İnsan Klonlama: Güvenli Yapılabilir Mi?

İlk farklılaşmış hayvan hücresinden başarıyla klonlanmış memeli ‘Dolly’ adında bir koyun oldu. Embriyonik hücreler kullanılarak bir önceki klonlama başarılı olmuş olsa da Dolly’nin benzersiz özelliği, yetişkin bir somatik hücreden klonlanan ilk memeli olması.

Somatik hücre çekirdek transferinin (SCNT, Şekil 1) başarısı, yetişkin hücrelerin farklılaşmasının (bu durumda memeli epitelinden türetilen) hayvan gelişimi için gerekli olan genetik materyalin ger dönüsumu olmayan modifikasyonuna ihtiyac olmadigini kanıtladı.

Dolly altı yaşına kadar yaşadı ve nihayetinde viral kaynaklı bir akciğer tümörüne yenik düştü. 3 Bu ve diğer takip eden başarılara rağmen yetişkin hücreler için SCNT klonlaması hala verimsiz. Klonlar ilk gelişim aşamalarında ve gebelik süresince kayboluyor. Bazı klonlar bir dizi patojenin sonucunda erken ölmektedir. Buna rağmen bazı sağlıklı hayvanlar da doğmuştur. Fakat hala normal olarak gelişemeyen klonlar ile ‘klonlama piyangosu’nu kazananlar arasındaki ayırt edici ana faktörler bilinmiyor.

Düşükler, yeni doğan ölümleri ve doğum sonrası klonlamayla ilişkili hastalıkları kapsayan mekanizmaların, çekirdek transfer teknolojisinin gelişiminden daha az önemsendiği bir gercek. Üreme olmayan klonlama, araştırma ve tedavi için (Kutu 1) kök hücre sağladığından; klonlama sorunlarının sebeplerini anlamak konuyla son derece alakalıdır.

Daha büyük bir endişe ise insan klonlamasının ihtimalini araştıran bazı bilim adamlarına devam eden soruşturmaların olmasıdır (Kutu 1). Bu klonlamayla ilgili güvenlik sorunlarının acil bir konu olarak ele alınması hayati önem taşımaktadır – bütün yapılandırılmış ve ileriye dönük çalışmalar klonlama ve onların önemini belirlemeye neden olan anormalliklerin altında yatan mekanizmaları tanımlamak için gereklidir. Üreme olmayan klonlama, üreme klonlamaya göre daha az etik ikilemler içerir ve bu gelecekte terapötik potansiyele sahip olabilir.

Örneğin kalp ve beyin gibi organlardaki hasar ile bağlantılı hastalıkların teorik olarak, klonlanan embriyonik kök (ES) hücrelerle tedavisi sağlanabilir. Ayrıca klonlanan ES hücreler kullanılarak, homolog birleştirme yoluyla gen kusurları daha kolay bir şekilde onarılabilir. Dolayısıyla hızlı ve güvenli bir şekilde bu teknolojilerin geliştirilmesi, klonların neden başarısız olduğunu anlamada önemlidir.

Bu makalede klonlamanın başarısızlığındaki kanıt düşünülmüş; epigenetik ve genetik etkilere ve bunların klon gelişimi ve fenotip üzerindeki sonuçlarına odaklanılmıştır. Ayrıca bu 4 kompleks süreçlerin altında yatan mekanizmaları anlamaya yardım etmek ve konuları detaylı şekilde incelemek için stratejiler önerilmiştir.

Kanıtları İnceleme

Klon başarısızlığının nedenlerinde iki kanıt vardır: tekrarlanan denemelere rağmen klonlanamamış türler ve klonlamış türler (hepsinin klon başarısızlık oranı yüksek). Zamanla bu tekniklerin gelişmesiyle birçok türün ilk kategoriden ikinci kategoriye katılacağı muhtemeldir. Bununla birlikte bazı türlerin klonlanmasinin başarısızliginda, biyolojik farklılıkları dikkate almak önemlidir.

