Z wielu powodów ta historia nie mogła się wydarzyć w innym czasie
Sklonowanie owcy Dolly to dla biologów osiągnięcie na miarę pokonania bariery dźwięku lub rozbicia atomu
Chociaż naukowcy byli zaskoczeni i wydawało się, że owieczka ta pojawiła się znikąd, Dolly była zwieńczeniem długiego procesu - dziesięcioletniego projektu badawczego, kierowanego bez rozgłosu przez praktycznego Iana Wilmuta (w momencie narodzin Dolly 52-letniego embriologa o nienagannej reputacji).
Ze swoją schludnie przyciętą kasztanową brodą i delikatnymi rysami twarzy wyglądał jak przeciwieństwo szalonego uczonego. Do narodzin Dolly od dwudziestu trzech lat pracował w Instytucie Roslin po dziewięć godzin dziennie, opuszczając laboratorium o szóstej wieczorem i przeważnie zabierając pracę do domu. Doświadczenia nad klonowaniem były długie i nużące. Wymagały benedyktyńskiej cierpliwości i wielogodzinnego pochylania się nad mikroskopem w ciasnym pokoiku, w którym panowała temperatura ciała owcy. Praca ta obchodziła niewielu i prawie nikt nie chciał jej finansować. Dlatego być może tym wspanialsze jest to, że Wilmut i garstka jego kolegów wytrwali (...)
Celem Wilmuta było wyhodowanie zwierząt, których organizmy mogłyby wytwarzać lekarstwa. Naukowcy od dawna wiedzieli, z czym wiążą się próby klonowania ssaków, i wielu z nich twierdziło, że jest to biologicznie niemożliwe. Pierwszym problemem jest cudowny rozwój zarodka. Każda komórka ludzkiego ciała pochodzi z jednej zapłodnionej komórki jajowej i właśnie dlatego każda zawiera takie same geny. Ale są one wyspecjalizowane, zróżnicowane, tak że komórki serca zachowują się jak komórki serca, a komórki wątroby - jak komórki wątroby. Proces różnicowania odbywa się w momencie kształtowania się płodu, a komórka, która już raz osiągnęła stadium ostateczne, czyli uległa zróżnicowaniu, nigdy się nie zmieni. Komórka mózgu nigdy nie stanie się komórką wątroby, chociaż ich geny są takie same.
Cud stworzenia
Jeden z kluczy do różnicowania znajduje się w białkach osłaniających DNA w jądrze komórkowym. Maskują one aż 90 proc. genów, pozostawiając dostęp jedynie do tych, których komórka potrzebuje do przeżycia i wypełniania swoich funkcji. Aby klonowanie się udało, odkrywcy musieli "nakłonić" DNA wyspecjalizowanej komórki do pozbycia się białek z nim związanych i pokrycia się białkami osłaniającymi DNA świeżo zapłodnionego oocytu. Biolodzy nie mogą jednak po prostu ogołacać chromosomów i w ten sposób zmieniać programu komórki. Związki chemiczne, które pozwalają uwolnić DNA z białek, są zbyt agresywne - mogłyby naruszyć DNA. Zatem przed pionierami klonowania stanęło pytanie: czy można wymazać wpływ, jaki czas wywiera na geny komórki, i przywrócić ją do pierwotnego, niezróżnicowanego stanu oraz skierować jej rozwój w stronę całego nowego organizmu?
Wyczyn, którym zasłynął Wilmut - sklonowanie owcy ze zróżnicowanej komórki pobranej z wymion - był właśnie ze względu na te trudności wyjątkowy. Dla biologów stanowiło to osiągnięcie przypominające przełamanie bariery dźwięku lub, by ująć to lepiej, rozbicie atomu. Małomówność Wilmuta, jeśli chodzi o to zdarzenie, jest wręcz niezwykła. Nawet proces, dzięki któremu dokonał wyboru komórek do klonowania, wydawał się wysoce pragmatyczny. Wilmut sklonował Dolly z komórki wymienia pewnej sześcioletniej owcy, wykorzystując materiał genetyczny, do którego miał po prostu łatwy dostęp - przechowywano go w laboratoryjnej zamrażarce, gdyż znajdował się w kręgu zainteresowań sponsorów Wilmuta: PPL Therapeutics Ltd., maleńkiej firmy biotechnologicznej, której biura mieszczą się w Edynburgu.
