Der nächste Schritt bestand darin, Frauen zu rekrutieren, die bereit sind, Eier für das Klonierungsverfahren beizusteuern, und auch Zellen von zu klonenden Personen (den Spendern) zu sammeln. Der Klonierungsprozess erscheint einfach, aber der Erfolg hängt von vielen kleinen Faktoren ab, von denen einige wir sind noch nicht verstanden. Bei der grundlegenden Kerntransfertechnik verwenden Wissenschaftler eine extrem feine Nadel, um das genetische Material aus einem reifen Ei zu saugen. Anschließend injizieren sie den Kern der Spenderzelle (oder manchmal eine ganze Zelle) in das entkernte Ei und inkubieren unter besonderen Bedingungen, die dazu führen, dass es sich teilt und wächst.

Wir fanden Frauen, die bereit waren, anonym Eier für unsere Forschung beizusteuern, indem sie Anzeigen in Veröffentlichungen in der Region Boston platzierten . Wir haben nur Frauen zwischen 24 und 32 Jahren aufgenommen, die mindestens ein Kind hatten. Interessanterweise sprach unser Vorschlag eine andere Untergruppe von Frauen an als diejenigen, die ansonsten Eier an unfruchtbare Paare zur Verwendung bei der In-vitro-Fertilisation beitragen könnten. Die Frauen, die auf unsere Anzeigen reagierten, waren motiviert, ihre Eier für Forschungszwecke zu geben, aber viele wären nicht daran interessiert gewesen, ihre Eier zur Erzeugung eines Kindes zu verwenden, das sie niemals sehen würden. (Die Spender wurden rekrutiert und die Eier wurden von einem Team unter der Leitung von Ann A. Kiessling-Cooper von Duncan Holly Biomedical in Somerville, Massachusetts, gesammelt. Kiessling war auch Teil der Überlegungen zu ethischen Fragen im Zusammenhang mit den Eizellenden.)

Wir haben potenzielle Eizellnehmer gebeten, sich psychologischen und physischen Tests zu unterziehen, einschließlich des Screenings auf Infektionskrankheiten, um sicherzustellen, dass die Frauen gesund sind und dass beitragende Eier sie nicht beeinträchtigen. Am Ende hatten wir 12 Frauen, die gute Kandidaten waren, um Eier beizusteuern. In der Zwischenzeit haben wir Hautbiopsien von mehreren anderen anonymen Personen entnommen, um Zellen, sogenannte Fibroblasten, zur Verwendung beim Klonierungsverfahren zu isolieren. Zu unserer Gruppe von Fibroblastenspendern gehören Menschen unterschiedlichen Alters, die im Allgemeinen gesund sind oder an einer Störung wie Diabetes oder Rückenmarksverletzung leiden. Dies ist die Art von Menschen, die wahrscheinlich vom therapeutischen Klonen profitieren.

Unser erster Klonversuch fand im vergangenen Juli statt . Der Zeitpunkt jedes Versuchs hing von den Menstruationszyklen der Frauen ab, die Eier beisteuerten; Die Spender mussten mehrere Tage lang Hormonspritzen einnehmen, damit sie etwa 10 Eier auf einmal ovulieren konnten, anstatt der normalen ein oder zwei.

Wir hatten einen Schimmer des Erfolgs im dritten Zyklus der Versuche, als die Der Kern eines injizierten Fibroblasten schien sich zu teilen, aber er spaltete sich nie, um zwei verschiedene Zellen zu bilden. Deshalb haben wir uns im nächsten Zyklus für Teruhiko Wakayama und seine Kollegen entschieden, die Wissenschaftler, die 1998 die ersten geklonten Mäuse hergestellt haben. (Wakayama war damals an der Universität von Hawaii und ist jetzt bei Advanced Cell Technology.) Obwohl wir Wie üblich injizierten wir einigen Eiern Kerne von Hautfibroblasten, anderen injizierten wir Eierstockzellen, sogenannte Cumuluszellen, die normalerweise sich entwickelnde Eier im Eierstock nähren und die nach dem Eisprung immer noch an Eiern haften. Cumuluszellen sind so klein, dass sie ganz injiziert werden können. Am Ende brauchten insgesamt 71 Eier von sieben Freiwilligen, bis wir unseren ersten geklonten frühen Embryo erzeugen konnten. Von den acht Eiern, denen wir Cumuluszellen injiziert hatten, teilten sich zwei, um frühe Embryonen von vier Zellen zu bilden, und eines entwickelte sich zu mindestens sechs Zellen, bevor das Wachstum gestoppt wurde.

Parthenogenese

Wir wollten auch feststellen, ob Wir könnten menschliche Eier dazu bringen, sich in frühe Embryonen zu teilen, ohne von einem Sperma befruchtet oder einer Spenderzelle entkernt und injiziert zu werden. Obwohl reife Eier und Spermien normalerweise nur die Hälfte des genetischen Materials einer typischen Körperzelle aufweisen, halbieren Eier ihr genetisches Komplement relativ spät in ihrem Reifungszyklus, um zu verhindern, dass ein Embryo nach der Empfängnis einen doppelten Satz von Genen aufweist. Wenn sie vor diesem Stadium aktiviert werden, behalten sie immer noch einen vollständigen Satz von Genen.

