Klonade djur

Sammanfattning

Kloning kan ske på individnivå, men görs oftare på gen- eller cellnivå som ett viktigt verktyg inom forskning. Att klona djur är svårt och dyrt, och djuren har en ökad risk för hälsoproblem. Det har bidragit till att kloning av djur inte fått den spridning som många tidigare förutspått.

Kloning kan vara fortplantning

Hos växter och bakterier förekommer kloning spontant som en del av deras fortplantning. När en växt förökar sig vegetativt, till exempel med sticklingar, får man en identiskt genetiskt kopia av moderplantan, en så kallad klon.

På samma sätt uppstår kloner när en cell kopierar sitt DNA och delar sig i två. Det sker hela tiden i flercelliga organismer när nya celler bildas. För encelliga organismer som bakterier är celldelningen själva fortplantningen. Hos djur är genetiska kopior av hela individer ovanligt men uppstår ibland i form av enäggstvillingar.

De första klonade djuren

Den första inducerade kloningen av ett djur genomfördes 1885 då en tysk forskare skakade isär ett embryo från sjöborre som bestod av två embryonala stamceller. De två cellerna separerades och utvecklades var för sig till två genetiskt identiska sjöborrar.

Kloning av djur med bioteknik genomfördes för första gången i slutet av 1950-talet. Den brittiska forskaren Sir John Gurdon klonade en hel organism, en afrikansk klogroda, från specialiserade kroppsceller.

Gurdon tog ut en cellkärnor, innehållande DNA, från tarmceller hos en vuxen groda. Cellkärnorna förde han in i äggceller där cellkärnan avlägsnats. Äggcellerna utvecklades sedan till embryon och vidare till grodor som var genetiska kopior av den groda som cellkärnorna kom från. Den här tekniken kom att kallas för somatisk cellkärnöverföring, eller reproduktiv kloning, och är fortfarande en metod som används.

Gurdons försök visade att även specialiserade kroppsceller innehåller all genetisk information som behövs för att utvecklas till en hel organism. För denna upptäckt tilldelades han, tillsammans med den japanske forskaren Shinya Yamanaka, Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2012.

Fåret Dolly och andra klonade däggdjur

Det första däggdjuret som klonades var fåret Dolly som föddes 1996. Tekniken som användes var somatisk cellkärnöverföring. Cellkärnan med Dollys DNA kom från en juvercell

Sedan dess har fler än tjugo olika arter av däggdjursarter klonats från specialiserade celler med samma metod. De första korna som klonades på detta sätt var Noto och Kaga som föddes 1998 i Japan. Den första katten, Copy Cat, föddes 2001 och ett år senare, 2002, föddes den klonade hästen Promotea. Den första hunden föddes 2005 och fick namnet Snuppy. Andra djur som klonats via specialiserade celler är till exempel gris, get, hjort, kamel och kanin.

Tekniker för kloning av djur

Somatisk cellkärnöverföring är den metod som oftast används. Principen är att cellkärnan från en vuxen specialiserad kroppscell isoleras och förs in den i ett obefruktat ägg vars egen cellkärna har avlägsnats. Äggcellen aktiveras sedan så att den börjar dela sig. Efter några dagars utveckling delat sig under några dagar har ett embryo utvecklats som förs in i livmodern hos en surrogatmamma där det utvecklas vidare.

Normalt börjar en äggcell dela sig först när en spermie befruktar den. Spermien utlöser kemiska signaler i äggcellen som startar utvecklingen av ett embryo. Vid somatisk cellkärnöverföring finns ingen spermie. Istället aktiveras äggcellen på konstgjord väg, till exempel med en kort elektrisk impuls. Detta lurar äggcellen att tro att en befruktning har skett.

När en cellkärna från en specialiserad kroppscell förs över till en äggcell utan egen kärna måste cellkärnan omprogrammeras. Det innebär att den behöver återgå från ett specialiserat tillstånd till ett embryonalt tillstånd. En tarmcell, hudcell eller muskelcell innehåller visserligen samma DNA som ett embryo, men alla gener som styr embryoutvecklingen är inte aktiva. De generna måste aktiveras igen, samtidigt som de gener som gör cellen till exempelvis en tarmcell stängs av.

