Clonazione
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La clonazione è la riproduzione asessuata di alcuni organismi unicellulari, di alcuni invertebrati (platelminti, anellidi, ecc.) o di alcune piante. Il termine viene anche utilizzato per indicare la tecnica di produzione di copie geneticamente identiche di organismi viventi tramite manipolazione genetica, ma l'uomo utilizza da tempo questa tecnica anche in agricoltura con talee, margotte e innesti.
Il termine deriva dal greco klön, ramoscello, ed è divenuto di uso comune quando si è iniziato a parlare con molta insistenza delle tecniche di clonazione durante gli anni novanta, quando prima Neal First (1994), quindi Ian Wilmut (il padre della famosa pecora Dolly - 1996) provarono a clonare, con successo, una pecora.
Clonare un organismo, pertanto, vuol dire creare ex-novo un essere vivente che possiede le stesse informazioni genetiche dell'organismo di partenza. Quindi le moderne tecniche di clonazione prevedono il trasferimento nucleare del somatocita nucleare dal nucleo di un uovo per sostituirlo con un nucleo estratto da una cellula dell'organismo da clonare, con l'accortezza che l'uovo utilizzato sia della stessa specie del vivente da replicare. Quindi, viene tolto il nucleo da un ovocita e da una qualunque cellula somatica, e il nucleo di quest'ultima è messo nell'ovocita. Poiché il nucleo contiene quasi tutte le informazioni genetiche necessarie per realizzare una forma di vita, l'uovo ricevente si svilupperà in un organismo geneticamente identico al nucleo donatore. Il DNA mitocondriale, che non è trasferito in questo processo, è generalmente ignorato, poiché si pensa che i suoi effetti sugli organismi viventi siano relativamente secondari.
Indice |
[modifica] Storia della clonazione
[modifica] 1938
Lo studioso tedesco Hans Spemann propone un esperimento di trasferimento nucleare per capire se il nucleo di una cellula differenziata fosse in grado di riprogrammare l'informazione espressa e di controllare lo sviluppo embrionale. Propose di prelevare il nucleo da una cellula di un embrione in avanzata fase di sviluppo e trasferirlo nel citoplasma di una cellula uovo enucleata (privata del suo nucleo). Spemann non poté tuttavia condurre l'esperimento per la mancanza di strumenti adatti alla manipolazione e dissezione delle cellule somatiche e germinali.
[modifica] 1952
R. Briggs e T.J. King misero in pratica l'esperimento proposto da Spemann 14 anni prima sulla rana leopardo (Rana pipiens). Prelevarono il nucleo da una cellula embrionale di rana allo stadio di blastula e lo trasferirono in una cellula uovo enucleata (privata del nucleo). Si sapeva già che i nuclei di blastula erano totipotenti, da questo esperimento si vide che isolandoli ognuno poteva dare origine ad un nuovo individuo. Il 60% di tutti i nuclei trasferiti portarono a girini, ma non superarono mai questo stadio. Prelevando nuclei ad un livello di differenziazione maggiore si aveva una drastica diminuzione delle probabilità di successo (questa limitazione fu superata successivamente con la sincronizzazione tra cellule somatiche donatrici e cellula uovo, infatti è molto importante che le cellule somatiche siano in uno stadio di quiescenza e completamente differenziate, inoltre devono appartenere ad una categoria di cellule che si replica rapidamente). Da questo esperimento comunque si iniziarono a formulare alcune domande:
- il nucleo anche se differenziato contiene l'intero corredo genetico?
- questo può essere riprogrammato per lo sviluppo di un nuovo individuo?
- le interazioni oocita-nucleo trasferito permettono di ridifferenziare il nucleo e di dirigerne lo sviluppo?
[modifica] 1981
Né loro né altri ricercatori riuscirono a ripetere l'esperimento con successo. Questo fallimento portò allo scioglimento del gruppo di ricerca di Hoope e Illmensee e i finanziamenti per questi studi nell'ambito della biologia dello sviluppo vennero bloccati. Continuarono solo in campo zootecnico per l'interesse economico che ne poteva derivare.