Henüz Klonlanmış Türlerden Elde Edilen Kanıtlar

SCNT ile klonlanan türlerden elde edilen araştırma verileri denenmiş fakat klonlama başarısızlığının altında yatan mekanizmalarla ilgili önemli kanıt elde edilememiştir. İnsan klonlama çıkarımları göz önüne alındığında insan olmayan primatlardan gelen bilgiler özellikle önemlidir. Rhesus maymunları (hint şebeği) embriyo preimplantasyondan çekirdek kullanılarak klonlanmıştır fakat onların yetişkin hücreleri kullanılarak yapılan klonlama denemeleri başarılı olmamıştır.

Şimdi mitotik iğ organizasyonunun ve birleşiminin, başarılı olarak klonlama yapılan türlerde farklı olduğunu gösteren ikna edici kanıtlar vardır. Özellikle döllenmemiş yumurta enükleasyon sırasında, doğru mitotik iğ organizasyonu için gerekli proteinler (somatik hücre çekirdeği transferinden önce gerekli bir işlem) kromozoma yakınlığı nedeniyle ortadan kayboluyor. Bu veri, klonlanan Rhesus maymunlarındaki zorluk duzeyinin, SCNT’den sonra hücre bölünmeye başladığında, hayati proteinlerin kaybıyla iliskili olabileceğini gösteriyor.

5 Rhesus maymunları gibi, insanların yakın akrabalarından gelen bilgilerin önemli olsa da, bu yeni çalışma, insanlar da dahil olmak üzere diğer primatlarda, klonlama girişimleri yapılırken, benzer sorunlarla yüz yüze gelinebileceğini kanıtlamıyor. Ayrıca enükleasyon sırasında mitotik iğ proteinlerin kaybı primatlar için ortak olan bir sorun olsa bile döllenmemiş yumurtanın içine somatik hücre çekirdeğiyle birlikte iğ ilişkili proteinleri transfer ederek bu sorunun çözülmesi olasıdır. En azından bu çalışma spesifik biyolojik farklılıkların, primatları klonlamada altta yatan başarısızlık nedeni olabileceği olasılığını arttırır.

Köpekler gibi diğer türlerdeki klonlama başarısızlığının altında benzer nedenler görülebilir. Ne olursa olsun klonlama spesifik etkinleştirme teknolojilerin ulaşılabilirliliğine son derece bağlıdır. Buna, kültüre alma, aktivasyon, mikro-işleme ve hatta fizyolojik olarak hassas alıcılara yumurta ve embriyo transfer yöntemleri dahildir. Metodolojideki zorlukları aşmak için, embriyo transfer senkronizasyonu ve gebelik bakım gereksinimleri tavşan, domuz ve at klonlama çalışmalarında önemlidir.

Sıçanların son başarılı klonlaması, bu türde meydana geldiği bilinen, spontan yumurta aktivasyonunun dikkate alındığı bir yöntem değişikliğiyle sonuçlandı. Şimdiye kadar primatlardaki klonlama başarısızlığına rağmen, bazı aşamalarda onların klonlandığına inanıliyor. Bu ihtimal göz önüne alındığında, SCNT’nin başarıyla uygulandığı türlerdeki klon hatalarından elde edilen bilgiler, klonlama sürecinin riskleri ve potansiyel biyolojik etkilerini değerlendirmek için çok önemli olabilir.

 

Şekil 1. Somatik hücre çekirdek transferi prosedürüne genel bakış a. Metafazda tutulan yumurta hücresinden kromozomal materyal kaldırılır. b. Hücre döngüsünün Go fazında tutulan donör hücrenin çekirdeği enükle yumurta hücresine transfer edilir. c. Yeniden yumurta yapay olarak etkinleştirilir ve gelişme başlar. d. Yumurta in vitro veya geçici bir alıcıda blastosit aşamasına gelişir. e. Blastosit son alıcıya yerleştirilir. f. Donör hayvana genetik özdeş olan klon doğar.

