Klonování je proces vytvoření identické kopie originálu. Klon v biologickém smyslu je tedy jednobuněčný (jako bakterie, lymfocyty atd.) nebo vícebuněčný organismus, který je geneticky identický s jiným živým organismem. Někdy to může odkazovat na „přirozené“ klony vytvořené buď v případě, že se organismus rozmnožuje asexuálně, nebo v případě, že dva geneticky identičtí jedinci vzniknou náhodou (jako u identických dvojčat), ale v běžné hantýrce je klon identickou kopií podle nějakého vědomého záměru. Viz také klon (genetika).
Termín klon je odvozen od κλων, řeckého slova pro „větvičku“. V zahradnictví se hláskovací klon používal až do dvacátého století;
konečné e se začalo používat k označení samohlásky je „dlouhé o“ místo „krátké o“.
Vzhledem k tomu, že termín vstoupil do populárního slovníku v obecnějším kontextu,
hláskovací klon se používal výhradně.
Molekulární klonování je postup, kdy je pomocí sekvence DNA zesílena pomocí technik genetického inženýrství. Klonování se často používá k zesílení fragmentů DNA obsahujících geny, což je zásadní krok v jejich následné analýze. Často je termín klonování zavádějícím způsobem používán k označení chromozomálního umístění genu spojeného s určitým sledovaným fenotypem. V praxi lokalizace genu ne vždy umožňuje zesílit příslušnou sekvenci genomu. Počátky tohoto výzkumu začaly s Devinem Halem a Alexem Bernotem v malé laboratoři v South Euclid, OH.
Klonování jakékoli sekvence DNA se skládá z následujících čtyř kroků: amplifikace, ligace, transfekce a screening/selekce. Zpočátku je třeba zvětšit sledovaný fragment DNA (je třeba vyrobit mnoho kopií). Amplifikace se běžně provádí pomocí PCR. Následně se používá ligační procedura, kdy se zvětšený fragment vloží do vektoru. Vektor (který je často kruhový) se linearizuje pomocí restrikčních enzymů a inkubuje se s sledovaným fragmentem za vhodných podmínek, které umožňují vznik ligace. Výnos ligace je běžně nízký a závisí na konkrétním použitém postupu. Po ligaci se vektor se sledovanou vložkou přenese do buněk. Nejčastěji se používá elektroporace, i když je k dispozici řada alternativních technik. Nakonec se transfekované buňky kultivují. Vzhledem k tomu, že výše uvedené postupy mají obzvláště nízký výnos, je potřeba identifikovat buněčné kolonie, které byly přeneseny s konstruktem zájmu obsahujícím požadovanou inzerční sekvenci. Moderní klonovací vektory zahrnují selektivní markery antibiotické rezistence, které umožňují růst pouze buňkám, v nichž byl vektor přenesen. Tento selekční krok však nezaručuje, že je vložka DNA ve vektoru přítomna. Pro potvrzení, že klonování bylo úspěšné, je nutné další zkoumání výsledných kolonií. Toho lze dosáhnout pomocí modro-bílého screeningu a/nebo PCR, případně s následným sekvenováním DNA.
Při přenosu jádra somatické buňky mohou vzniknout klony pro reprodukční i terapeutické účely. Diagram znázorňuje odstranění jádra dárce pro schematické účely; v praxi se přenáší celá buňka dárce.
Klonování buňky znamená odvození populace buněk (klonální populace) z jediné buňky. Jedná se o důležitý postup in vitro, kdy je žádoucí expanze jediné buňky s určitými vlastnostmi, například při produkci genově cílených ES buněk. Většina jedinců začala jako jediná buňka (zygota), a proto jsou výsledkem klonální expanze in vivo.
