1. Home
  2. NaturfagChevronRight
  3. BioteknologiChevronRight
  4. Medisinsk bruk av bioteknologiChevronRight
  5. Kloning – vi lagar kopiarChevronRight
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Kloning – vi lagar kopiar

Kloning er å lage kopiar av heile organismar, celler eller arvestoff. Ei samling av kopiar med nøyaktig same arvestoffet blir kalla ein klon.

To sauer i fjøs. Foto.
I 1996 vart sauen Dolly verda si første klone av eit vakse dyr. Dolly hadde heilt like gen som mora si.

Naturlege klonar

Kloning er ein naturleg del av reproduksjonssyklusen hos mange artar. Vasslopper blir fødde ved at hoene lagar kopiar av seg sjølve gjennom heile sommaren, og plantar formeirar seg ved utløparar (f.eks. jordbær) og knollar (f.eks. poteter). Dette er ukjønna formeiring som gir individ med identisk arvestoff – klonar.

Reproduktiv kloning

Plansje som viser metoden ved kjerneoverføring.
Dolly, ein klona sau.

I 1996 lykkast forskarar i Skottland, etter forsøk med 237 egg, å klone ein vaksen sau. Dolly var det første pattedyret som var ein klon (genetisk ”kopi”) av den biologiske mora. Seinare har òg andre dyr blitt klona ved same metoden, men prosessen er teknisk vanskeleg: Det oppstår ofte problem med å få embryo til å vekse normalt. Av dei som utviklar seg til foster, døyr mange før fødsel, eller dei blir fødde med store misdanningar.

Metoden som blir brukt, blir kalla kjerneoverføring

Ein fjernar kjernen i eit ubefrukta egg og set i staden inn kjernen frå ei vanleg kroppscelle frå det individet som skal klonast. Dersom egget utviklar seg som ved ei normal befruktning, vil det dele seg gjentekne gonger og danne ein blastocyst. Denne kan så setjast inn i livmora til ei surrogatmor. Dersom embryoet så utviklar seg "normalt", blir det fødd ein genetisk ”kopi”, ein klon, av det individet som cellekjernen opphavleg høyrde til.

Ikkje ekte klon

Sidan mitokondria i eggcella har eigne gen, blei ikkje Dolly heilt identisk med sauen som gav kjernen. Det er elles ingen ting i vegen for at ein kan bruke livmor, kroppscelle og egg frå same individet.

Aktivering av blokkerte gen

Sjølv om alle kroppsceller inneheld dei same gena og har oppskrifta på heile individet, er det berre få gen som er aktive i kvar celle. Etter kvart som eit foster utviklar seg og celler spesialiserer seg, blir gen inaktive fordi det ikkje er bruk for dei lenger. At dei ved Roslininstituttet klarte å fjerne blokkeringa frå gena i ei kroppscelle, var eit gjennombrot for å lykkast i å klone eit individ. Det er berre eggcella og embryocellene fram til åttecellestadiet som er totipotente og har evne til å danne morkake. Derfor er det nødvendig å smelte kroppscella saman med ei eggcelle for å få danna eit individ.

Embryosplitting

Celleklump. Foto.
Embryo på åttecellestadiet.

Reproduktiv kloning kan òg skje ved at ein splittar eit embryo på åttecellestadiet. Kvar celle er då totipotent og kan gi opphav til eit nytt individ. Slik embryosplitting blir brukt ein del i avl når ein har kryssa dyr med spesielt gunstige gen, ved formeiring av utryddingstrua artar eller når ein ønskjer identiske forsøksdyr. Slik embryosplitting skjer naturleg når det blir danna einegga tvillingar, trillingar osv.

Terapeutisk kloning

Plansje over terapeutisk og reproduktiv kloning.
Kloning.

Dersom blastocysten blir brukt som kjelde for stamceller til terapeutisk behandling, blir det kalla terapeutisk kloning (kloning som har til føremål å heile pasientar).
Forskarar jobbar med å utvikle teknikkar for å lage celler, vev og organ som har pasienten sitt eige arvemateriale. Sidan ein lagar mange kopiar av celler med pasienten sine eigne gen, blir dette kalla terapeutisk kloning. Sjå simulering i høgre margen.