Żywe fabryki
PPL chciało wykorzystać owce do wytwarzania środków pozwalających leczyć hemofilię i inne podobne choroby. Firmę, której nazwa pochodzi od słów pharmaceutical proteins (białka farmaceutyczne), powołano w celu skomercjalizowania badań prowadzonych przez Instytut Roslin. To tam właśnie naukowcy odkryli, że mogliby wykorzystać inżynierię genetyczną, by uzyskać owce wytwarzające w gruczołach mlekowych alfa-1-antytrypsynę. Nie jest to proces zbyt wydajny, ale mógł być opłacalny, gdyż ten właśnie farmaceutyk, niezbędny w terapii mukowiscydozy, jest niezwykle kosztowny. Majątek przyniosłoby, o czym firma wiedziała, sklonowanie zwierząt, które stałyby się żywymi fabrykami leków. Wytwarzałyby je dużo taniej niż firmy farmaceutyczne stosujące konwencjonalne metody produkcji.
Pomysł klonowania owiec wytwarzających medykamenty był dość prosty. Naukowcy pobraliby komórki, które następnie rosłyby w laboratorium. Tam wprowadzaliby do nich nowe geny, zmuszające je do wytwarzania specyficznych białek, w tym wypadku lekarstw(...). Dotychczas nikomu nie udało się, niestety, znaleźć sposobu na to, by komórki pobierały podawane im geny i prowadziły syntezę kodowanych przez nie białek. Zazwyczaj posłuszna jest jedna komórka na milion. Nie jest to jednak aż tak istotne, gdyż naukowcy hodują w laboratorium ich miliony i jedyne, co muszą zrobić, by przejść do kolejnego etapu eksperymentu, to wyłowić te, które przyjęły geny i są zdolne do wytwarzania leku.
Testery leków
Mając takie komórki, badacze mogliby sklonować owcę, która produkowałaby mleko z lekiem (niezbędne jest jedynie "zahaczenie" genu kodującego lecznicze białko o gen włączony podczas laktacji i stworzenie klonów tych zmienionych komórek). Po tych wszystkich zabiegach firmie biotechnologicznej pozostawałoby jedynie wydoić owcę, wyodrębnić lek z mleka i wysłać go do aptek(...)
"Klonowanie będzie głównie sposobem otrzymywania dużych ilości substancji leczniczych" - powiedział Wilmut wkrótce po podaniu do publicznej wiadomości informacji o narodzinach Dolly. Oznajmił, że zaczął od owiec, ponieważ są tańsze od krów produkujących znacznie więcej mleka. Wilmut sądzi również, że dzięki metodzie klonowania będzie można stwarzać zwierzęta cierpiące na ludzkie choroby. Można by na przykład, stosując te same metody inżynierii genetycznej co przy klonowaniu owiec wytwarzających leki, wprowadzić owcy gen mukowiscydozy. Zwierzęta te wykorzystywano by do testowania nowych metod leczenia, w tym nawet terapii genowej, a także w badaniach podstawowych nad wadami genetycznymi będącymi przyczyną śmiertelnych chorób.
Wilmut dodał, że chciałby zastosować klonowanie do badania scrapie - zwyrodnieniowego schorzenia neurologicznego owiec, które przypomina chorobę szalonych krów. Naukowcy podejrzewają, że brytyjskie bydło zaraziło się, jedząc paszę produkowaną z owczych odpadów. Powszechne są również obawy, iż podobną chorobą (Creutzfeldta i Jacoba) mogą się zarazić ludzie, spożywając brytyjską wołowinę. Scrapie jest jednak bardzo słabo znana. Powstała zatem koncepcja sklonowania owcy z wadą genetyczną zwiększającą prawdopodobieństwo zachorowania na scrapie w celu zbadania przebiegu i przyczyn tej choroby.
W klonowaniu Wilmut wykorzystał metody opracowywane przez swój zespół i inne grupy badawcze przez ponad dziesięć lat. Keith Campbell, współpracownik Wilmuta, usuwał materiał genetyczny oocytów pobranych od owcy. Komórka pozbawiona genów szybko obumiera, jeśli nie otrzyma nowego jądra. Naukowcy łączyli więc komórki wymienia z oocytem pozbawionym DNA. Campbell wsuwał komórkę wymienia pod osłonę oocytu, następnie poddawał ją mikrosekundowemu elektrowstrząsowi, powodującemu powstawanie porów w błonach na styku komórek. Komórka wymienia łączyła się wówczas z oocytem, a oocyt zyskiwał jądro - jądro komórki wymienia. W dodatku prąd jakby oszukiwał komórkę jajową i skłaniał do zachowań właściwych dla niej w momencie zapłodnienia - stymulował ją do rozpoczęcia rozwoju. Po 277 próbach grupa Wilmuta osiągnęła sukces i stworzyła Dolly.