Klonování znamená vytvoření nového organismu se stejnou genetickou informací jako buňka z již existující buňky. V moderním kontextu to může zahrnovat jaderný přenos somatické buňky, při kterém je buňka organismu, která má být naklonována, s jejím jádrem obsahujícím DNA, přenesena do vaječné buňky, které bylo odstraněno její jádro. Protože jádro obsahuje téměř veškerou genetickou informaci životní formy, „hostitelská“ vaječná buňka se vyvine v organismus s geneticky identickou jadernou DNA s „dárcem“ jádra. Tento proces však nezachovává mitochondriální genom (dárce jádra), pokud jádro a dárce vaječné buňky nebyly stejnou osobou. Tedy klony jaderného přenosu nejsou klony v pravém slova smyslu, protože mitochondriální genom není stejný jako genom nukleární dárcovské buňky, ze které byl vyroben. To může mít důležité důsledky pro mezidruhový jaderný přenos, při kterém mohou nukleárně-mitochondriální inkompatibility vést k neporušitelnosti.
Prvním zvířecím klonem byla žába, kterou v roce 1952 naklonovali Thomas J.
Termínem klon se v zahradnictví rozumí všichni potomci jediné rostliny, produkované vegetativním rozmnožováním. Mnoho zahradnických odrůd rostlin jsou klony, které byly získány od jediného jedince, rozmnožené nějakým jiným procesem než pohlavním rozmnožováním. Například některé evropské odrůdy hroznů představují klony, které byly rozmnožovány po více než dvě tisíciletí. Dalšími takovými příklady jsou brambory nebo banány. Za klonování lze považovat také roubování, protože všechny výhonky a větvičky pocházející z roubu jsou geneticky klonem jediného jedince. Jedná se o skutečné příklady klonování v širším biologickém smyslu, protože biologickými prostředky vytvářejí geneticky identické organismy, ale tento konkrétní druh klonování se nedostal pod etický dohled a obecně se s ním nakládá jako se zcela jiným druhem operací.
Klonování existuje v přírodě u některých druhů a je označováno jako partenogeneze. Příkladem je „malý ohnivý mravenec“, Wasmannia auropunctata, který je původem ze Střední a Jižní Ameriky, ale rozšířil se do mnoha tropických prostředí. U tohoto druhu nepřímé důkazy z mikrosatelitní DNA naznačují, že královny i samci se mohou klonálně rozmnožovat v jedné populaci v Surinamu.
Moderní klonovací techniky zahrnující nukleární transfery byly úspěšně provedeny na několika druzích. Experimenty se zemskou známkou v chronologickém pořadí:
Kompletní seznam viz: Seznam zvířat, která byla naklonována.
Římskokatolicismus a mnoho konzervativních křesťanských skupin se postavilo proti klonování lidí a klonování lidských embryí, protože věří, že od okamžiku oplodnění embryo tvoří člověka. Jiné křesťanské tradice jako Sjednocená Kristova církev nevěří, že oplodněné vajíčko tvoří člověka. Dokonce i tradice, které nevěří, že oplodněné vajíčko tvoří člověka, se postavily proti klonování lidských embryí. Světová rada církví zastupující téměř 400 denominací po celém světě se v únoru 2006 postavila proti klonování lidských embryí i celých lidí. Sjednocená metodistická církev se postavila proti výzkumu a reprodukčnímu klonování v květnu 2000 a znovu v květnu 2004.
Libertariánské názory na toto téma naznačují, že je v ústavních právech člověka vést tento proces, podobně jako potrat.
Leon Kass řekl o klonování toto: „Klonování představuje velmi jasný, mocný a bezprostřední příklad, ve kterém nám hrozí, že se rozmnožování změní ve výrobu.“
Hlavní morální námitkou proti pokusům o klonování lidí je právě to, že dítě by mohlo být takovým původem poškozeno. Výzkumníci nebyli schopni bezpečně a spolehlivě vytvořit nelidské primáty klonováním.
Pokud by přišel den, kdy by výše uvedená námitka bezpečnosti již nebyla, zbylé etické argumenty proti lidskému klonování by byly psychologické (někdo by řekl spekulativní) a náboženské (pocit, že takové původy porušují Boží vůli nebo přirozený systém věcí).
