เป็นความรู้ทั่วไปที่ว่าการโคลนนิ่งได้ทำลายพันธะของไซไฟและห้องปฏิบัติการทั่วโลกกำลังทดลองใช้เทคนิคการโคลนนิ่ง แต่การโคลนนิ่งทำงานอย่างไรและทำไมเราถึงไม่ได้ยินข้อมูลเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งทำไมกองทัพโคลนถึงยังไม่มารุกรานเรา ? นี่คือวิธีที่นักวิจัยโคลนสิ่งมีชีวิตและเหตุใดจึงยังคงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน
ประเภทของการโคลนนิ่งสมัยใหม่
แคโรไลน์เดวิส 2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr“ การโคลนนิ่ง” ไม่ใช่คำทางวิทยาศาสตร์ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่มีเทคนิคต่างๆมากมายที่คุณสามารถเรียกการโคลนได้ ซึ่งรวมถึงการโคลนยีนทั่วไปซึ่งมีการทำซ้ำวัสดุทางชีวภาพและใช้สำหรับเทคนิคทางการแพทย์หรือแม้กระทั่งการตอบสนองความต้องการเนื้อแดงรวมถึงการโคลนนิ่งเพื่อการบำบัดซึ่งเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนดีเอ็นเอของนิวเคลียสระหว่างไข่เพื่อให้กระบวนการพัฒนาสั้นลง
แต่สำหรับรูปแบบการโคลนนิ่งที่แท้จริง“ นั่นคือสิ่งที่ฉันหมายถึง” เราต้องพูดถึงการถ่ายโอนนิวเคลียร์ของเซลล์ร่างกาย (SCNT) นี่คือประเภทของการโคลนนิ่งที่ใช้ดีเอ็นเอของตัวอย่างที่เป็นผู้ใหญ่และทำซ้ำเพื่อสร้างเอ็มบริโอที่มีดีเอ็นเอเดียวกัน เป็นวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่สร้างแรงบันดาลใจให้สตอร์มทรูปเปอร์และไดโนเสาร์ในภาพยนตร์เรื่องโปรดของเราและอาจเป็นสิ่งที่คุณคิด ลองมาดูกันว่าการถ่ายเทนิวเคลียร์ของเซลล์ร่างกายทำงานอย่างไร
ขั้นตอนที่ 1: ดึง DNA จากผู้บริจาค
ประการแรกนักวิทยาศาสตร์ต้องการเซลล์ที่แข็งแรงและทนทานจากผู้บริจาค - หรือที่เรียกว่าสิ่งมีชีวิตที่พวกเขาตั้งเป้าที่จะโคลน มีเซลล์หลายชนิดในสิ่งมีชีวิตทั่วไปทางเพศ แต่เซลล์ร่างกายเป็นเซลล์ประเภท "เป็นกลาง" ที่เพิ่งออกไปทำงานกับโครโมโซมสองชุดทั่วไป
เซลล์ร่างกายไม่สามารถพบได้ในเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่เซลล์เม็ดเลือดขาวเป็นร่างกายและเป็นแหล่งที่มาทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์ดีเอ็นเอ เซลล์ผิวหนังและไม้ปัดแก้มแบบดั้งเดิมก็ใช้ได้เช่นกัน แต่เซลล์จะต้องมีสุขภาพดีและไม่ถูกทำลาย นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักทำไม่ได้ที่จะพยายามโคลนสัตว์ที่ถูกแช่แข็งหรือติดกับดักโบราณ: เซลล์ของพวกมันมักจะได้รับความเสียหายอย่างหนัก
ขั้นตอนที่ 2: เตรียมเซลล์ไข่