Owca, która dostarczyła komórki wymienia, należy, o ironio, do historii. "Uciszono ją na zawsze" - oznajmił Wilmut podczas lunchu w hotelu w Baltimore, gdzie przemawiał do przejętych zoologów jakieś dwa tygodnie po tym, jak o Dolly dowiedział się świat. Owca ta żyła na farmie oddalonej od laboratorium Wilmuta i gdy miała sześć lat, przyszedł na nią czas - została sprzedana rzeźnikowi. Komórki jej wymion firma PPL Therapeutics zamroziła w swym laboratorium w ramach własnych projektów badawczych. Wilmut miał jednak dowód, że Dolly naprawdę jest klonem. Zamroził część oryginalnych komórek wymienia, gdy więc owieczka przyszła na świat, mógł wykazać, stosując technikę "genetycznego odcisku palca", że materiał genetyczny Dolly jest taki sam jak ten z komórek wymienia i że nie przypomina on DNA białej owcy, która dostarczyła komórkę jajową, ani DNA owcy o czarnym pyszczku, będącej matką zastępczą Dolly.
Sztuczny rozród
Pomiędzy narodzinami Dolly, która okazała się zupełnie zdrowa, a zaprezentowaniem jej niedowierzającemu światu trzeba było rozwiązać pewne zagadnienia praktyczne. Firma PPL Therapeutics chciała opatentować techniki klonowania wykorzystywane w produkcji zwierząt wytwarzających leki. Zatem Wilmut i jego dziesięciu współpracowników trzymali całą sprawę w tajemnicy. Po kilku miesiącach napisali czterostronicowy artykuł i przesłali go do brytyjskiego czasopisma naukowego "Nature". Tekst został zaakceptowany 10 stycznia i zaplanowany do druku na czwartek, 27 lutego 1997 r. Do momentu opublikowania autorzy postanowili zachować milczenie.
Chociaż naukowcy byli zaskoczeni i wydawało się, że owieczka ta pojawiła się znikąd, Dolly była zwieńczeniem długiego procesu - dziesięcioletniego projektu badawczego, kierowanego bez rozgłosu przez praktycznego Iana Wilmuta (w momencie narodzin Dolly 52-letniego embriologa o nienagannej reputacji).
Ze swoją schludnie przyciętą kasztanową brodą i delikatnymi rysami twarzy wyglądał jak przeciwieństwo szalonego uczonego. Do narodzin Dolly od dwudziestu trzech lat pracował w Instytucie Roslin po dziewięć godzin dziennie, opuszczając laboratorium o szóstej wieczorem i przeważnie zabierając pracę do domu. Doświadczenia nad klonowaniem były długie i nużące. Wymagały benedyktyńskiej cierpliwości i wielogodzinnego pochylania się nad mikroskopem w ciasnym pokoiku, w którym panowała temperatura ciała owcy. Praca ta obchodziła niewielu i prawie nikt nie chciał jej finansować. Dlatego być może tym wspanialsze jest to, że Wilmut i garstka jego kolegów wytrwali (...)
Celem Wilmuta było wyhodowanie zwierząt, których organizmy mogłyby wytwarzać lekarstwa. Naukowcy od dawna wiedzieli, z czym wiążą się próby klonowania ssaków, i wielu z nich twierdziło, że jest to biologicznie niemożliwe. Pierwszym problemem jest cudowny rozwój zarodka. Każda komórka ludzkiego ciała pochodzi z jednej zapłodnionej komórki jajowej i właśnie dlatego każda zawiera takie same geny. Ale są one wyspecjalizowane, zróżnicowane, tak że komórki serca zachowują się jak komórki serca, a komórki wątroby - jak komórki wątroby. Proces różnicowania odbywa się w momencie kształtowania się płodu, a komórka, która już raz osiągnęła stadium ostateczne, czyli uległa zróżnicowaniu, nigdy się nie zmieni. Komórka mózgu nigdy nie stanie się komórką wątroby, chociaż ich geny są takie same.