Sci-fi a populární filmy jednotně prezentují klonování lidí jako hroznou věc pro člověka vzniklého tímto způsobem i pro společnost. Bylo velkým tabu myslet si nebo argumentovat jinak.
Za určitých podmínek, řekněme však, pokud se člověk bezpečně narodil s genotypem, který později schválil, mohlo být klonování lidí morálně přípustné.
Úspěšnost však byla velmi nízká: ovce Dolly se narodila poté, co Ian Wilmut použil 277 vajec k vytvoření 29 embryí, z nichž se při narození narodila pouze tři jehňata, z nichž pouze jedno přežilo, Dolly. 70 telat bylo vytvořeno z 9 000 pokusů a jedna třetina z nich zemřela mladá; Prometea se pokusila o 328 pokusů a v poslední době byl po 400 pokusech vytvořen Paris Texas. Pozoruhodné je, že ačkoli prvními klony byly žáby, žádná dospělá klonovaná žába dosud nebyla vytvořena z buňky somatického dárce jádra dospělého jedince.
Objevila se první tvrzení, že Dolly zrychlila stárnutí. Předpokládá se, že stárnutí tohoto typu je způsobeno zkracováním telomer, oblastí na špičkách chromozomů, které brání roztřepení genetických vláken pokaždé, když se buňka rozdělí. Postupem času se telomery opotřebovávají, až už není možné buněčné dělení – to je považováno za příčinu stárnutí.
Nicméně následné studie ukázaly, že pokud něco, tak Dollyina telomera byla delší než normálně. Dolly zemřela v roce 2003. Wilmut sám řekl, že Dollyina předčasná smrt neměla nic společného s klonováním, ale s respirační infekcí běžnou u jehňat, jako byla Dolly vychovaná uvnitř.
Analýza telomer krávy ukázala, že byly nejen „resetovány“ na délku zrození, ale ve skutečnosti byly i delší – což naznačuje, že tyto klony se dožívají delší délky života než normální krávy (ale mnohé z nich zemřely mladé po nadměrném růstu). Výzkumníci si myslí, že by to mohlo být nakonec vyvinuto tak, aby to zvrátilo stárnutí u lidí, za předpokladu, že je to založeno hlavně na zkrácení telomer. I když některé práce byly provedeny na telomerách a stárnutí u klonů s nukleárním přenosem, důkazy jsou v raném stádiu.
Terapeutické klonování je postup, jak vytvořit kmenové buňky geneticky kompatibilní s pacientem. Terapeutické klonování může poskytnout způsob, jak vypěstovat orgány v hostitelském nosiči, které se stanou zcela kompatibilní s originálem. Pěstování hostitelského nosiče představuje riziko transdruhových onemocnění, pokud je hostitel jiného druhu (např. prase.) U lidí se jedná o vysoce kontroverzní záležitost, protože se jedná o vytvoření lidských embryí in vitro a jejich následné zničení za účelem získání multipotentních embryonálních kmenových buněk.
Klonování člověka je vytvoření geneticky identické kopie existující, nebo dříve existující lidské nebo rostoucí klonované tkáně z tohoto jedince. Tento termín se obecně používá k označení umělého klonování člověka; lidské klony v podobě identických dvojčat jsou běžné, jejich klonování probíhá během přirozeného procesu rozmnožování.
Klonování vyhynulých a ohrožených druhů
Klonování, přesněji řečeno rekonstrukce funkční DNA vyhynulých druhů, je už desítky let snem některých vědců. Možné důsledky toho byly dramatizovány v románu Michaela Crichtona a vysokorozpočtovém hollywoodském thrilleru Jurský park. Ve skutečném životě byl kdysi jedním z nejočekávanějších cílů klonování mamut vlnitý, ale pokusy o extrakci DNA ze zmrzlých mamutů byly neúspěšné, i když japonský tým v současné době na tomto cíli pracuje.
