Hopp til innhold

  1. Home
  2. NaturfagChevronRight
  3. BioteknologiChevronRight
  4. Medisinsk bruk av bioteknologiChevronRight
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Kloning – vi lager kopier

Kloning er å lage kopier av hele organismer, celler eller arvestoff. En samling av kopier med nøyaktig samme arvestoff kalles en klon.

To sauer i fjøs. Foto.
I 1996 ble sauen Dolly verdens første klone av et voksent dyr. Dolly hadde helt like gener som sin mor.

Naturlige kloner

Kloning er en naturlig del av reproduksjonssyklusen hos mange arter. Vannlopper fødes ved at hunnene lager kopier av seg selv gjennom hele sommeren, og planter formerer seg ved utløpere (f.eks. jordbær) og knoller (f.eks. poteter). Dette er ukjønnet formering som gir individer med identisk arvestoff – kloner.

Reproduktiv kloning

Plansje som viser metoden ved kjerneoverføring.
Dolly, en klonet sau.

I 1996 lyktes forskere i Skottland, etter forsøk med 237 egg, å klone en voksen sau. Dolly var det første pattedyret som var en klon (genetisk ”kopi”) av sin biologiske mor. Senere har også andre dyr blitt klonet ved samme metode, men prosessen er teknisk vanskelig: Det oppstår ofte problemer med å få embryoer til å vokse normalt. Av de som utvikler seg til foster dør mange før fødsel eller de blir født med store misdannelser.

Metoden som brukes, kalles kjerneoverføring

Man fjerner kjernen i et ubefruktet egg og setter i stedet inn kjernen fra en vanlig kroppscelle fra det individet som skal klones. Dersom egget utvikler seg som ved en normal befruktning, vil det dele seg gjentatte ganger og danne en blastocyst. Denne kan så settes inn i livmoren til en surrogatmor. Dersom embryoet så utvikler seg "normalt", blir det født en genetisk ”kopi”, en klon, av det individet som cellekjernen opprinnelig tilhørte.

Ikke ekte klon

Siden mitokondriene i eggcella har egne gener, ble ikke Dolly helt identisk med sauen som avga kjernen. Det er ellers ingen ting i veien for at man kan bruke livmor, kroppscelle og egg fra samme individ.

Aktivering av blokkerte gener

Selv om alle kroppsceller inneholder de samme genene og har oppskriften på hele individet, er det bare få gener som er aktive i hver celle. Etter hvert som et foster utvikler seg og celler spesialiserer seg, blir gener inaktive fordi det ikke er bruk for dem lenger. At de ved Roslininstituttet klarte å fjerne blokkeringen fra genene i en kroppscelle var et gjennombrudd for å lykkes i å klone et individ. Det er kun eggcellen og embryocellene fram til åttecellestadiet som er totipotente og har evne til å danne morkake. Derfor er det nødvendig å smelte kroppscellen sammen med en eggcelle for å få dannet et individ.

Embryosplitting

Celleklump. Foto.
Embryo på åttecellestadiet.
Reproduktiv kloning kan også foregå ved at man splitter et embryo på 8-cellestadiet. Hver celle er da totipotent og kan gi opphav til et nytt individ.
Slik embryosplitting brukes en del i avl når man har krysset dyr med spesielt gunstige gener, ved formering av utryddingstruede arter eller når man ønsker identiske forsøksdyr. Slik embryosplitting skjer naturlig når det dannes eneggede tvillinger, trillinger osv.

Terapeutisk kloning

Plansje over terapeutisk og reproduktiv kloning.
Kloning.

Hvis blastocysten brukes som kilde for stamceller til terapeutisk behandling, kalles det terapeutisk kloning (kloning som har til hensikt å helbrede pasienter).
Forskere jobber med å utvikle teknikker for å lage celler, vev og organer som har pasientens eget arvemateriale. Siden man lager mange kopier av celler med pasientens egne gener, kalles dette terapeutisk kloning. Se simulering i høyre marg.