Transplantasjon og avstøyting

Ved tradisjonell transplantasjon blir det brukt organ frå ein givar (donor). For å hindre avstøyting må pasienten bruke medisinar som dempar immunforsvaret. Desse medisinane gir biverknader og er ikkje alltid nok til å hindre avstøyting. Det er i tillegg lang ventetid på å få eit donert organ. Terapeutisk kloning kan derfor gi store gevinstar i medisinsk samanheng fordi ein kan lage vev av pasienten sine eigne celler.

Molekylær kloning – kopiering av gen

”Kloning av gen” betyr at ein produserer mange identiske kopiar av eit gen. Ved kloning av eit gen blir ein DNA-bit som inneheld genet, teke ut av den naturlege samanhengen sin, sett inn i ein kunstig DNA-sirkel, kalla vektor, og ført inn i ein passande vertsorganisme. Verten formeirar seg raskt og sørgjer for å lage mange kopiar av genet. E. coli-bakterien blir ofte brukt som vert ved molekylær kloning, men gjærceller og eincella algar blir òg brukte i fleire samanhengar.

Kvifor bruke molekylær kloning?

  • Ved å dyrke opp større kulturar av bakteriar med eit innsett gen kan ein få mange kopiar av det ønskte genet. Dette er nødvendig for vidare analysar og forsking.
  • I dyrkingstankar med transgene mikroorganismar kan ein produsere store mengder protein som for eksempel insulin eller veksthormon. Dette er raskare, billigare og gir reinare produkt enn ved dei metodane som blei brukte tidlegare.
  • Små DNA-fragment funne i kriminalsaker kan òg kopierast på denne måten, men det er meir vanleg å bruke PCR-teknikk til dette.

Teknikk for molekylær kloning – rekombinant DNA-teknikk. Eksempel: insulin

  • Gen klippes inn i et plasmid.
    Genspleising.
    Genet for menneskeleg insulin blir klipt ut av cellekjernar ved hjelp av restriksjonsenzym.
  • Det ringforma plasmidet (vektor) som skal brukast til å føre genet inn i ein E. coli-bakterie (vertsorganisme), blir klipt opp med same enzymet, slik at endane skal passe saman når genet blir limt inn i plasmidet.
  • Eit nytt enzym (ligase) blir brukt til å lime insulingenet inn i plasmidet.
  • Så blir plasmida førte saman med E. coli-bakteriar som nokså lett tek opp nye plasmid.
  • Sortering: Ved å bruke plasmid med eit gen for antibiotikaresistens kan ein vite at dei bakteriane som overlever og dannar koloniar på eit næringsmedium med antibiotika, har teke opp det nye plasmidet. Når desse bakteriane blir dyrka vidare, formeirar dei seg ved vanleg celledeling.
  • Insulingenet er no klona, og bakteriekulturen produserer insulin. Produktet blir reinsa og omarbeidd før det kan bli gitt som medisin til diabetespasientar.
  • Ved andre prosessar kan bakteriofagar (virus) vere vektorar og gjærceller eller eincella algar (Euglena) vere vertsorganismar.
  • Vertsorganismane som blir brukte, er lette å dyrke i kulturar og formeirar seg raskt.
  • DNA-bitane som blir klona, kan vere frå kva for ein art som helst, eller dei kan vere syntetisk laga.
  • Ved å styre vekstmiljøet kan ein stimulere til produksjon av protein eller til vidare formeiring av vertsorganismen.

Produkt som blir laga ved molekylær kloning i industriell produksjon

  • alkoholhaldige varer
  • organiske kjemikalium
  • medisinar (insulin, veksthormon, antibiotika mfl.)
  • tilsetjingsstoff i mat

Læringsressursar

Medisinsk bruk av bioteknologi

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

  • SubjectMaterialFagstoff

    Genterapi

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    SNP – Gentestar

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Syntetisk biologi

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Tang, tare og alginat – ein ressurs for framtida

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
SubjectEmne

Oppgaver og aktiviteter