שיבוט
advertisement
מהו שיבוט ? מונח כללי המשמש חוקרים על מנת לתאר תהליכים שונים המשמשים לשיכפול חומר ביולוגי. האים קיימים סוגי שיבוט שונים ? כן ,הסוגים נפוצים ביותר הנם שיבוט בעלי חיים ובני אדם. Cloning • ” - “cloneזהו עותק של משהו. • מושג זה קיים בתחומים רבים. • בגנטיקה – cloneהינו עותק גנטי של יצור חי. • Cloneמתרחש באופן טבעי : רביה אל-מינית בצמחים ובבעלי חיים ירודים. תאומים זהים בבני אדם ובבעלי חייםמפותחים. מהו שיבוט ? שיבוט (באנגלית )cloning :הוא תהליך של ייצור תאים או יצורים חיים (בעלי-חיים ,צמחים וכדומה) ,אשר מבחינה גנטית הם זהים זה לזה " -שבט" של יצורים זהים. הצצה לספור הגנטי של החיים "האם רשאים אנו לנחש ולומר כי סוג אחד ויחיד של סיבים חיים היה ועודנו סיבתם של כל החיים" דארווין 1794 ייחודיות החיים :כושר "שכפול" ו"סדר" • הדנ"א(חומצות גרעין) הוא "מידע"" ,מסר כתוב" • בצופן של כימיקלים . כל אות מיוצגת ע"י כימיקל אחד ב"אלף בית" של שפת הדנ"א ארבע אותיות הקרויות • למען הנוחותC . G .T . A : גוף האדם מכיל בערך • 100ביליון תאים הצצה לספור הגנטי של החיים/ • • • • • • המשך בכל תא יש גרעין בתוך הגרעין יש שני מכלולים של גנום האדם. האחד מהאם השני מהאב. המכלול השלם של גנים אנושיים ארוז בתוך 23 זוגות נפרדים של כרומוזומים. 22ממוספרים +זוג נוסף לאישה שני כרומוזי X לגבר כרומוזום Xוכרומוזום.Y nuclear pore chromatin (DNA) nucleus nucleolus nuclear envelope flagellum rough endoplasmic reticulum cytoplasm intermediate filaments plasma membrane ribosome lysosome microtubules smooth endoplasmic reticulum Golgi complex free ribosome vesicle mitochondrion vesicle microtubules (part of cytoskeleton) mitochondrion chloroplast Golgi complex central vacuole smooth endoplasmic reticulum vesicle cell wall rough endoplasmic reticulum plasma membrane nucleolus nucleus nuclear pore chromatin nuclear envelope intermediate filaments ribosomes free ribosome הצצה לספור הגנטי של החיים/ • המשך הגנום הוא מעין ספר :בו מיליארד מילים 23פרקים אלפי ספורים מפסקאות ממילים, באותיות • • • • • יש בו בכל פרק יש כמה כל ספור בנוי כל פסקה בנויה כל מילה כתובה • • הבסיסים הם: • הגנומים כתובים הקרויים כרומוזומים. הקרויים גנים. הקרויות קודונים, הקרויות בסיסים. -Aאדנין -T ,תימין (צמד) -Gגואנין -C ,ציטוזין(צמד) במילים/קודונים של 3אותיות >…AGG-ACC-GTA-ACT-TGA-ACC (חומצה אמינית -2חומצה אמינית(1 הצצה לספור הגנטי של החיים/ המשך • האותיות כתובות על גבי שרשראות ארוכות של סוכר וזרחה הקרויות מולקולות DNAאליהן נצמדים הבסיסים כמו שלבי סולם. • שליח RNAהיוצא מהגרעין לתא נושא איתו הוראות ליצור שרשרת של חומצות אמיניות (מתוך )20המהווה את "החלבון" היעודי. כל חלק מגופנו מ"שיער" ועד להורמונים עשוי מחלבונים. דגם מבנה דמוי סולם של מולקולת ה DNA כיצד מתרחש שיבוט? .1הפרדת תאים של ביצית מופרית -זמן קצר לאחר שביצית מופרית מתחילה להתחלק לתאים ,מפרידים בין התאים שהתחלקו ומאפשרים לכל אחד מהם להתפתח בנפרד .