Dlaczego trudno klonować zwierzęta
„Nasze prace badawcze starały się odpowiedzieć na podstawowe pytania związane z procesem klonowania”, wyjaśnia prof. Lewin. „Udało się nam dzięki nim przedefiniować nasz sposób rozumienia tego, jak proces przeprogramowywania jądrowego oddziałuje na ekspresję genów w tkankach pozazarodkowych u sklonowanych zarodków bydła oraz niezwykłej komunikacji między klonami a matkami-biorczyniami”.
„Duża ilość danych, jakie pozyskaliśmy dzięki naszej współpracy, naświetla mechanizmy odpowiadające za straty zarodków, do których dochodzi na etapie implantacji”, podaje Olivier Sandra, kierownik zespołu badawczego w Institut National de la Recherche Agronomique we Francji. „Dowiedzieliśmy się także nowych rzeczy na temat sposobów, w jaki zdarzenia zachodzące przy implantacji decydują o przebiegu ciąży i kształtują postnatalny fenotyp potomstwa u bydła, a także u innych gatunków ssaków”.
Naukowcy przebadali tkanki pozyskane od sklonowanych zarodków bydła (z których wszystkie pochodziły z tej samej linii komórkowej) w 18 i 34 dniu rozwoju zarodkowego, a także kompatybilne wycinki endometrium cielnych krów. Przyjrzeli się również nieklonowanym krowom, które zacieliły się po sztucznym unasiennianiu.
Dzięki technologii sekwencjonowania RNA badacze odkryli liczne geny, których nieprawidłowa ekspresja może prowadzić do wysokiej zamieralności sklonowanych zarodków, w tym do braku implantacji w macicy i niewykształcania się prawidłowego łożyska. Badanie pozazarodkowych tkanek klonowanych krów w 18 dniu pozwoliło naukowcom zidentyfikować anomalie w ekspresji ponad 5000 genów.
Nauka płynąca z analizy genomu myszy
Po porównaniu wyników z danymi w bazie Mouse Genomic Informatics Knockout badacze zidentyfikowali 123 geny odpowiadające funkcjonalnym adnotacjom nieprawidłowej morfologii tkanek pozazarodkowych, 121 genów powiązanych ze letalnością zarodków oraz 14 genów związanych z nieprawidłową implantacją zarodków.
Około 34 dnia rozwoju model ekspresji genów był jednak dużo bardziej podobny do krów w grupie kontrolnej (po SU), co sugeruje, że klony, które przeżyły, były w stanie zagnieździć się w macicy i zacząć tworzyć prawidłowe łożysko. Te wyniki wskazują, że dużo przypadków śmiertelności sklonowanych zarodków jeszcze przed zagnieżdżeniem się w macicy prawdopodobnie wynika z problemów związanych z kluczowymi genami rozwojowymi w tkankach pozazarodkowych.
Badanie ujawniło również inne potencjalne przyczyny nieefektywnego klonowania, w tym problemy powiązane z sygnałami hormonalnymi przepływającymi między rozwijającym się sklonowanym zarodkiem a cielną krową. W badaniu stwierdzono, przykładowo, stłumienie ekspresji genów biorących udział syntezie interferonu tau, czyli głównego sygnału w procesie rozpoznawania ciąży.
Wydaje się, że sklonowane zarodki mają wpływ na ekspresje genów u ciężarnych krów. W 34 dniu niektóre tkanki macicy wykazywały zdecydowanie inną ekspresję genów, co może wpływa na rozwój łożyska.
„Uzyskane przez nas dane potwierdzają, że interakcje między macicą a tkankami pozazarodkowymi są kluczowe na etapie implantacji, co czyni do poważną przeszkodą w dalszym rozwoju ciąży”, wyjaśnia Olivier Sandra.
„Teraz już wiemy, dlaczego sklonowane zarodki nie przeżywają, dzięki czemu będzie można doskonalić i poprawiać procedury klonowania zwierząt”, powiedział prof. Lewin, jednocześnie ostrzegając, że „nasze odkrycia dodatkowo jeszcze uwypuklają potrzebę ścisłego zakazu prowadzenia wszelkich procedur klonowania ludzi”.
„To niezwykłe, że taki biologiczny proces w ogóle zachodzi – to dowód zdumiewającej plastyczności, którą przejawiają rozwijające się organizmy zwierząt w dostosowywaniu się do ekstremalnych warunków”, dodaje prof. Lewin.