Transplantasjon og avstøting

Ved tradisjonell transplantasjon brukes organer fra en giver (donor). For å hindre avstøting må pasienten bruke medisiner som demper immunforsvaret. Disse medisinene gir bivirkninger og er ikke alltid nok til å hindre avstøting. Det er også lang ventetid på å få et donert organ. Terapeutisk kloning kan derfor gi store gevinster i medisinsk sammenheng fordi man kan lage vev av pasientens egne celler.

Molekylær kloning – kopiering av gener

”Kloning av gener” betyr at man produserer mange identiske kopier av et gen. Ved kloning av et gen blir en DNA-bit som inneholder genet, tatt ut av sin naturlige sammenheng, satt inn i en kunstig DNA-sirkel, kalt vektor, og ført inn i en passende vertsorganisme. Verten formerer seg raskt og sørger for å lage mange kopier av genet. E. coli-bakterien brukes ofte som vert ved molekylær kloning, men gjærceller og encellede alger blir også brukt i flere sammenhenger.

Hvorfor bruke molekylær kloning?

  • Ved å dyrke opp større kulturer av bakterier med et innsatt gen kan man få mange kopier av det ønskede genet. Dette er nødvendig for videre analyser og forskning.
  • I dyrkingstanker med transgene mikroorganismer kan man produsere store mengder proteiner som for eksempel insulin eller veksthormoner. Dette er raskere, billigere og gir renere produkt enn ved de metodene som ble brukt tidligere.
  • Små DNA-fragmenter funnet i kriminalsaker kan også kopieres på denne måten, men det er mer vanlig å bruke PCR-teknikk til dette.

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

  • Gen settes inn i plasmid
    Genspleising.
    Genet for menneskelig insulin blir klipt ut av cellekjerner ved hjelp av restriksjonsenzymer.
  • Det ringformede plasmidet (vektor) som skal brukes til å føre genet inn i en E. coli-bakterie (vertsorganisme), blir klipt opp med samme enzym, slik at endene skal passe sammen når genet limes inn i plasmidet.
  • Et nytt enzym (ligase) brukes til å lime insulingenet inn i plasmidet.
  • Så føres plasmidene sammen med E. coli-bakterier som nokså lett tar opp nye plasmider.
  • Sortering: Ved å bruke plasmider med et gen for antibiotikaresistens kan man vite at de bakteriene som overlever og danner kolonier på et næringsmedium med antibiotika, har tatt opp det nye plasmidet. Når disse bakteriene dyrkes videre, formerer de seg ved vanlig celledeling.
  • Insulingenet er nå klonet, og bakteriekulturen produserer insulin. Produktet blir renset og bearbeidet før det kan gis som medisin til diabetespasienter.
  • Ved andre prosesser kan bakteriofager (virus) være vektorer og gjærceller eller encellede alger (Euglena) være vertsorganismer.
  • Vertsorganismene som brukes, er lett å dyrke i kulturer og formerer seg raskt.
  • DNA-bitene som klones, kan være fra hvilken som helst art, eller de kan være syntetisk laget.
  • Ved å styre vekstmiljøet kan man stimulere til produksjon av proteiner eller til videre formering av vertsorganismen.

Produkter som lages ved molekylær kloning i industriell produksjon

  • alkoholholdige varer
  • organiske kjemikalier
  • medisiner (insulin, veksthormoner, antibiotika mfl.)
  • tilsettingsstoffer i mat

Læringsressurser

Medisinsk bruk av bioteknologi

Hva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

  • SubjectMaterialFagstoff

    Genterapi

    Tilleggsstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    SNP – Gentester

    Tilleggsstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Syntetisk biologi

    Tilleggsstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Tang, tare og alginat – en ressurs for framtiden

    Tilleggsstoff
    AdditionalTilleggstoff
SubjectEmne

Oppgaver og aktiviteter