¿Qué es la clonación?
“Clone” es una transliteración del inglés “clone” y tiene tres niveles diferentes de significado en el campo de la biología.
1. A nivel molecular, la clonación generalmente se refiere a la clonación de ADN (también llamada clonación molecular). Significa que un fragmento de ADN específico se inserta en un vector (como un plásmido, un virus, etc.) mediante tecnología de ADN recombinante y luego se replica en la célula huésped para obtener una gran cantidad de "poblaciones" idénticas del fragmento de ADN.
2. A nivel celular, un clon es esencialmente una población celular formada por la división de una única célula ancestral. Cada célula es genéticamente idéntica. Por ejemplo, un grupo celular con el mismo trasfondo genético formado al dividir una célula durante varias generaciones en un medio de cultivo in vitro es un clon celular. Por poner otro ejemplo, en los vertebrados, cuando invaden sustancias extrañas (como bacterias o virus), se producirán anticuerpos de reconocimiento específicos a través de respuestas inmunitarias. Todas las células plasmáticas que producen un anticuerpo específico se dividen a partir de una célula B, y dicha población de células plasmáticas también es un clon celular. La clonación celular es un método reproductivo de bajo nivel: reproducción asexual, es decir, sin unión sexual, la descendencia tiene la misma genética que los padres. Cuanto menor sea el nivel de evolución biológica, más probabilidades habrá de adoptar este método de reproducción.
3． A nivel individual, un clon se refiere a una población de dos o más individuos con genotipos idénticos. Por ejemplo, ¡dos gemelos idénticos son un clon! Debido a que provienen del mismo óvulo, tienen exactamente el mismo trasfondo genético. Según esta definición, ¡no se puede decir que "Dolly" sea un clon! Porque "Dolly" es una persona solitaria. Sólo cuando esos embriólogos británicos puedan trasplantar dos o más núcleos celulares idénticos en dos o más óvulos enucleados idénticos y obtener dos o más "Dolly" con exactamente el mismo trasfondo genético se podrá utilizar el término clonación para describirlo. Así, en el sensacional artículo publicado en Nature en febrero de 1997, el autor no describió a "Dolly" como un clon.
Además, también se puede utilizar como verbo clonación, que significa el proceso de obtención del ADN, células o grupos individuales antes mencionados.
2. Tecnología de clonación
1. Clonación de ADN
Existen muchos métodos para la clonación de ADN. El proceso básico se muestra en la siguiente figura (no a escala).
Se puede observar que el ADN se obtiene de esta manera. Se puede utilizar en la investigación biológica. Muchos aspectos incluyen el análisis y procesamiento de secuencias de bases de ADN específicas, así como la producción en masa de proteínas valiosas en la industria biotecnológica.
2. Clonación de individuos biológicos
(1) Clonación de individuos de plantas
En la década de 1950, los botánicos utilizaron zanahorias como materiales modelo para estudiar si se perdía material genético en las células vegetales diferenciadas. Se sorprendieron al descubrir que se podía desarrollar una planta completa a partir de una sola célula de zanahoria altamente diferenciada. ¡A partir de esto, creyeron que las células vegetales son totipotentes! El trasfondo genético de la población de zanahorias desarrollada a partir de más de dos células somáticas en una zanahoria es exactamente el mismo, por lo que es un clon. ¡Este proceso de clonación de plantas es un proceso de reproducción asexual completo!
(2) Clonación de animales individuales
① El nacimiento de “Dolly”
1997 En febrero El 27 de enero, el equipo de investigación científica de Ian Wilmot en el Instituto Roslin de Edimburgo, Reino Unido, anunció al mundo que había nacido la primera oveja clonada del mundo, "Dolly". Esta noticia inmediatamente causó sensación en todo el mundo.
La creación de "Dolly" está relacionada con tres ovejas. Una es una oveja finlandesa Dorset de tres meses y las dos son ovejas escocesas de cara negra. La oveja finlandesa Dorset proporcionó el conjunto completo de información genética, es decir, el núcleo (llamado donante); una oveja escocesa Blackface proporcionó el óvulo sin núcleo y otra oveja escocesa Blackface proporcionó el desarrollo del embrión de oveja. - el útero, es la madre "biológica" de la oveja "Dolly".