V roce 2000 porodila kráva jménem Bessie naklonovaného gaura asijského, což je ohrožený druh, ale mládě po dvou dnech uhynulo. V roce 2003 byl úspěšně naklonován banteng, po němž následovaly tři africké divoké kočky z rozmraženého zmrazeného embrya. Tyto úspěchy poskytly naději, že podobné techniky (s využitím náhradních matek jiného druhu) by mohly být použity ke klonování vyhynulých druhů. V očekávání této možnosti byly vzorky tkáně posledního bucarda (Pyrenejský ibex) zmraženy bezprostředně po jeho uhynutí. Výzkumníci také zvažují klonování ohrožených druhů, jako jsou panda obrovská, ocelot a gepard. Zmrazená zoo v zoo v San Diegu nyní skladuje zmrazené tkáně nejvzácnějších a nejohroženějších druhů na světě.
Chyba citace: Uzavření chybí kvůli značce Nicméně 15. února 2005 muzeum oznámilo, že projekt zastavuje poté, co testy ukázaly, že DNA exemplářů byla příliš poškozena (etanolovou) konzervační látkou. Naposledy, 15. května 2005, bylo oznámeno, že projekt bude oživen s novou účastí výzkumníků z Nového Jižního Walesu a Victorie.
Jednou z přetrvávajících překážek v pokusu o klonování vyhynulých druhů je potřeba téměř dokonalé DNA. Klonování z jediného exempláře by nedokázalo vytvořit životaschopnou chovnou populaci v pohlavně se rozmnožujících zvířatech. Navíc, i kdyby se podařilo klonovat samce a samice, zůstala by otevřená otázka, zda by vůbec byli životaschopní v nepřítomnosti rodičů, kteří by je učili nebo jim ukazovali přirozené chování. V podstatě, i kdyby se klonování vyhynulého druhu podařilo – je třeba vzít v úvahu, že klonování je stále experimentální technologie, která uspěje jen náhodou – je mnohem pravděpodobnější než ne, že by jakákoli výsledná zvířata, i kdyby byla zdravá, byla jen o málo víc než kuriozity nebo muzejní kousky.
Klonování ohrožených druhů je vysoce ideologická záležitost. Mnoho ochranářských biologů a ekologů vehementně nesouhlasí s klonováním ohrožených druhů ne proto, že si myslí, že to nebude fungovat, ale proto, že si myslí, že by to mohlo odradit dary na ochranu stanovišť a volně žijících populací. Zásadním pravidlem v ochraně zvířat je, že pokud je stále možné zachovat stanoviště a životaschopné volně žijící populace, neměl by se chov v zajetí provádět izolovaně.
Dolly a její prvorozené jehně, Bonnie
Jméno „Dolly“ vzniklo na návrh Jesseho Haaseho, který pomáhal s jejím narozením na počest Dolly Partonové, protože se jednalo o buňku mléčné žlázy, která byla naklonována. Technika, která se proslavila jejím narozením, je přenos jádra somatické buňky, při kterém je nereduktivní buňka obsahující jádro umístěna do de-nukleovaného vajíčka (které se pak vyvine do plodu). Když byla Dolly v roce 1996 naklonována z buňky odebrané z šestileté bahnice, stala se centrem mnoha sporů, které existují dodnes.
Dne 9. dubna 2003 byly její vycpané ostatky umístěny do edinburského Královského muzea, které je součástí Národního muzea Skotska.
Klonování je poměrně neefektivní a obvykle dochází k více než 600 až 1000 nukleárním transferům, než je člověk schopen vyrůst v kmenovou buňku.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Má se za to, že tato neefektivita je způsobena genetickým imprintingem v klonované dospělé buňce, který narušuje správnou genovou expresi v embryu. Dokonce i ta zvířata, která jsou úspěšně naklonována, nejsou tak zdravá jako původní zvíře. Například Dolly měla artritidu a známky předčasného stárnutí. Viz metylace a epigenetika.