Información sobre la clonación
1. A nivel molecular, la clonación generalmente se refiere a la clonación de ADN (también llamada clonación molecular). Se refiere a insertar fragmentos de ADN específicos en vectores (como plásmidos y virus) mediante tecnología de ADN recombinante y luego replicarlos en células huésped para obtener una gran cantidad de "grupos" de fragmentos de ADN idénticos.
2. A nivel celular, los clones son esencialmente grupos de células formadas por la división de una única célula ancestral. Todas estas células tienen los mismos genes. Por ejemplo, una población de células con el mismo trasfondo genético formada al dividir una célula en un medio de cultivo in vitro durante varias generaciones 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 anticuerpos específicos se forman mediante división de células B, y dicha población de células plasmáticas también es un clon celular. La clonación celular es un método de reproducción de bajo nivel: reproducción asexual, es decir, la descendencia tiene la misma genética que los padres, sin necesidad de unión sexual. Cuanto menor sea el nivel de evolución biológica, más probabilidades habrá de adoptar este método de reproducción.
3. A nivel individual, clon se refiere a un grupo de dos o más individuos con el mismo genotipo. Por ejemplo, ¡dos gemelos idénticos son un clon! Debido a que provienen del mismo óvulo, su origen genético es exactamente el mismo. Según esta definición, ¡no se puede decir que "Dolly" sea un clon! Porque "Dolly" es una persona solitaria. Sólo cuando los embriólogos británicos trasplantan dos o más núcleos celulares idénticos en dos o más óvulos enucleados idénticos y obtienen dos o más "Dolly" con el mismo trasfondo genético pueden utilizar la palabra clonación para describirlo. Así, en el sensacional artículo publicado en Nature en febrero de 1997, los autores no describieron a Dolly como un clon.
Además, clonar también puede usarse como verbo, haciendo referencia al proceso antes mencionado de obtención de ADN, células o poblaciones individuales.
En segundo lugar, la tecnología de clonación
1. Clonación de ADN
Actualmente existen varios métodos de clonación de ADN. El proceso básico se muestra en la siguiente figura (no se muestra). escala) .
Se puede observar que el ADN así obtenido se puede aplicar a muchos aspectos de la investigación biológica, incluido el análisis y procesamiento de la secuencia de bases de ADN específico y 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 el material genético es Se pierde en las células vegetales diferenciadas. Para su sorpresa, descubrieron que a partir de una sola célula de zanahoria altamente diferenciada se podía desarrollar una planta completa. Por tanto, creían que las células vegetales eran totipotentes. Una población de zanahorias desarrollada a partir de más de dos células somáticas en una zanahoria tiene el mismo trasfondo genético, por lo que es un clon. ¡El proceso de clonación de esta planta es un proceso completo de reproducción asexual!
(2) Clonación de animales individuales
(1) El nacimiento de “Dolly”
27 de febrero de 1997, Instituto Roslin, Edimburgo, Reino Unido Ian Wilmott del Instituto Roslin anunció al mundo el nacimiento de Dolly, la primera oveja clonada del mundo, lo que inmediatamente causó sensación en todo el mundo.
Dolly está emparentada con tres ovejas. Una es una oveja finlandesa de Dorset que está preñada de tres meses y la otra es una oveja escocesa de cara negra. Una oveja finlandesa de Dorset proporcionó un conjunto completo de información genética, proporcionando el núcleo (llamado donante); una oveja escocesa de cara negra proporcionó un óvulo sin núcleo y otra oveja escocesa de cara negra proporcionó el embrión de oveja. El útero, el entorno de desarrollo de la oveja; oveja, es la madre “biológica” de la oveja Dolly. Todo el proceso de clonación se describe brevemente de la siguiente manera:
Las células de la glándula mamaria se extraen de las glándulas mamarias de las ovejas Dorset en Finlandia y se colocan en un medio nutritivo de baja concentración. Las células dejan de dividirse gradualmente y se denominan células donantes. . Inyecte gonadotropinas en ovejas escocesas de cara negra para inducir la ovulación, elimine los óvulos no fertilizados y enucleelos inmediatamente, dejando un óvulo sin semillas, llamado célula receptora, mediante pulsos eléctricos, la célula donante y las células receptoras se fusionan, formando eventualmente células fusionadas; . Debido a que los pulsos eléctricos también pueden producir una serie de reacciones similares al proceso de fertilización natural, las células fusionadas también pueden dividirse y diferenciarse como óvulos fertilizados para formar células embrionarias. Las células embrionarias fueron trasplantadas al útero de otra oveja escocesa de cara negra, donde se diferenciaron y desarrollaron aún más, hasta formar finalmente un cordero. Las ovejas Dolly nacen idénticas en apariencia a 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 en la periferia del ovocito) en ovocitos sin núcleo completamente desarrollados. ratones. Si Dolly no es suficiente para que la llamen oveja clonada, ya que solo hay una, estos ratones
son verdaderamente ratones clonados.