כך מקבלים שבט של תאים ,של רקמות ואפילו של יצורים שלמים -כולם זהים זה לזה מבחינה גנטית. .2החלפת הגרעין בביצית לא-מופרית -מביצית לא-מופרית מוציאים את המטען הגנטי (הגרעין) ומכניסים לתוכה גרעין של תא-גוף ממקור אחר .אחר-כך גורמים לביצית להתחלק ולהמשיך להתפתח לעובר .מבחינה גנטית העובר זהה למקור של גרעין התא. הגדרה שיבוט הנו העתק גנטי של אורגניזם שנוצר באופן אל-מיני ,ע"י גירוי גרעין של תא מגופו של הורה יחיד להתחלק כאילו היה ביצית מופרית. הואיל והשבט יורש את כל הגנים מהורה יחיד ,הוא זהה מבחינה גנטית לאותו הורה. • השכפול הגנטי נמצא בשימוש שגרתי בתעשיות שונות בתחומי התרופות ותוצרי בעלי-חיים. ,הצמחים • • • • • השיבוט הוא תהליך שבו משכפלים באופן מלאכותי יצור חי מתא גוף של הורה יחיד ( מכאן גם מקור השם -יצירת העתקים עד לקבלת שבט של זהים). בעולם החי קיימת דרך לשכפול של יצור שלם .זוהי דרך הרבייה האל-מינית. רבייה אל-מינית לא קיימת בבעלי חיים עילאיים .למעשה רק במעבדה ניתן לחקות את הרבייה האל-מינית בבעלי חיים עילאיים ולבצע את התהליך הקרוי שיבוט.החוקרים מבצעים זאת בכמה דרכים .אחת מהן היא שיטת איחוי (מיזוג) הגרעינים .בשיטה זו נדרשים שני תאים: תא מבעל חיים תורם ותא ביצה (ביצית) לא מופרית. • שיבוט על ידי העברת הגרעין בשיטה זו מועבר גרעין מתא האב לביצית בשלה מאותו מין שעברה תהליך הוצאת גרעין(.)enucleation הגרעין יכול להיות מתא בוגר או מתא עוברי ,או מתרבית תאים, והתא המקבל יכול להיות סומטי או תא נבט. התרבות בשיטה זו היא למעשה התרבות אל-מינית שיכולה להוביל בטווח הארוך לאובדן יכולת ההסתגלות לסביבה ולאיבוד השונות האנושית. לאחר מספר דורות נשקפת סכנת הצטברות גנים רצסיבים שליליים העלולים להגביר שכיחות מחלות ופגמים מלידה באוכלוסיה. • שיבוט על ידי חלוקת עובר שיטה זו קלה יותר ופחות מורכבת משיבוט ע"י העברת הגרעין וניתן באמצעותה לקבל מספר גדול של צאצאים זהים גנטית ,אולם , הצאצאים אינם זהים להוריהם. • .1 .2 .3 • השלב המקדים הוא טיפול בתאים ע"י הרחקת הגרעין מן הביצית-. (חיוני לצמצום המידע הגנטי שיועבר מן הביצית לוולד העתידי) .את תא התורם שמים בתנאים המביאים אותו למצב של תרדמה -רק במצב זה הביצית יכולה לקלוט אותו. החדרת תא התורם אל הביצית באמצעות העברת זרם חשמלי,הגורם לביצית לבצע את התחלת החלוקה. העברת הביצית אל תוך החצוצרה ( צינור השחלה ). לאחר כשישה ימים של התפתחות בחצוצרה היא כבר עובר ,את העובר מוציאים מן החצוצרה ושותלים ברחם של אם פונדקאית (אחרת). אם כל השלבים בוצעו היטב ,יווצר בתום ההריון העתק מדויק של בעל החיים אשר מגופו נלקח תא התורם. Cloning Dolly שיבוט הכבשה דולי • • • • הכבשה דולי הייתה ציון דרך היסטורי ,מדעי ומהפכני ,בתולדות הביולוגיה של התא וההתפתחות העוברית. מותה צריך להיות סימן אזהרה לכל מי שמעלה בדעתו לשבט בני אדם. דולי נולדה ב 5 -ביולי ,1996אך הדיווח על הלידה ההיסטורית התעכב עד 23בפברואר ,1997עת פורסם בשבועון המדע .Nature לדולי היו שלוש אמהות ואף לא אב אחד: האם תורמת הגרעין והכרומוזומים ,האם תורמת הביצית-נטולת- הגרעין והאם הפונדקאית שברחמה התפתחה דולי-היא האם שהמליטה אותה. • • • • האם הגרעינית ,שתרמה לדולי את עיקר הדנ"א – את הכרומוזומים, הייתה כבשה כבת 6שנים ,מגזע דורסט. בהיותה כבת ארבע שנים נראתה דולי בריאה ומאושרת .