Nie możemy klonować w nieskończoność. Japoński eksperyment zatrzymał się na 58. pokoleniu

Naukowcy z Uniwersytetu w Yamanashi mieli jeden cel: sprawdzić, jak wiele pokoleń zwierząt można sklonować z jednej samicy. Punktem wyjścia była mysz sklonowana w 2005 roku. Proces powtarzano co trzy miesiące, gdy tylko kolejny klon osiągał dojrzałość.. W praktyce dawało to trzy lub cztery nowe pokolenia rocznie. W sumie na przestrzeni 20 lat wykonano ponad 30 000 prób, które przełożyły się a 1200 urodzonych myszy. Wszystko z jednej samicy. Badacze opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie „Nature Communications”.

Ryzykowna gra w biologię. Jak wygląda seryjne klonowanie?

Chociaż motyw klonowania klonów brzmi dosyć prosto, to w praktyce jest to procedura obciążona ogromnym ryzykiem na każdym etapie. W dodatku „klon” w sensie biologicznym nie jest perfekcyjną kopią w każdym wymiarze – samo DNA to tylko część opowieści. Liczy się także to, czy komórka jajowa potrafi „przeprogramować” jądro dawcy tak, by uruchomić rozwój zarodka w sposób zbliżony do naturalnego zapłodnienia. A kiedy powtarza się to dziesiątki razy w tej samej linii, pojawia się pytanie o koszt, który może narastać, choć przez długi czas nie jest widoczny gołym okiem

Początkowe wyniki były obiecujące, a kolejne myszy wyglądały jak idealne kopie

Na wczesnym etapie prace przynosiły coraz lepsze rezultaty. Skuteczność klonowania stopniowo się podnosiła, dochodząc w pewnym momencie do ponad 15%. Zwierzęta sprawiały wrażenie bardzo podobnych, co podtrzymywało nadzieję, że taka linia mogłaby być kontynuowana bardzo długo. Sama technika opierała się na przeniesieniu jądra komórkowego z DNA od dawcy do niezapłodnionej komórki jajowej, z której wcześniej usunięto jej własne jądro. Ten powtarzany schemat miał pokazać, czy „seryjne” klonowanie ma granicę.

Załamanie nastąpiło około 25. pokolenia

Radość nie trwała wiecznie. Problemy zaczęły się od około 25. generacji. Od tego miejsca w każdej kolejnej zaczęły kumulować się szkodliwe mutacje genetyczne, a każda nowa „seria klonów” miała coraz mniejsze szanse na przeżycie. Efekt był narastający. Mimo że pojedyncze osobniki potrafiły rozwijać się prawidłowo, to statystyki przeżywalności stopniowo spadały, a ryzyko niepowodzenia kolejnych etapów rosło.

57. pokolenie przetrwało w 0,6%, a 58. zmarło zaraz po urodzeniu

Pod koniec dane dotyczące przeżywalności stały się dosyć makabryczne, a dla wielu już wcześniej kontynuowanie eksperymentu zakrawało o niemoralność. Do 57. pokolenia przeżyło tylko 0,6% osobników, choć te, którym się udało, pozostawały zdrowe.

Kolejny krok okazał się już barierą nie do przejścia: wszystkie myszy 58. generacji zmarły krótko po urodzeniu. Jednocześnie nie odnotowano widocznych nieprawidłowości u nowo narodzonych osobników, a przyczyna śmierci pozostała nieznana. Tym samym po raz pierwszy wprost wskazano, że ssaków nie da się klonować w nieskończoność, gdy kolejne pokolenia powstają wyłącznie z poprzednich klonów.

Rozmnażanie płciowe „odświeżało” linię nawet w późnych generacjach

W trakcie eksperymentu sekwencjonowano także genomy części zwierząt. Wyniki były jednoznaczne: klony miały trzy razy więcej mutacji niż myszy urodzone w wyniku rozmnażania płciowego. Miały także większe łożyska, a u części z nich brakowało kopii chromosomu X.

Naukowcy odkryli jednak coś zaskakującego: gdy klony z późnych, osłabionych pokoleń (nawet z 57. generacji) krzyżowano z samcami w sposób naturalny, ich potomstwo było zdrowe i miało znacznie mniej wad genetycznych. To potwierdza, jak kluczowe dla przetrwania gatunków jest rozmnażanie płciowe, które potrafi „odświeżyć” nawet najbardziej obciążoną linię genetyczną

Obecnie zespół skupia się na mniej inwazyjnych metodach pozyskiwania materiału biologicznego. Udało się już uzyskać klony z komórek pobranych z moczu, a trwają prace nad wykorzystaniem próbek odchodów, co pozwoliłoby badać zagrożone gatunki bez ich krzywdzenia.

Źródło: Nature Communications

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.