Cud stworzenia
Jeden z kluczy do różnicowania znajduje się w białkach osłaniających DNA w jądrze komórkowym. Maskują one aż 90 proc. genów, pozostawiając dostęp jedynie do tych, których komórka potrzebuje do przeżycia i wypełniania swoich funkcji. Aby klonowanie się udało, odkrywcy musieli "nakłonić" DNA wyspecjalizowanej komórki do pozbycia się białek z nim związanych i pokrycia się białkami osłaniającymi DNA świeżo zapłodnionego oocytu. Biolodzy nie mogą jednak po prostu ogołacać chromosomów i w ten sposób zmieniać programu komórki. Związki chemiczne, które pozwalają uwolnić DNA z białek, są zbyt agresywne - mogłyby naruszyć DNA. Zatem przed pionierami klonowania stanęło pytanie: czy można wymazać wpływ, jaki czas wywiera na geny komórki, i przywrócić ją do pierwotnego, niezróżnicowanego stanu oraz skierować jej rozwój w stronę całego nowego organizmu?
Wyczyn, którym zasłynął Wilmut - sklonowanie owcy ze zróżnicowanej komórki pobranej z wymion - był właśnie ze względu na te trudności wyjątkowy. Dla biologów stanowiło to osiągnięcie przypominające przełamanie bariery dźwięku lub, by ująć to lepiej, rozbicie atomu. Małomówność Wilmuta, jeśli chodzi o to zdarzenie, jest wręcz niezwykła. Nawet proces, dzięki któremu dokonał wyboru komórek do klonowania, wydawał się wysoce pragmatyczny. Wilmut sklonował Dolly z komórki wymienia pewnej sześcioletniej owcy, wykorzystując materiał genetyczny, do którego miał po prostu łatwy dostęp - przechowywano go w laboratoryjnej zamrażarce, gdyż znajdował się w kręgu zainteresowań sponsorów Wilmuta: PPL Therapeutics Ltd., maleńkiej firmy biotechnologicznej, której biura mieszczą się w Edynburgu.
Żywe fabryki
PPL chciało wykorzystać owce do wytwarzania środków pozwalających leczyć hemofilię i inne podobne choroby. Firmę, której nazwa pochodzi od słów pharmaceutical proteins (białka farmaceutyczne), powołano w celu skomercjalizowania badań prowadzonych przez Instytut Roslin. To tam właśnie naukowcy odkryli, że mogliby wykorzystać inżynierię genetyczną, by uzyskać owce wytwarzające w gruczołach mlekowych alfa-1-antytrypsynę. Nie jest to proces zbyt wydajny, ale mógł być opłacalny, gdyż ten właśnie farmaceutyk, niezbędny w terapii mukowiscydozy, jest niezwykle kosztowny. Majątek przyniosłoby, o czym firma wiedziała, sklonowanie zwierząt, które stałyby się żywymi fabrykami leków. Wytwarzałyby je dużo taniej niż firmy farmaceutyczne stosujące konwencjonalne metody produkcji.
Pomysł klonowania owiec wytwarzających medykamenty był dość prosty. Naukowcy pobraliby komórki, które następnie rosłyby w laboratorium. Tam wprowadzaliby do nich nowe geny, zmuszające je do wytwarzania specyficznych białek, w tym wypadku lekarstw(...). Dotychczas nikomu nie udało się, niestety, znaleźć sposobu na to, by komórki pobierały podawane im geny i prowadziły syntezę kodowanych przez nie białek. Zazwyczaj posłuszna jest jedna komórka na milion. Nie jest to jednak aż tak istotne, gdyż naukowcy hodują w laboratorium ich miliony i jedyne, co muszą zrobić, by przejść do kolejnego etapu eksperymentu, to wyłowić te, które przyjęły geny i są zdolne do wytwarzania leku.
Testery leków
Mając takie komórki, badacze mogliby sklonować owcę, która produkowałaby mleko z lekiem (niezbędne jest jedynie "zahaczenie" genu kodującego lecznicze białko o gen włączony podczas laktacji i stworzenie klonów tych zmienionych komórek). Po tych wszystkich zabiegach firmie biotechnologicznej pozostawałoby jedynie wydoić owcę, wyodrębnić lek z mleka i wysłać go do aptek(...)