②El proceso básico de clonación de ratones mediante transferencia nuclear.
En este experimento, las células del cúmulo se obtuvieron mediante el siguiente proceso: se indujo a ratas hembra a entrar en un estado de alta producción de óvulos mediante múltiples inyecciones consecutivas de gonadotropina coriónica. Luego se recolectaron complejos de células del cúmulo y ovocitos de las trompas de Falopio de ratas hembra. El tratamiento con ácido hialurónico dispersa las células del cúmulo.
Seleccione células de cúmulo con un diámetro de 10 a 12 micrones como donantes nucleares (experimentos anteriores han demostrado que si se utilizan núcleos de células de cúmulo con diámetros más pequeños o más grandes, los ovocitos después de la transferencia nuclear rara vez se desarrollan hasta la etapa de 8 células). Las células del cúmulo seleccionadas se almacenan en un entorno de solución determinado y el trasplante nuclear se realiza en 3 horas (a diferencia de esto, cuando se obtuvo Dolly, las células mamarias utilizadas como donantes nucleares se multiplicaron primero en el medio de cultivo de 3 a 6 veces).
Se recolectaron ovocitos de diferentes ratones hembra (generalmente durante la metafase meiótica II) mediante un método similar al anterior. Retire con cuidado el núcleo del ovocito utilizando un tubo delgado con un diámetro de aproximadamente 7 micrones bajo un microscopio y trate de no eliminar el citoplasma. También retire con cuidado el núcleo de las células del cúmulo y elimine la mayor cantidad de citoplasma posible (elimine una pequeña cantidad de citoplasma pasando el núcleo varias veces en el tubo de vidrio). Inyectar directamente en los ovocitos enucleados dentro de los 5 minutos posteriores a la nucleación. Los ovocitos trasplantados nucleares se colocan en una solución especial durante 1 a 6 horas y luego se añaden iones de estroncio divalentes (Sr2+) y citocalasina B. El primero activa los ovocitos 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 que no contiene estroncio ni citocalasina B, lo que permite que las células se dividan en embriones.
Se implantan 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 han apareado con ratones macho ligados hace unos días para su desarrollo. Después de aproximadamente 19 días, se extirparon quirúrgicamente los fetos de ratones completamente desarrollados.
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, hay animales clonados y las cabras también pueden clonarse mediante transferencia nuclear en serie. Esta tecnología va un paso más allá de la segmentación de embriones y permitirá clonar más animales. Porque cuantas más veces se divide un embrión, menos células hay en cada parte y menos capaz es el individuo desarrollado. Sólo hay un animal clonado mediante transferencia nuclear de células somáticas y es la oveja Dolly.
En tercer lugar, el evangelio de la tecnología de clonación
1. Tecnología de clonación y mejoramiento genético
En la agricultura, la gente ha utilizado la tecnología de "clonación" para cultivar una gran cantidad. de plantas resistentes a la sequía, variedades de alta calidad y alto rendimiento que son resistentes al acame, enfermedades y plagas, aumentando significativamente el rendimiento de los cereales. En este sentido, China ha entrado a la vanguardia de los países más avanzados del mundo.
2. La tecnología de clonación y la protección de especies en peligro de extinción
La tecnología de clonación es una gran ayuda para proteger las especies, especialmente las raras y en peligro de extinción, y tiene enormes perspectivas de aplicación. Desde una perspectiva biológica, este es uno de los aspectos más valiosos de la tecnología de clonación.
3. Tecnología y medicina de la clonación
Actualmente, los médicos pueden trasplantar casi todos los órganos y tejidos humanos. Pero en términos de ciencia y tecnología, el rechazo en el trasplante de órganos sigue siendo el más problemático. El motivo del rechazo es la mala compatibilidad debido a una falta de coincidencia de tejidos. Si los órganos de un "humano clonado" se proporcionan a un "humano original" para su trasplante, no hay necesidad de preocuparse por el rechazo porque los genes y tejidos de los dos son compatibles. La pregunta es: ¿es humano utilizar "clones" como donantes de órganos? ¿Es legal? ¿Es rentable?
La tecnología de clonación también puede utilizarse para reproducir genes valiosos en grandes cantidades. Por ejemplo, en medicina, la gente utiliza tecnología de "clonación" para producir insulina para tratar la diabetes, hormona del crecimiento para ayudar a los pacientes con enanismo a crecer y plasmina para resistir diversas infecciones virales, etc.