 

Klonlanmış Türlerden Elde Edilen Kanıtlar

Tablo 1, klonlanmış türlerde bulunan, temel kusurları bildiren kısa bir özet sunuyor. Birkaç türde bazı hatalar bulunmuştur (örneğin kardiyovasküler ve plasental kusurlar), bunun yanında diğer canlilarda farkli tipte hatalar bildirilmiştir (örneğin obezite fareler ve vücut duvarı hatalı koyun). Bildirilen hata şiddeti de değişmektedir – genelde fare, keçi ve domuz klonlarının kusurları, başarısız koyun ve sığır klonlarından daha az şiddettedir.

Bununla birlikte cok az sayıda çalışma, tam anormal fenotipleri karakterize etmiştir ve bu yüzden bunların göreceli şiddetine karar vermek mümkün değildir. Ruminantlarda Tablo 1’de sunulan özelliklerin bazıları, büyüme ve yetersiz organ patolojileri ile ilişkilendirilen büyük yavru sendromuna (LOS) benzer. Bu sendrom klonlamaya özgü değildir ve embriyo manipülasyonlarıyla ilişkilidir. LOS fenotipinin özelliklerinin bazıları (özellikle aşırı büyüyen vücut duvarı ve kas-iskelet sistemi kusurları) insanlardaki Beckwith-Wiedeman sendromuna benzer, in vitro fertilizasyon (döllenme) ile üretilen çocuklarda sıklığı artar.

Bu başarısız klonlarda bulunan kusurların bazılarının muhtemelen, klonlamadan ziyade embriyo manipülasyonu sonucunda olduğu açıktır. Klonlamaya özgü nedenleri bulmak dikkatli deneysel planlama ve kontrollerin akıllıca kullanımını gerektirir.

Klonlama verimliliği, çekirdek transfer yumurta hücrelerinin toplam sayısının bir yüzdesi olarak canlı yavru sayısının ifadesidir. * Veri özellikle refere edildiği yer dışında birçok çalışmanın birleşmesinden elde edilmiştir. Tavşanlar, atlar, kediler ve fareler de klonlanmıştır, ancak başarısız klonlarda özel fenotipler tarif edilmiştir. Kotiledonlar, anne ve fetüs dokusunun birarada olduğu plasenta üzerindeki lokal bölgelerdir. Hidroallantois, plasentanın allantoik kesesinde aşırı sıvı birikmesidir. || Plasentamegali, normal plasenta boyutunun genişlemesidir. Hipertansiyon, vasküler yapıların genişlemesine neden olan yüksek kan basıncıdır. Hidronefroz, renal pelvisin genişlemesiyle idrar yollarındaki tıkanıklıktır. ** Lenfoid hipoplazisi, eksik veya gelişmemiş lenfoid sistemidir. BDP, safra 9 kanalı yetersizliği (karaciğerde safra kanallarının sayısındaki azalma); BW, vücut ağırlığı; CNS, merkezi sinir sistemi kanserleri; HLS, hemolenfatik sistem (kırmızı ve beyaz kan hücrelerinin üretim ve fonksiyonuna katılan organlar); MPV, yanlış hizalanmış akciğer damarları (akciğerlerde damar ve arterlerde anormal uyumun olduğu bir durum); MS, kas iskelet sistemi; RV, sağ ventrikül.

Birkaç istisna dışında klonlamadaki anormallik raporları, büyük ölçüde hayatta kalan fetüslere odaklanır, çünkü güvenilir ve histolojik değerlendirmeler için gerekli olan taze doku erken aşamalarda başarısız olan klonlarda mevcut değil. Yine de gelişimin erken aşamalarında ortaya çıkan anormallikleri inceleyen birkaç çalışma önemli plasental patoloji anormalliklerini tespit etmiş durumda. Özellikle, bazı başarısız geviş getiren klonlar, yetersiz plasental gelişmeye sahiptir ve spongioblast tabakanın genişlemesi sonucu oluşan plasentamegali, klonlanmış farelerde rapor edilmiştir.

Bu plasental malformasyonların daha kapsamlı karakterizasyonu şüphesiz yüksek fetal kayıplarını anlamamızı sağlar ve tanımlanan diğer fenotiplerin (özellikle kardiyovasküler ve pulmoner lezyonlar), doğrudan genetik olarak indüklenen kusurlar tarafından ortaya çıkmasından ziyade sekonder fenomeni yansıttığını gösterebilir.