การถ่ายภาพ Tara Brown / การถ่ายภาพมหาวิทยาลัยวอชิงตัน Tara Brown / มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ในขณะที่ส่วนหนึ่งของทีมโคลนนิ่งทางวิทยาศาสตร์กำลังดำเนินการสกัดเซลล์ร่างกายที่มีอยู่มากมายจากผู้บริจาค แต่อีกส่วนหนึ่งกำลังดำเนินการเพื่อเตรียมเซลล์ไข่ที่มีชีวิต ไม่จำเป็นต้องเป็นเซลล์ไข่จากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน แต่เพื่อให้มีโอกาสประสบความสำเร็จมากขึ้น
เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบเซลล์ไข่ที่ไม่ถูกทำลายพวกมันจะดึงนิวเคลียสของเซลล์ออกอย่างระมัดระวัง นิวเคลียสคือสิ่งที่เก็บโครโมโซมชุดเดียวที่ก่อให้เกิดการสืบพันธุ์ แต่สำหรับการโคลนนิ่งพวกเขาไม่ต้องการ DNA นั้น - พวกเขาต้องการเปลือกที่ว่างเปล่าและสมบูรณ์ที่สามารถเป็นที่อยู่ของตัวอ่อนได้ ดังนั้นนิวเคลียสและดีเอ็นเอทั้งหมดจึงถูกกำจัดออกไปในขณะที่ไข่ที่เหลือจะถูกเก็บรักษาไว้อย่างประณีต
ขั้นตอนที่ 3: ใส่วัสดุเซลล์ร่างกาย
ครีเอทีฟคอมมอนส์ครีเอทีฟคอมมอนส์ โปรดจำไว้ว่าเนื่องจากเซลล์ร่างกายสมบูรณ์เซลล์ที่โตเต็มวัยจึงไม่ได้ใช้ในการสืบพันธุ์พวกมันจึงมีโครโมโซมคู่สมบูรณ์อยู่แล้วและพร้อมสำหรับการดำเนินการ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องได้รับดีเอ็นเอนี้เข้าไปในเซลล์ไข่และเตรียมพร้อมที่จะเติบโตเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ ดังนั้นพวกเขาจึงนำนิวเคลียสออกอย่างระมัดระวังอีกครั้งและใส่เข้าไปในเซลล์ไข่ที่ว่างเปล่ารออยู่
เป้าหมายคือการรวมให้เป็นเซลล์เดียวอีกครั้งซึ่งไม่ใช่เรื่องง่าย เทคนิคที่ประสบความสำเร็จในปัจจุบันใช้การไหลของกระแสไฟฟ้าที่เบามากเพื่อให้นิวเคลียสและเซลล์ไข่รวมตัวกันและหวังว่าจะเห็นด้วยกับการจัดชีวิตใหม่ของพวกมัน
ขั้นตอนที่ 4: โน้มน้าวไข่ว่าได้รับการปฏิสนธิและสอดใส่เข้าไป
ตอนนี้เรามีไข่โคลนพร้อมที่จะเริ่มเติบโต! แต่ในขณะที่ไข่มีโครโมโซมสองชุดและในทางทฤษฎีแล้วทุกสิ่งที่จำเป็นในการเติบโตเป็นสำเนาของสิ่งมีชีวิตของผู้บริจาคนั้นยังไม่ได้รับการปฏิสนธิจริง - และไม่สามารถปฏิสนธิได้หากไม่ทำลายกระบวนการโคลนนิ่ง
ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามโน้มน้าวให้ไข่ได้รับการปฏิสนธิและควรเริ่มเติบโต นี่เป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่มีการทดลองด้วยเทคนิคใหม่ ๆ มากมาย: โดยปกติแล้วไข่จะอยู่ภายใต้ค็อกเทลเคมีที่ออกแบบมาเพื่อกระตุ้นกระบวนการเติบโตซึ่งมักจะถูกดูดด้วยไฟฟ้ามากขึ้น (บางครั้งวิทยาศาสตร์ก็เหมือนในภาพยนตร์)
เมื่อเซลล์เริ่มแบ่งตัวนักวิทยาศาสตร์จะย้ายไปยังขั้นตอนต่อไปอย่างรวดเร็วโดยทำให้ไข่อยู่ในสภาพที่คล้ายคลึงกับกระบวนการสืบพันธุ์จริง หากไข่เริ่มพัฒนาเป็นเอ็มบริโอที่มีสุขภาพดีมักจะฝังตัวอ่อนนั้นเข้าไปในสิ่งมีชีวิตเพศหญิงเพื่อตั้งครรภ์ วิธีนี้ดีกว่าสำหรับไข่และราคาถูกกว่าการพยายามเลี้ยงตัวอ่อนจากภายนอกในห้องปฏิบัติการ
