病或心血管疾病的患者。”這些細胞“從理論上講,可以導致幹細胞療法的發展,例如治療神經退行性疾病帕金森氏症,心髒病和脊髓損傷。 ”
現在可以創建克隆的干細胞,但是在研究和臨床末端有障礙可以開發這些療法。
Mitalipov說:“不幸的是,尚未開發出療法。” “我們可以在培養皿中種植神經元,但是如何將神經元或其他類型的細胞整合到像心臟這樣的相關器官中?這將非常困難。”
將來,Mitalipov希望他現在從事的一些技術可以幫助為同性夫婦或不育夫婦創建與遺傳相關的嬰兒。例如,他的實驗室目前正在弄清楚如何從克隆的胚胎細胞中去除一半的DNA來創建一個卵細胞。
如果研究人員從男性或不育雌性的體細胞中創建一個克隆的卵細胞,則可以用另一個男人的精子施肥,從而產生胚胎。以這種方式使用克隆技術將為同性或不育夫婦提供一種與遺傳相關的嬰兒的方法。
其他資源
- 閱讀有關潛力的專家評論人類克隆的全球調節。
- 以下是一些關於克隆從國家人類基因組研究所。
- 閱讀有關人類為什麼還沒有試圖克隆自己的意見,並發表在STAT新聞。