Klonlamanın Genetik ve Epigenetik Etkileri

Şimdi, klonlanan memelilerde meydana gelen bazı patoloji türleri hakkında birkaç fikir var fakat epigenetik ve genetik etkilerin bu patolojilerin gelişmesindeki sorumluluğu nedir? Kromozomal anormallikleri gosteren işaretler olmasına rağmen klon başarısızlığında genetik etkilerin kanıtı sınırlıdır.

Bununla birlikte, anormal bir fenotipe sahip klonların doğal çiftleşme ile ürettiği yavrulara, anormalliği aktarmaması gerçeği, uygun olmayan gen ekspresyonunun epigenetik mekanizmalardaki hataların sonucu olduğunun doğrudan kanıtıdır.

Bu mekanizmalar, mitotik hücre bölünmesiyle ortaya çıkan kardeş hücrelerde, DNA'nın veya kromatin yapısının, kalıtsal ancak tersinir modifikasyonlar yoluyla korunmaya devam etmesini sağlayan kalıplara izin verir. Bunlar asetilasyon ve metilasyon gibi mekanizmalar aracılığıyla post-translasyonel protein modifikasyonunu ve DNA metilasyonunu içerir (Daha ileri okuma için kaynak makaleyi inceleyiniz).

Gerçekleri Yorumlama

Bu gözlemlerin yorumlanmasında belirgin karşıt görüşler ortaya çıkmıştır. Bunlar ya insan üreme klonlama çabalarını savunanlara ya da doğadaki tehlikeleri kabul edilemez bulanlara karşı kutuplaşacaktır. Başka bir bakış açısı, insan-üreme olmayan (terapötik) klonlamanın kabul edilebilir ama üreme klonlamanın kabul edilemez olmasıdır. İnsan üreme klonlamasına yönelik herhangi bir girişimin karşısındayız ve böyle bir çalışmayı çevreleyen etik ve ahlaki konuların, bilim camiasının acilen dikkatini çekmesi gerektiğini vurguluyoruz.

Tartışma

İnsan klonlamayı savunanlar, klonlanmış hayvanların 'sağlıklı göründüğünü' ve bildirilen anormalliklerin daha yüksek bir frekansta olsa bile, normal üreme ile karsilastirildiginda benzer oranda olduğu ileri sürmüştür. Bazı çalışmalarda bildirilen başarı oranlarının diğerlerinden çok daha yüksek olduğu ve yetişkinlikte hayatta kalmış klonlar üzerine yapılan birçok araştırmanın rutin tanı yöntemleri tarafından saptanabilen hiçbir anatomik veya fizyolojik anormallik göstermediği kesin olarak görülmüştür.

Ayrıca, anormal yeniden programlama ve değişmiş gen ekspresyon profilleri için bol miktarda kanıt olmasına rağmen, bazı klonlanmış embriyolarda birkaç gen için normal ifade profillerinin tanımlanması tartışılabilir (örneğin, klonlanmış sığır embriyolarında metabolik enzimler laktat dehidrojenaz, sitrat sentezi ve fosfofruktokinaz, Oct4, gp130, TEC-3 ve RNA polimeraz ve domuzda β-aktin GFP). Ayrıca, telomer uzunluğunun yeniden düzenlenmesi ve zigot aşamasından sonra ortaya çıkan X inaktivasyonu gibi bazı epigenetik modifikasyonlardan sorumlu olan genler, bazı klonlanmış hayvanlarda verimli bir şekilde yeniden programlanmıştır.

Görünürde sağlıklı olan ve yetişkinliğe ulaşan klon hayvanlar üretilebilir, fakat tam tersi durumda klonlar genellikle yukarıda açıklanan uç hatalar ile karakterizedir. İnsan klonlama destekçileri, embriyo seçiminde embriyoların taranmasına bağlı olarak sadece ‘güvenlik testi’ni geçenlerin gelişimine izin verilebileceğini savunuyorlar; örneğin, hücreler implantasyon öncesi ve sonrası aşamalarda çıkarılabilir ve imprinting hataları ve gen ekspresyonu için değerlendirilebilir.