ขั้นตอนที่ 5: ทำซ้ำจนกว่าจะมีชีวิต
ภาพระยะใกล้ของห้องปฏิบัติการ Brivanlou / ธรรมชาติที่ค้นคว้า อย่างที่คุณสังเกตเห็นมีความไม่แน่นอนและงานละเอียดอ่อนจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนก่อนหน้านี้ทั้งหมด แม้แต่ความเสียหายของเซลล์เพียงเล็กน้อยก็อาจเป็นหายนะได้และไม่มีการรับประกันว่าไข่ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจะพัฒนาอย่างถูกต้องไม่ว่าจะภายในหรือภายนอกสิ่งมีชีวิต กล่าวอีกนัยหนึ่งความมีชีวิตเป็นปัญหาหลัก มีความพยายามที่ล้มเหลวจำนวนมากและตัวอ่อนที่พัฒนาไม่ถูกต้อง (มักจะเบี้ยวเมื่อตัวอ่อนมีเพียงเซลล์จำนวนน้อย) ดังนั้นจึงต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมากเวลาเหลือเฟือและความพยายามหลายร้อยครั้งเพื่อสร้างความสำเร็จ โคลน การมีชีวิตที่ประสบความสำเร็จเป็นสิ่งที่หายาก
ถึงอย่างนั้นกระบวนการนี้มักจะไม่เหมาะกับการโคลนที่ประสบความสำเร็จ พวกเขามักจะต้องทนทุกข์ทรมานจากอายุขัยที่สั้นลงและปัญหาอื่น ๆ ที่สรุปได้จากสิ่งที่คุณเรียกว่า DNA whiplash อย่างไรก็ตามปัญหาเหล่านี้ลดน้อยลงเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้น
วันนี้โคลนนิ่งอยู่ที่ไหน
Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF การโคลนจริงครั้งแรกโดยใช้ SCNT เกิดขึ้นในปี 2539 หลังจากพยายาม 276 ครั้ง: แกะดอลลี่ที่มีชื่อเสียง สิ่งนี้ตามมาอย่างรวดเร็วด้วยลูกโคโคลนในญี่ปุ่นจากนั้นสัตว์อื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งก็ถูกเพิ่มเข้ามาในรายการรวมถึงแมวสุนัขกระต่ายหนูม้าและแม้แต่ลิงจำพวกลิง
ยกเว้นข่าวลือไม่มีหลักฐานว่ามนุษย์เคยถูกโคลนมาก่อน - บิชอพเป็นสัตว์ที่ยากต่อการโคลนเป็นพิเศษและมนุษย์เป็นสิ่งที่ยากที่สุดเนื่องจากวิธีการที่ซับซ้อนในการแบ่งเซลล์ของเรา รายงานเกี่ยวกับร่างโคลนของมนุษย์ถูกหักล้างหรือถูกทิ้งเนื่องจากไม่มีหลักฐาน
การโคลนนิ่งแบบเต็มรูปแบบเช่นนี้ยังมีคุณค่าต่อวงการวิทยาศาสตร์อยู่ไม่น้อย การโคลนยีนมีประโยชน์มากกว่าในเรื่องการดูแลสุขภาพและผลกำไรและทำได้ง่ายกว่ามาก การโคลนนิ่งที่แท้จริงด้วย SCNT ได้กลายเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์: ปัจจุบันความสนใจส่วนใหญ่ในกระบวนการนี้มุ่งเน้นไปที่การใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนที่ประสบความสำเร็จ แต่ก็ยังคงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ในตอนนี้