ואולם כבר ב 1999החלו עננים קלים להעיב .בבדיקה שערכו החוקרים לתאיה נמצאו סימני הזדקנות מתקדמים. בינואר 2002נתגלתה בדולי דלקת פרקים ,מחלה מוכרת בכבשים, אלא שהיא מופיעה בדרך כלל בכבשים מבוגרות יותר מהגיל בו נתגלתה בדולי – חמש וחצי . לאחר מכן התגלתה בה מחלת ריאות מתקדמת והחוקרים גאלו אותה מייסוריה בדרך הומאנית. • האם דולי הייתה זקנה ? Dolly - 1996 • Clone from an adult sheep cell by Scots researchers under Ian Wilmut • Had only one success in 300 tries. • Dolly grew to maturity, and successfully had a lamb by natural means in 1998. • But Dolly seems to be prematurely old. Dolly, unlike any other mammal that has ever lived, is an identical copy of another adult and has no father. She is a clone, the creation of a group of veterinary researchers. Born in 1997 Died February 2003 at a young age due to lung cancer and crippling arthritis. Most Finn Dorset sheep live to be 11 to 12 years. Dolly was a mother to six lambs Cloning since Dolly • Cloning of this sort has now been done on cattle, pigs and mice also. • The success rate has improved considerably. • Cloning humans begins to show up in science fiction in 1970s. • This is now a realistic possibility. Cloned Animals 1. 2. 3. 4. “Dolly”: the world’s first cloned adult animal “Copycat”: December 22, 2001, the world’s first cloned pet “Idaho Gem”: May 4, 2003, the world’s first cloned race horse “ANDi”: First rhesus monkey cloned by embryo splitting http://www.guardian.co.uk/gall/0,8542,627251,00.html Although several animals sheep, cattle, goats and mice have been cloned, many die before birth or are born with severe abnormalities. This had led to concern that even those animal clones which appear healthy may in fact have underlying genetic abnormalities. Reproduction Two ways to reproduce: Sexual In sexual reproduction a child gets half its genes from its mother (in her egg) and half from its father (in his sperm). Cloning Cloning is an asexual form of reproduction. All the child's genes come from a body cell of a single individual. יצירת תאומים זהים Sexual Reproduction Cloning Reproduction Sexual Reproduction • A progeny gets half its genes from its mother and half from its father. • Combination of genes is a fundamental basis for human variation and diversity. Clonal Reproduction • All of the cloned individual's genes come from the somatic cell of a single individual. • Somatic Cell Nuclear Transfer METHOD SOMATIC CELL NUCLEAR TRANSFER PARTHENOGENESIS שיבוט אדם ??? Cloning (Nuclear Transfer) Mature in laboratory (~24 hrs) Nucleus (genes) removed Cow egg - from ovary Millions of donor cells (with desired genes) from a foetus or adult, growing in culture 7 Days culture in laboratory Transfer to surrogate cows Embryo for transfer to surrogate cow or for freezing for later transfer Fuse cells