[modifica] 1986
Da questa data in poi vengono effettuati trasferimenti nucleari da embrioni di bovini, suini e ovini ottenendo migliaia di cloni.
[modifica] 1997
Nasce Dolly, il primo animale clonato a partire da cellule somatiche adulte e quindi completamente differenziate. L'esperimento fu effettuato dal gruppo di ricerca di Ian Wilmut e pubblicato su Nature. Vennero prelevate cellule dalla ghiandola mammaria di una pecora adulta di razza Finn Dorset, furono disgregate e mantenute in un terreno di coltura privo di alcuni nutrienti per rallentarne la divisione cellulare e bloccarle in una fase del ciclo chiamata G0 (stadio di quiescenza). È infatti importante per la riuscita del trasferimento che l'oocita e il nucleo donatore siano in sincronia. Le cellule furono poi incubate in un terreno contenente il virus Sendai il quale si lega alla membrana plasmatica delle cellule somatiche e serve successivamente a facilitarne la fusione con l'oocita. Furono trasferite 277 cellule somatiche in altrettanti oociti prelevati da pecore di razza diversa. Di questi, 29 si svilupparono fino allo stadio di morula/blastocisti e vennero trasferiti nell'utero di 13 femmine surrogate. Di queste 29 blastocisti solo una completò lo sviluppo fino alla nascita, la famosa Dolly.
[modifica] 1998
Yanagimachi Ryuzo e il suo gruppo di ricerca riescono finalmente ad ottenere la nascita di topolini a partire da nuclei somatici in oociti enucleati (l'esperimento di Illmensee che non si era riusciti a ripetere). Furono utilizzati altri tipi cellulari come donatori del nucleo: le cellule follicolari del cumulo ooforo (circondano l'oocita ovulato a formare una corona chiamata appunto cumulo ooforo), le cellule del Sertoli (componente somatica del tubulo seminifero, regolano l'andamento della spermatogenesi) e le cellule nervose (dalla corteccia cerebrale di individui adulti). In questo esperimento invece di far fondere le membrane dell'oocita e della cellula somatica con l'aiuto del virus Sendai si è preferito estrarre e trasferire direttamente il nucleo all'interno dell'oocita. Solamente le cellule follicolari sono state in grado di svilupparsi fino alla nascita.
[modifica] Dopo 80 anni
Nel 1902 Hans Sperman, un embriologo tedesco, divise in due un embrione di salamandra composto da due cellule. Seguendo la divisione, ciascuna cellula crebbe fino a diventare una salamandra adulta, provando che le prime cellule di un embrione trasporta tutta l'informazione genetica necessaria per creare un nuovo organismo. Questi risultati contraddicevano le ipotesi del 1885 di Weismann che la quantità dell'informazione genetica trasmesso da una cellula diminuisce con la divisione di ciascuna.
Spemann non riuscì a dividere le cellule dell'embrione di salamandra come Hans Adolf Edward Dreisch fece prima con il suo esperimento sui ricci di mare. Al contrario Spemann creò un cappio da un singolo capello del suo piccolo figlio e strinse il cappio intorno all'embrione finché divise le due cellule dell'embrione.
Spemann ripeté l'esperimento, dividendo separatamente le cellule di embrioni più sviluppati diversamente dal primo esperimento, solo metà dell'embrione crebbe da queste più sviluppate cellule di embrione da questi suoi risultati Spemann concluse che a un certo punto dello sviluppo di un embrione, che Spemann chiamò "determinazione" , la specializzazione delle cellule dell'embrione è determinato. In accordo con le scoperte di Spemann, solo prima di questo momento un intero organismo può essere creato da una singola cellula di embrione.
[modifica] Osservazioni
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Fra i possibili scopi della clonazione:
- la tutela della biodiversità e di una specie in via di estinzione, in particolare della quale non esistono più esemplari maschi o femmine. Si ricrea un equilibrio fra il numero di esemplari maschi e femmine di una popolazione, che è garanzia di stabilità per le generazioni successive. Se è estinta la femmina, la clonazione di una specie simile può permettere comunque di recuperarne degli esemplari.