Stammzellen, die von solchen parthenogenetisch aktivierten Zellen stammen Es ist unwahrscheinlich, dass sie nach der Transplantation abgestoßen werden, da sie den eigenen Zellen eines Patienten sehr ähnlich sind und nicht viele Moleküle produzieren, die dem Immunsystem der Person unbekannt sind. (Sie wären aufgrund des Gen-Shufflings, das immer während der Bildung von Eiern und Spermien auftritt, nicht mit den einzelnen Zellen identisch.) Solche Zellen könnten für einige Menschen auch weniger moralische Dilemmata aufwerfen als Stammzellen, die von geklonten frühen Embryonen stammen.

In einem Szenario kann eine Frau mit Herzerkrankungen ihre eigenen Eier sammeln und im Labor aktivieren lassen, um Blastozysten zu erhalten. Wissenschaftler könnten dann Kombinationen von Wachstumsfaktoren verwenden, um aus den Blastozysten isolierte Stammzellen zu Herzmuskelzellen zu überreden, die in Laborschalen wachsen und in die Frau zurück implantiert werden könnten, um einen erkrankten Bereich des Herzens zu flicken. Die Verwendung einer ähnlichen Technik, die als Androgenese bezeichnet wird, zur Herstellung von Stammzellen zur Behandlung eines Mannes wäre schwieriger. Es könnte jedoch sein, dass zwei Kerne aus dem Sperma des Mannes in ein beigetragenes Ei übertragen werden, dessen Kern entfernt wurde.

Forscher haben zuvor berichtet, dass sie Eier von Mäusen und Kaninchen dazu veranlassen, sich in Embryonen zu teilen, indem sie verschiedenen Chemikalien ausgesetzt werden oder körperliche Reize wie ein elektrischer Schlag. Bereits 1983 hat Elizabeth J. Robertson, die jetzt an der Harvard University arbeitet, gezeigt, dass aus parthenogenetischen Mausembryonen isolierte Stammzellen eine Vielzahl von Geweben bilden können, einschließlich Nerven und Muskeln.

In unseren Parthenogeneseexperimenten Wir haben 22 Eier Chemikalien ausgesetzt, die die Konzentration geladener Atome, die als Ionen bezeichnet werden, in den Zellen verändert haben. Nach fünf Tagen Wachstum in Kulturschalen hatten sich sechs Eier zu scheinbar Blastozysten entwickelt, enthielten jedoch nicht eindeutig die sogenannte innere Zellmasse, die Stammzellen liefert.

Warum wir es getan haben

Wir sind eifrig für den Tag, an dem wir kranken Patienten therapeutisches Klonen oder Zelltherapie aufgrund von Parthenogenese anbieten können. Derzeit konzentrieren sich unsere Bemühungen auf Erkrankungen des Nerven- und Herz-Kreislaufsystems sowie auf Diabetes, Autoimmunerkrankungen und Erkrankungen des Blut- und Knochenmarks.

Sobald wir in der Lage sind, Nervenzellen aus geklonten Embryonen abzuleiten, hoffen wir, nicht nur beschädigtes Rückenmark zu heilen, sondern auch Hirnstörungen wie die Parkinson-Krankheit zu behandeln, bei der der Tod von Gehirnzellen, die eine Substanz bilden, genannt wird Dopamin führt zu unkontrollierbarem Zittern und Lähmungen. Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall und Epilepsie können ebenfalls zu einem solchen Ansatz führen.

Neben insulinproduzierenden Pankreasinselzellen zur Behandlung von Diabetes könnten Stammzellen aus geklonten Embryonen auch als Therapien für Herzinsuffizienz zu Herzmuskelzellen angeregt werden Versagen, Arrhythmien und Herzgewebe, die durch Herzinfarkte vernarbt sind.

Eine möglicherweise noch interessantere Anwendung könnte darin bestehen, geklonte Stammzellen zur Differenzierung in Zellen des Bluts und des Knochenmarks zu veranlassen. Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose und rheumatoide Arthritis entstehen, wenn weiße Blutkörperchen des Immunsystems, die aus dem Knochenmark stammen, das körpereigene Gewebe angreifen. Vorläufige Studien haben gezeigt, dass Krebspatienten, die ebenfalls Autoimmunerkrankungen hatten, nach einer Knochenmarktransplantation eine Linderung der Autoimmunsymptome erlangten, um ihr eigenes Knochenmark zu ersetzen, das durch eine hochdosierte Chemotherapie zur Behandlung des Krebses abgetötet worden war. Infusionen von blutbildenden oder hämatopoetischen geklonten Stammzellen könnten das Immunsystem von Menschen mit Autoimmunerkrankungen „neu starten“.