Bununla birlikte, potansiyel olumsuz epigenetik etkilerin tümünün bilinmesi gerektiği göz önüne alındığında, güvenilir preimplantasyon seçimi şu anda mümkün değildir. Bunun aksine, preimplantasyon tanı stratejileri bilinen genetik etkileri tarar. Dahası, doğada mozaik olduğu gösterilmiş gelişen embriyolar göz önüne alındığında, embriyolardan alınan tek hücrelerin analizi yanlış olacaktır.

İmplantasyon öncesi genetik tanıda kullanılan embriyo seçimi ile klonun normalliğini garantilemek için kullanılan embriyo seçimi arasındaki farkı vurgulamak önemlidir. Mevcut teknikler ikincisini garanti edemez, dolayısıyla, mevcut tekniklerin, spesifik genetik kusurlar için implantasyon öncesi embriyo analizi dışında, şu anda embriyoların gelişim performansını tahmin etmek için güvenilirlik kapasitesi yoktur.

Sonuç

Diğer memelilerle olan tecrübeler, insanları klonlamaya yönelik herhangi bir girişimin şu anda doğal olarak güvensiz olduğunu gösteriyor. Bilim insanları, sadece bu gerekçelerle, eşit derecede önemli ahlaki ve etik değerleri dikkate almadan insan üreme klonlamasına göz yummamalıdır. Yine de klonlama, hayvansal üretkenlik ve sağlığın iyileştirilmesine katkıda bulunma potansiyeline sahiptir; ayrıca, üreme olmayan insan klonlama stratejilerinin, tedavi edilemeyen hastalıklar için gelecekte tedaviler sağlayabileceği ihtimali bulunmaktadır.

Ancak bu hedef, çekirdek yeniden programlamaya katılan temel moleküler mekanizmaların daha fazla bilinmesiyle ulaşılabilir olacak. Bu mekanizmaların daha iyi anlaşılması, gelişime katılan epigenetik olayların önemine dair anlayışlar sunacak ve çekirdek transfer prosedürlerinin verimliliğini ve başarısını iyileştirmeye yönelik yeni yaklaşımlar sağlayacak.

Çevirisi Yapılan Kısımlardaki Kavramlar

Somatik Hücre Çekirdek Transferi (SCNT). Bu süreçte yetişkin bir hücrenin çekirdeği enükle edilmiş bir hücreye aktarılır; yeniden programlanan oosit aktive edilir ve bu da sonraki gelişimi başlatır.

Epigenetik. Kelimenin tam anlamıyla ‘klasik genetik dışında’; Bu terim DNA dizilimindeki bir değişikliğin neden olmadığı gen ekspresyonundaki kalıtsal değişiklikleri açıklamaktadır.

Go Fazı. Hücre döngüsünün dinlenme fazı.

Enüklesyon. Çekirdeğin çıkarılması.

Blastosit. Sıvı dolu bir boşluk (blastokoel), embriyonun gelişeceği fokal bir hücre kümesi (iç hücre kütlesi) ve periferik trofoblast hücreleri içeren bir preimplantasyon embriyo.

Büyük Yavru Sendromu. Fetal boy ve çeşitli organ patolojileri ile karakterize bir sendrom.

Aşırı Büyüme. Normal kontrollere göre vücut büyüklüğü ve organ boyutundaki artış.

İç hücre kütlesi (ICM). Blastosit içinde, küçük bir grup olan farklılaşmamış hücreleri kapsar.

Morula. Katı bir hücre kümesinden oluşan bir preimplantasyon embriyo.

Plasentamegali. Plasentanın normal boyutunun ötesinde büyümesi.

Spongioblast. Plasentanın en dışındaki yapısal katman.

 

Kaynak
Susan M. Rhind, Jane E. Taylor, Paul A.De Sousa, Tim J. King , Michelle McGarry ve Ian Wilmut. 2003. HUMAN CLONING: CAN IT BE MADE SAFE?. doi:10.1038/nrg1205.

Kapak Görseli 
http://ichef.bbci.co.uk/wwfeatures/976_549/images/live/p0/1k/bp/p01kbp74.jpg