with electric current (electrofusion) New (cloned) 1 cell embryo (with desired genes) Offspring in 9 months Multiple, genetically identical cloned calves from an elite cow or bull שיבוט בעלי חיים החדשות האחרונות • 20.4.2005ותודה על הדגים (המשובטים) • 16.4.2005שובט סוס מירוץ עתיר פרסים * זהו השיבוט השני של סוס • 15.3.2005שיטות שיבוט חדשות • 25.12.2004חתולה משובטת ראשונה נמכרה בארה"ב • 3.11.2004שובטו החרקים הראשונים • 50 27.7.2004אלף דולר והחתול הביתי משובט • 7.6.2004טובים השלושה -חוקרים אמריקנים ויפאנים דיווחו על שיבוט של שור משובט • 3.5.2004בארה"ב מציעים לשבט את החתול הביתי תמורת 50,000 דולר • 23.4.2004תקדים מדעי :עכברה ביפאן נולדה ל 2-אמהות ללא אב • 26.1.2004גן חיות שהצליח לשבט בע"ח בסכנת הכחדה מראה אותו לציבור • • • • • • • • • • 27.12.2003אייל ארוך-זנב הצטרף לרשימת המשובטים 3.11.2003רשות המזון והתרופות בארה"ב ( :)FDAמזון מחיות משוכפלות בטוח לאכילה 30.9.2003פוענח הגנום של הכלב 28.9.2003שוכפל עכבר שיכול לסייע בריפוי פרקינסון 12.8.2003ביפן מנסים להחזיר את הממותה 31.5.2003מדענים אמריקאים :שיבטנו פרד 13.4.2003מדענים הצליחו לשבט זן פראי של בקר הנמצא בסכנת הכחדה 27.3.2003לחפור במאדים כדי לחפש חיים 27.3.2003אלן קולמן ,ממפתחי הכבשה דולי יגיע לביוטק 2003 שבוע הביוטכנולוגיה במאי 15.2.2003אתר הבי,.בי.סי -דולי ,הכבשה המשובטת ,נפטרה ממחלת ריאות קשה • • • • • • • • • • • • 12.2.2003מדענים רוסיים :הצלחנו לאתר שרידי ממותה ,שניתן להפיק שיבוט מהתאים שלה 9.2.2003מסתורין אופף את מותה של הכבשה המשובטת מאוסטרליה 1.2.2003הודו מבקשת מאיראן צ'יטות לשיבוט 28.1.2003פרות מהונדסות נותנות יותר חלב 23.1.2003החוקרים מתקשים להאמין :המקלונאים איבדו את כנפיהם והצמיחו אותן מחדש 22.1.2003החתולה המשובטת לא דומה למקור * הסביבה חשובה לפחות כמו התורשה 29.9.2002הכלב – בעל החיים הבא שהגנום שלו ימופה 29.8.2002חזיר משובט ,זה כשר? 18.8.2002הפרות ייצרו "תרופות" לנשק ביולוגי 1.4.2002הארנבות מצטרפות לגן החיות המשובט 27.3.2002ויכוח על טכנולוגית ייצור התרופות בחלב בעלי חיים 18.2.2002מדענים מטקסס שיבטו חתולה • • • • • • • • • • • • • 9.2.2002באחרונה הצליחו חוקרים להפיק תאי גזע מעוברים של קופים משוכפלים 31.1.2002חוקרים בארה"ב טוענים שיצרו איבר דמוי כליה מתאי פרה משובטים 5.1.2002הכבשה דולי לקתה בדלקת פרקים 26.11.2001ההיסטוריה של השיבוט :הראשונה היתה צפרדע 3.10.2000סוף שיבוט 1.11.2001כל מה שרציתם לדעת על שכפולי פרות 1.10.2000להתראות דולי ,שלום ביל גייטס 13 24.9.2000ביקור בדיר של דולי 28.4.2000בעל חיים עם תאים צעירים נוצר בתהליך שיבוט 15.3.2000בארה"ב נולדו 5חזירים משוכפלים 27.2.2000הכבשה "דולי" רשומה עתה כפטנט 24.11.1999אחרי דולי הכבשה בא דוגי העכבר ,המיטיב לזכור וללמוד מבני מינו 1.1.1998מדענים בריטים הצליחו לשכפל כבשה מתא של כבשה בוגרת שיבוט בני אדם החדשות האחרונות • • • • • • • • • 7.5.2004מומחה השיבוט האיטלקי אנטינורי :שלושה תינוקות משובטים נולדו 9.4.2004הפוליטיקה של השיבוט 8.3.2004נוה הופתע מעמדת משרדו בעניין שיבוט עוברים 2.3.2004וועדת המדע העבירה לקריאה שניה ושלישית