- una selezione degli esemplari migliori di una specie poi riprodotti in larga scala tramite clonazioni cellulari in laboratorio. Ad esempio, in Italia, si incrociano ogni anno alcuni milioni di tori, e solo una minima parte di questi è utilizzata per la riproduzione, mentre gli altri finiscono al macello. Lo scopo primario è coprire una richiesta alimentare, e secondario della clonazione, con capi bovini della massima qualità. Ne sono selezionati 300, dei quali viene congelato il seme e riprodotto tramite clonazione. Diversamente, un singolo esemplare con qualità eccezionali non potrebbe fisicamente soddisfare le richieste, e la limitazione della selezione naturale a monte diverrebbe inutile, non in grado di coprire poi la domanda alimentare[senza fonte].
- talora la castrazione e l'infertilità di un individuo è legata a particolari qualità. Nei cavalli purosangue a particolari prestazioni fisiche, oppure ad un aumento della carne e dei grassi, e della resa alimentare (esempio galli, maiali, manzi). Una pratica del genere su scala industriale può provocare l'estinzione di una specie, e si scontra con la necessità di avere nuove generazioni di capi da allevamento. La clonazione, possibile anche in un esemplare non fertile, può coniugare queste due esigenze, mantendo un numero minimo di esemplari in fertilità, con funzione da "incubatore"[senza fonte].
- la possibilità di perpetuazione di un essere vivente tramite clonazioni successive rappresenta una sorta di immortalità biologica, che pone dei problemi etici nel caso dell'uomo, unitamente a quelli legati alle possibilità di selezione eugenetica.
Le religioni assumono nei confronti della clonazione umana e animale posizioni differenti. La Chiesa cattolica non approva le forme di fecondazione che non prevedono l'incontro di un ovocita con uno spermatocita, come avviene nell'amplesso naturale fra uomo e donna. A riguardo, è più sfumato il rapporto nei confornti della fecondazione assistita che prevede ancora questa modalità riproduttiva, ma in vitro[senza fonte].
L'antropologia cattolica afferma poi che l'essere umano è unico e irripetibile e che l'uomo non deve violare questa legge naturale con la clonazione. Altri obiettano che la natura stessa, con i parti gemellari, offre la possibilità di replicazione di un individuo, così come ottenuto dalla clonazione, anche se con modalità completamente diverse. L'unicità e irripetibilità della persona non sarebbero dalla nascita, ma anche nei parti gemellari, dovuto a un inevitabili differenziarsi delle vite, dei condizionamenti ambientali che costruiscono l'individuo[senza fonte].[modifica] Clonazione nelle piante
Un esperimento fatto nel 1958 da F.C. Steward e colleghi per verificare se cellule adulte e differenziate di piante avessero un corredo genetico completo consistette nell'isolare piccoli pezzi di floema dalle radici di carota che vennero poi messi in piastre contenenti latte di noce di cocco. Questo liquido contiene tutti i fattori e le sostanze nutritive necessarie per l'accrescimento e gli ormoni per la differenziazione della pianta.
In queste condizioni le cellule proliferarono e si formò una massa di tessuto chiamata Callo. Le piastre vengono fatte ruotare per provocare la disgregazione di questa massa e il distacco di cellule nella sospensione.
Le cellule vengono isolate e danno origine a noduli cellulari simili a radichette. I noduli vengono infine posti in terreno di coltura solido e da questi si osserva lo sviluppo di una nuova pianta di carota completa e fertile.
L'esperimento è favorito dall'elevata capacità rigenerativa delle piante, la clonazione vegetale è infatti praticata normalmente in natura come metodo di propagazione della specie, inoltre mentre negli animali le cellule germinali rappresentano una popolazione distinta e separata, le piante derivano normalmente i loro gameti da cellule somatiche. Non sorprende quindi che una singola cellula di pianta isolata possa dare origine a tutti gli altri tipi di cellule e formare un nuovo individuo identico al donatore della cellula.
[modifica] Voci correlate
- Allevamento
- Bioetica
- Clonazione umana
- DNA
- Fecondazione assistita
- Fecondazione in vitro
- FIVET
- Futurologia
- Genetica
- Ingegneria genetica
- Inseminazione artificiale
- Riproduzione
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