Aber sind geklonte Zellen oder solche, die durch Parthenogenese erzeugt werden, normal? Nur klinische Tests der Zellen werden letztendlich zeigen, ob solche Zellen für die routinemäßige Anwendung bei Patienten sicher genug sind, aber unsere Studien an geklonten Tieren haben gezeigt, dass Klone gesund sind. In der Ausgabe von Science vom 30. November 2001 berichteten wir über unsere bisherigen Erfolge beim Klonen von Rindern. Von 30 geklonten Rindern starben sechs kurz nach der Geburt, aber der Rest hatte normale Ergebnisse bei körperlichen Untersuchungen, und Tests ihres Immunsystems zeigten, dass sie sich nicht von normalen Rindern unterscheiden. Zwei der Kühe haben sogar gesunde Kälber zur Welt gebracht.

Der Klonierungsprozess scheint auch die „Alterungsuhr“ in geklonten Zellen zurückzusetzen, so dass die Zellen in gewisser Weise jünger erscheinen als die Zellen, aus denen sie stammen wurden geklont. Im Jahr 2000 berichteten wir, dass die Kappen an den Enden der Chromosomen von geklonten Kälbern genauso lang sind wie die von Kontrollkälbern. Telomere verkürzen sich normalerweise oder werden mit zunehmendem Alter des Organismus beschädigt. Das therapeutische Klonen kann „junge“ Zellen für eine alternde Bevölkerung liefern.

Ein Bericht von Rudolf Jaenisch vom Whitehead-Institut für biomedizinische Forschung in Cambridge, Massachusetts, und seinen Kollegen im Juli letzten Jahres fand große Beachtung, weil er dies fand -prägte Prägedefekte bei geklonten Mäusen. Das Aufdrucken ist eine Art Stempel, der vielen Genen in Säugetieren verliehen wird und der das Ein- und Ausschalten der Gene ändert, je nachdem, ob die Gene von der Mutter oder vom Vater geerbt werden. Das Prägeprogramm wird im Allgemeinen während der Embryonalentwicklung „zurückgesetzt“.

Obwohl das Prägen bei Mäusen eine wichtige Rolle zu spielen scheint, weiß noch niemand, wie bedeutend das Phänomen für den Menschen ist.Darüber hinaus untersuchten Jaenisch und seine Mitarbeiter keine Mäuse, die aus Zellen geklont wurden, die aus den Körpern von Erwachsenen entnommen wurden, wie Fibroblasten oder Cumuluszellen. Stattdessen untersuchten sie Mäuse, die aus embryonalen Zellen geklont wurden, von denen erwartet werden kann, dass sie variabler sind. Studien, die zeigen, dass das Prägen bei Mäusen, die aus adulten Zellen geklont wurden, normal ist, sind derzeit in der Presse und sollten innerhalb einiger Monate in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlicht werden.

In der Zwischenzeit setzen wir unsere therapeutischen Klonierungsexperimente fort, um geklonte oder parthenogenetisch produzierte menschliche Embryonen zu erzeugen, die Stammzellen ergeben. Wissenschaftler haben erst begonnen, diese wichtige Ressource zu erschließen.

DIE AUTOREN:

JOSE B. CIBELLI, ROBERT P. LANZA und MICHAEL D. WEST sind Vizepräsident für Forschung, Vizepräsident von Medizinische und wissenschaftliche Entwicklung sowie Präsident bzw. CEO von Advanced Cell Technology, einem privaten Biotechnologieunternehmen in Worcester, Mass. Cibelli erhielt seinen DVM von der Universität La Plata in Argentinien und sein Ph.D. von der University of Massachusetts in Amherst. Seine Forschungen führten 1998 zur Schaffung der ersten geklonten gentechnisch veränderten Kälber. Lanza hat einen M.D.-Abschluss von der University of Pennsylvania. Er ist ein ehemaliger Fulbright-Gelehrter und Autor oder Herausgeber zahlreicher populärer und wissenschaftlicher Bücher, einschließlich des Textes Principles of Tissue Engineering. West hat einen Ph.D. vom Baylor College of Medicine und ist besonders an Alterung und Stammzellen interessiert. Von 1990 bis 1998 war er Gründer, Direktor und Vizepräsident der Geron Corporation in Menlo Park, Kalifornien, wo er Forschungsprogramme zur Biologie von Telomeren (den Enden von Chromosomen, die während des Alterns schrumpfen) und den Bemühungen um deren Ableitung initiierte und leitete menschliche embryonale Stammzellen. Carol Ezzell ist Mitarbeiterin und Herausgeberin.

MEHR ZU ENTDECKEN:

Perspektiven für die Verwendung des Kerntransfers bei der Transplantation beim Menschen. Robert P. Lanza, Jose B. Cibelli und Michael D. West in NatureBiotechnology, Vol. 3, No. 12, Seiten 11711174; Dezember 1999.

Die ethische Gültigkeit der Verwendung des Kerntransfers bei der Transplantation beim Menschen. Robert P. Lanza et al. im Journal der American Medical Association, Vol. 284, Nr. 24; 27. Dezember 2000.

Die Forschungsdebatten zum menschlichen Embryo: Bioethik im Wirbel der Kontroversen. Ronald M. Green. Oxford University Press, 2001.

Der vollständige Text unseres Artikels in e-biomed: The Journal of Regenerative Medicine kann unter www.liebertpub.com/ebi

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