"Klonowanie będzie głównie sposobem otrzymywania dużych ilości substancji leczniczych" - powiedział Wilmut wkrótce po podaniu do publicznej wiadomości informacji o narodzinach Dolly. Oznajmił, że zaczął od owiec, ponieważ są tańsze od krów produkujących znacznie więcej mleka. Wilmut sądzi również, że dzięki metodzie klonowania będzie można stwarzać zwierzęta cierpiące na ludzkie choroby. Można by na przykład, stosując te same metody inżynierii genetycznej co przy klonowaniu owiec wytwarzających leki, wprowadzić owcy gen mukowiscydozy. Zwierzęta te wykorzystywano by do testowania nowych metod leczenia, w tym nawet terapii genowej, a także w badaniach podstawowych nad wadami genetycznymi będącymi przyczyną śmiertelnych chorób.
Wilmut dodał, że chciałby zastosować klonowanie do badania scrapie - zwyrodnieniowego schorzenia neurologicznego owiec, które przypomina chorobę szalonych krów. Naukowcy podejrzewają, że brytyjskie bydło zaraziło się, jedząc paszę produkowaną z owczych odpadów. Powszechne są również obawy, iż podobną chorobą (Creutzfeldta i Jacoba) mogą się zarazić ludzie, spożywając brytyjską wołowinę. Scrapie jest jednak bardzo słabo znana. Powstała zatem koncepcja sklonowania owcy z wadą genetyczną zwiększającą prawdopodobieństwo zachorowania na scrapie w celu zbadania przebiegu i przyczyn tej choroby.
W klonowaniu Wilmut wykorzystał metody opracowywane przez swój zespół i inne grupy badawcze przez ponad dziesięć lat. Keith Campbell, współpracownik Wilmuta, usuwał materiał genetyczny oocytów pobranych od owcy. Komórka pozbawiona genów szybko obumiera, jeśli nie otrzyma nowego jądra. Naukowcy łączyli więc komórki wymienia z oocytem pozbawionym DNA. Campbell wsuwał komórkę wymienia pod osłonę oocytu, następnie poddawał ją mikrosekundowemu elektrowstrząsowi, powodującemu powstawanie porów w błonach na styku komórek. Komórka wymienia łączyła się wówczas z oocytem, a oocyt zyskiwał jądro - jądro komórki wymienia. W dodatku prąd jakby oszukiwał komórkę jajową i skłaniał do zachowań właściwych dla niej w momencie zapłodnienia - stymulował ją do rozpoczęcia rozwoju. Po 277 próbach grupa Wilmuta osiągnęła sukces i stworzyła Dolly.
Owca, która dostarczyła komórki wymienia, należy, o ironio, do historii. "Uciszono ją na zawsze" - oznajmił Wilmut podczas lunchu w hotelu w Baltimore, gdzie przemawiał do przejętych zoologów jakieś dwa tygodnie po tym, jak o Dolly dowiedział się świat. Owca ta żyła na farmie oddalonej od laboratorium Wilmuta i gdy miała sześć lat, przyszedł na nią czas - została sprzedana rzeźnikowi. Komórki jej wymion firma PPL Therapeutics zamroziła w swym laboratorium w ramach własnych projektów badawczych. Wilmut miał jednak dowód, że Dolly naprawdę jest klonem. Zamroził część oryginalnych komórek wymienia, gdy więc owieczka przyszła na świat, mógł wykazać, stosując technikę "genetycznego odcisku palca", że materiał genetyczny Dolly jest taki sam jak ten z komórek wymienia i że nie przypomina on DNA białej owcy, która dostarczyła komórkę jajową, ani DNA owcy o czarnym pyszczku, będącej matką zastępczą Dolly.
Sztuczny rozród
Pomiędzy narodzinami Dolly, która okazała się zupełnie zdrowa, a zaprezentowaniem jej niedowierzającemu światu trzeba było rozwiązać pewne zagadnienia praktyczne. Firma PPL Therapeutics chciała opatentować techniki klonowania wykorzystywane w produkcji zwierząt wytwarzających leki. Zatem Wilmut i jego dziesięciu współpracowników trzymali całą sprawę w tajemnicy. Po kilku miesiącach napisali czterostronicowy artykuł i przesłali go do brytyjskiego czasopisma naukowego "Nature". Tekst został zaakceptowany 10 stycznia i zaplanowany do druku na czwartek, 27 lutego 1997 r. Do momentu opublikowania autorzy postanowili zachować milczenie.
Więcej możesz przeczytać w 24/2000 wydaniu tygodnika Wprost .
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.