Fingrene i ursuppen – kloning

Publiceret Januar 2008

Når internationale klonforskere kloner dyr i dag, er der en meget høj procentdel af fostre eller nyfødte, der har skavanker i forhold til ikke-klonede individer. Abortfrekvensen er højere, fostrene vokser sig for store eller de nyfødte dør kort tid efter fødslen.

Et forskningsprojekt på Det Biovidenskabelige Fakultet for Fødevarer, Veterinærmedicin og Naturressourcer bruger de biologiske erfaringer fra klonforskningen til at udvikle dyremodeller for stamcellebehandling af mennesker og samtidig give os mere viden om programmeringen af vores arvemasse.

Kloning ved kernetransplantation

De internationale klonforskere er i øjeblikket ved at afdække lag for lag af vore  kropscellers mysterier bl.a. ved hjælp af kernetransplantation, hvor man tager en ægcelle og fjerner de genetiske informationer fra den. Herefter tager man en anden kropscelle og fusionerer med den tømte ægcelle. På denne måde ender man med et rekonstrueret embryo, dvs. et klonet æg, der kan starte forfra på processen med at udvikle sig til et nyt individ.

Muligheden for at klone dyr ved kernetransplantation har givet helt ny indsigt i de mekanismer, som styrer cellers specialisering. Fælles for de hidtidige kloningsforsøg er, at forskerne egentligt ikke rigtigt véd, hvorfor eller hvordan kloningen fungerer. De kan lave en klonet ægcelle, som udvikler sig til et foster, men de molekylære mekanismer, som styrer processen, er langt hen ad vejen en gåde. 

Vi kan cykle, men ikke forklare hvorfor

Det første levedygtige dyr, fåret Dolly, blev i 1997 til ved at klone en ægcelle med en yvercelle. Forskerne ved altså, hvad de skal gøre, for at der kan komme et klonet æg ud af deres anstrengelser i laboratoriet. Men selv om de ved, hvad man skal gøre, kender de ikke svaret på, hvorfor det lykkes. Det svarer til, at man kan cykle og styre sin cykel dérhen, hvor man vil, men at man ikke kender baggrunden for, hvorfor man er i stand til det.

Hvordan styrer man arvemassen?

Inden for kloning går forskerne nu tilbage til det oprindelige spørgsmål, nemlig hvad er  det, der helt præcist sker, når en ægcelle styrer en anden celle, sådan at den anden celle udvikler den funktion, som ægcellen har bestemt? Forskerne véd i dag, at ægcellen styrer arvemassen, og det er den, der suverænt bestemmer, hvordan kroppens mange millioner af celler skal specialisere sig. Men ægcellen kan mere end det, den kan også afspecialisere cellerne, dvs. få en celle til at afspecialisere sin funktion og i stedet blive en generalistcelle. Hvis der er brug for det, kan cellen senere respecialiseres i en ny retning og sættes til at varetage en anden funktion end den tidligere.
Det er ægcellen, der bestemmer, hvordan denne specialisering foregår og ikke mindst, hvilken celle der skal specialisere sig i hvilken retning. Men hvordan styrer ægcellen de andre celler, så de udvikler sig til at kunne varetage de funktioner, som de gør?

Forskning i stamceller

Professor Poul Maddox-Hyttel har for nylig fået støtte til et treårigt forskningsprojekt i stamceller. Midlerne er kommet fra Det Jordbrugs- og Veterinærvidenskabelige Forskningsråd (DJF). Maddox-Hyttel er leder af projektet og sammen med kolleger fra sit eget institut, Institut for Anatomi og Fysiologi, samt kolleger fra Klinisk Institut, skal han samarbejde med Novo Nordisk og Danmarks JordbrugsForskning. Målt i forhold til naturligt befrugtede æg resulterer de klonede æg alt for ofte i, at dyrefostrene vokser sig for store i livmoderen eller slet ikke udvikler sig. Der er en markant overvægt af aborter og nyfødte, der dør kort tid efter fødslen, og forskerne er naturligvis meget interesserede i at finde ud af, hvorfor deres kloningsforsøg ofte ender på denne måde, mens ægcellens naturlige styring af cellernes specialisering ikke gør.

Maddox-Hyttel mener, at hvis vi kan lære at forstå og styre ægcellens måde at programmere arvemassen på, kan vi også minimere forekomsten af de abnormaliteter, der ofte er resultatet af den nuværende kloningsteknik. Men det primære mål med projektet er at finde ud af, hvordan ægcellen både kan specialisere og afspecialisere kroppens celler; altså hvordan den styrer arvemassen.

Findes der stamceller i ældre individer?

Celler udvikler sig meget hurtigt i retning af mere og mere specialiserede arbejdsfunktioner, og det er derfor, stamcelleforskerne indtil videre gerne vil arbejde med befrugtede æg eller fostre. Det er et åbent spørgsmål, om der stadig findes stamceller i den voksne krop, men det vil fremtidig forskning kunne besvare.
Hvis man får mere viden mere om, hvordan man kan styre cellernes specialisering, behøver man ikke at begrænse sig til at arbejde med stamceller fra æg og fostre, men kan måske i stedet afspecialisere voksne celler.

Stamceller er generalister

Lige efter at befrugtningen er sket, indeholder alle celler alle informationer og har endnu ikke specialiseret sig. På dette stadie kalder man cellerne for stamceller, netop fordi de endnu ikke har specialiseret sig.
Hver celle kan sammenlignes med en komplet kogebog for netop dette individ. Alle celler indeholder altså alle opskrifter om sin ejer og kan i princippet specialisere sig og udvikle sig til at udføre en hvilken som helst af kroppens funktioner.

Bruger kun én opskrift

Udviklingen i fostret gør, at cellerne hurtigt bliver mere og mere specialiserede, og til sidst ender de med kun at varetage én eller få funktioner i kroppen. Men de indeholder stadig alle informationer eller opskrifter. Derfor kan ægcellen eller forskerne afspecialisere celler og senere reprogrammere dem med nye funktioner. Det var dette, der skete med det klonede får Dolly, hvor en ægcelle reprogrammerede en yvercelle til et klonet dyr. Her lykkedes det forskerne at få yvercellen til igen at blive en generalistcelle, så den i fusion med ægcellen kunne begynde forfra på processen med at danne et nyt individ.

Offentliggjort af Det Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet på www.life.ku.dk. Gengives med tilladelse.