Todo el proceso de clonación se describe brevemente de la siguiente manera:
Se extrajeron células de glándulas mamarias de oveja Dorset en Finlandia y se colocaron en un medio de cultivo nutritivo de baja concentración. Las células dejaron de dividirse gradualmente. La célula se llama Es una célula donante; a una oveja escocesa de cara negra se le inyecta gonadotropina para inducir la ovulación, se extrae el óvulo no fertilizado y se extrae inmediatamente su núcleo, dejando un óvulo sin núcleo. las células receptoras; se utiliza el método del pulso eléctrico para fusionar la célula donante y la célula receptora, y finalmente se forma una célula fusionada. Dado que el pulso eléctrico también puede producir una serie de reacciones similares al proceso de fertilización natural, la fusionada. La célula también puede comportarse como un óvulo fertilizado. Las células se dividen y diferencian de la misma manera para formar células embrionarias. Las células embrionarias se transfieren al útero de otra oveja escocesa de cara negra, y las células embrionarias se diferencian y desarrollan aún más, formándose finalmente. un cordero. Los corderos Dolly nacen con exactamente la misma apariencia que las ovejas Dorset.
Un año después, otro grupo de científicos informó que se habían obtenido más de 20 células trasplantando los núcleos de células del cúmulo de ratón (células altamente diferenciadas que rodean la periferia de los ovocitos) en ovocitos a los que sólo se les había extraído completamente el núcleo. ratones desarrollados. Si sólo hay una "Dolly" y no basta con que la llamen oveja clonada, estos ratones son verdaderamente ratones clonados.
② El proceso básico de clonación de ratones mediante transferencia nuclear
En este experimento, las células del cúmulo se obtuvieron mediante el siguiente proceso: mediante varias inyecciones consecutivas de gonadotropina coriónica, induciendo a ratones hembra a convertirse en Estado de alta producción de huevos. Luego se recogieron complejos de células del cúmulo y ovocitos de los oviductos de ratones hembra. Las células del cúmulo se dispersaron mediante tratamiento con ácido hialurónico. Seleccione células del cúmulo con un diámetro de 10 a 12 micrones como donante de núcleo (los experimentos preliminares han demostrado que si se utilizan los núcleos de las células del cúmulo con diámetros más pequeños o más grandes, los ovocitos que se han sometido a un trasplante nuclear rara vez se desarrollarán hasta alcanzar las 8 células). escenario. ). Las células del cúmulo seleccionadas se mantuvieron en un determinado entorno de solución y los núcleos se trasplantaron en 3 horas (a diferencia de esto, las células mamarias utilizadas como donantes de núcleos al obtener "Dolly" se pasaron primero en el medio de cultivo durante 3 horas. -6 veces )
Se recolectaron ovocitos (generalmente en metafase meiótica II) de ratones hembra de diferentes especies mediante un método similar al descrito anteriormente. Utilice con cuidado un tubo delgado con un diámetro de aproximadamente 7 micrones para extraer el núcleo del ovocito bajo un microscopio y trate de no extraer el citoplasma. También retire con cuidado el núcleo de las células del cúmulo y elimine la mayor cantidad de citoplasma posible (moviendo el núcleo extraído hacia adelante y hacia atrás en el tubo de vidrio varias veces para eliminar una pequeña cantidad de citoplasma). Inyectar directamente en el ovocito al que se le ha extraído el núcleo dentro de los 5 minutos posteriores a la extracción del núcleo. Los ovocitos que han sufrido una transferencia nuclear se colocan primero en una solución especial durante 1 a 6 horas y luego se añaden iones de estroncio divalentes (Sr2) y citostatina B. El primero activa el ovocito y el segundo inhibe la formación de cuerpos polares y la eliminación de cromosomas. Luego, los ovocitos tratados se extraen y se colocan en una solución especial sin estroncio ni citostatina B para provocar la división celular y formar embriones.
Se implantaron embriones de diferentes estadios (desde el estadio de 2 células hasta el estadio de blastocisto) en las trompas de Falopio o en el útero de ratones hembra pseudopreñadas que se habían apareado con ratones macho ligados hace unos días. Los fetos de ratones completamente desarrollados se extirpan quirúrgicamente después de aproximadamente 19 días.
En la actualidad, los animales clonados mediante transferencia nuclear de células embrionarias incluyen ratones, conejos, cabras, ovejas, cerdos, vacas y monos. En China, además de los monos, se clonan otros animales y también se pueden clonar cabras mediante transferencia nuclear continua. Esta tecnología va más allá de la tecnología de segmentación de embriones y permitirá clonar más animales. Porque cuantas más veces se divide el embrión, menos células comparte cada uno y peor es la capacidad del individuo para desarrollarse. Sólo hay un animal clonado mediante transferencia nuclear de células somáticas y es la oveja Dolly.