En annan metod för kloning kallas för embryoklyvning. Vid denna metod befruktas först en äggcell så att ett tidigt embryo, som vara består av några få celler, bildas. Embryot delas sedan i två, eller fler delar. Varje del kan utvecklas till ett eget embryo om som förs in sätts i en surrogatmamma. Embryoklyvning motsvarar det som ibland sker naturligt när ett tidigt embryo delar sig och bildar enäggstvillingar.

Svårt, dyrt och ökar risken för hälsoproblem

Somatisk cellkärnöverföring är en dyr och svår metod. Tekniken har därför inte blivit så användbar inom aveln av sällskaps- och lantbruksdjur som många förutspådde när forskare lyckades klona fåret Dolly. När Dolly föddes var hon det enda djuret som överlevde efter att 277 embryon hade skapats i försöket.

Klonade djur har dessutom visat sig ha en ökad risk för hälsoproblem, vilket delvis beror på att omprogrammeringen av cellkärnan inte alltid fungerar perfekt. En möjlig förklaring till hälsoproblemen kan vara att djuret bär spår av det ursprungliga djurets biologiska ålder.

Längst ut på kromosomerna finns DNA-sekvenser som kallas för telomerer. De innehåller inga gener men skydda kromsomerna vid celldelningen. För varje celldelning blir telomererna kortare och kortare vilket begränsar cellernas förmåga att dela sig.

Dolly hade kortare telomerer än många jämnåriga får, vilket tyder på att hennes celler kan ha varit biologiskt äldre. Hon avlivades vid 6,5 års ålder på grund av en lungsjukdom, men får kan ofta bli omkring 10–12 år gamla. Det är dock osäkert i vilken grad hennes hälsoproblem och livslängd berodde på att hon var klonad.

Regler kring kloning av djur

Det finns inte något specifik lagstiftning som reglerar kloning av djur i Sverige eller EU. I stället omfattas kloning av annan lagstiftning, till exempel djurskyddslagen. Enligt den svenska djurskyddslagen ska djur behandlas väl och skyddas mot onödigt lidande. Det är också förbjudet att bedriva avel som innebär en ökad risk för föräldradjuren eller deras avkomma. Forskning och försök på djur kräver dessutom ett etiskt godkännande.

I andra delar av världen, till exempel i USA, Kina och Sydkorea finns andra regler kring kloning av djur. Där finns företag om erbjuder sig att klona husdjur eller spara celler från ett djur för framtid kloning. Tjänsterna är dyra och används främst för hundar och katter. Inom hästsporter, främst polo, förekommer också att kloning används för att bevara värdefulla genetiska egenskaper och möjliggöra fortsatt avel från exceptionella tävlingshästar.

Kloning av enstaka gener är mycket vanligare

Inom många forskningsfält används molekylär kloning, där enskilda gener eller DNA-sekvenser kopieras i stora mängder. Först isoleras genen som ska kopieras och förs in i en vektor. En vektor kan till exempel vara en plasmid som är en ringformad DNA-molekyl som finns hos bakterier.

När vektorn förs in i en värdcell, vanligtvis en bakterie, kopieras allt DNA i vektorn, varje gång cellen delar sig. Under rätt omständigheter som näringslösning, temperatur i ett provrör kan vektorn dela sig snabbt. På så sätt bildas många kopior av av genen som sedan kan användas inom forskning, diagnostik eller vid produktion av proteiner, exempelvis insulin.

Terapeutisk kloning är en annan form av kloning som används för att framställa stamceller som kan användas inom forskning. Det liknar somatisk cellkärnöverföring men syftet är inte att skapa en ny individ, utan att få fram celler som kan utvecklas till olika typer av vävnader. Embryot förs alltså aldrig in i en surrogatmamma utan används för att utvinna embryonala stamceller.

Referenser

• University of Edinburgh, Roslin Institute. Dolly (vet.ed.ac.uk/roslin)

• Texas A&M University, Veterinary Medicine and Biomedical Sciences. CVM researchers first to clone cat (vetmed.tamu.edu)

• Lee B.C. et al. (2005) Dog cloned from adult somatic cells. Nature 436, 641. (Vetenskaplig artikeln på nature.com)

• National Human Genome Research Institute (NHGRI) Cloning Fact Sheet (genome.gov)