את חוק איסור השיבוט * חשש להכנסת 'עז' 14.2.2004השאלות האתיות העולות מהצלחת השיבוט בדרום קוריאה 14.2.2004שיבוט מוצלח ראשון של עוברי אדם (עדכון) 14.2.2004בדרך לשיבוט אנושי -מהכבשה דולי עד לשיבוט עוברים 5.2.2004נכשל ניסיון השתלת עובר משובט ברחם אשה 13.1.2004שמונה חברים השתתפו וועדת המדע הפכה את ההחלטה בנושא השיבוט • • • • • • • • • • 12.1.2004הוגשה הסתייגות להצעת חוק איסור התערבות גנטית * יוגבל שוב לחמש שנים 8.1.2004יו"ר ועדת המדע הצביעה לבדה :החוק האוסר על שיבוט יהפוך קבוע (עדכון) 30.12.2003דיון דחוף מחר בוועדת המדע לקראת העברת החוק להארכת איסור השיבוט לקריאה שניה ושליש 25.12.2003שיבוט :חוקרים גידלו עובר-אדם בעל 16תאים 24.11.2003פג תוקפו של החוק האוסר שיבוט בני אדם בישראל * יו"ר ועדת המדע מתנגדת לשיבוט כליל 10.11.2003האו"ם עצר איסור על שיבוט אנושי 3.11.2003קריאה לעריכת מחקרים לשיפור טכניקות השיבוט 30.4.2003סיינס :למרות הכל עדיין אי אפשר לשבט אדם 25.3.2003קלונאייד הציגה בברזיל תמונה של "תינוק משובט" * מבטיחה להציג בדיקות DNA 19.3.2003הרצאתה של בריז'יט בואסלייה ,הטוענת לשיבוטים אנושיים ביום ה' אם לא יפלו טילים • • • • • • • • • • 12.1.2004הוגשה הסתייגות להצעת חוק איסור התערבות גנטית * יוגבל שוב לחמש שנים 8.1.2004יו"ר ועדת המדע הצביעה לבדה :החוק האוסר על שיבוט יהפוך קבוע (עדכון) 30.12.2003דיון דחוף מחר בוועדת המדע לקראת העברת החוק להארכת איסור השיבוט לקריאה שניה ושליש 25.12.2003שיבוט :חוקרים גידלו עובר-אדם בעל 16תאים 24.11.2003פג תוקפו של החוק האוסר שיבוט בני אדם בישראל * יו"ר ועדת המדע מתנגדת לשיבוט כליל 10.11.2003האו"ם עצר איסור על שיבוט אנושי 3.11.2003קריאה לעריכת מחקרים לשיפור טכניקות השיבוט 30.4.2003סיינס :למרות הכל עדיין אי אפשר לשבט אדם 25.3.2003קלונאייד הציגה בברזיל תמונה של "תינוק משובט" * מבטיחה להציג בדיקות DNA 19.3.2003הרצאתה של בריז'יט בואסלייה ,הטוענת לשיבוטים אנושיים ביום ה' אם לא יפלו טילים • • • • • • • • • • • " 17.3.2003זוגות ישראלים ופלסטינים רוצים לשבט ילדיהם" 30.1.2003קלונאייד :התינוקת המשובטת הראשונה הוברחה לשראל 13.1.2003חברת "קלונאייד" תאלץ לחשוף את התינוקת המשובטת 7.1.2003שיבוט התינוקות :ייתכן שמדובר בתרמית 5.1.2003תנועת הראלים :תינוקת משובטת נוספת נולדה .הפעם לזוג לסביות מהולנד 30.12.2002אנשי כת הראלים טוענים כי נולדה התינוקת המשובטת הראשונה .המדענים ספקנים (עדכון) 13.10.2002יוצר הכבשה דולי מתכנן לשבט בן אדם 27.9.2002ועדת האו"ם לשיבוט אנושי לא הגיעו להסכמה על טיוטה שתאסור השיבוט 11.9.2002טיעון נוסף נגד שיבוט אנושי :פגמים גנטיים יהיו בלתי נמנעים 25.7.2002דרום קוריאה :אישה נושאת ברחמה עובר משובט 16.2.2002חלק חילוף או ילד אהוב? • • • • • • • • • • • • • • 13.2.2002מדען אמריקאי :אשבט אדם עוד השנה 5.12.2001שיבוט בני אדם -אין סיבה שזה לא יצליח ,מסכימים המומחים ,אבל יש המון סיבות שזה יי 8.8.2001מדענים שוללים שיבוט אנושי 3.8.2001הקונגרס האמריקאי החליט לאסור שכפול גנטי 16.5.2001ילדים (משובטים) זה שמחה 6.5.2001כך נולד תינוק עם שלושה הורים ביולוגיים 25.4.2001הצעת חוק ראשונה לאיסור שיבוט בני אדם בארה"ב 17.3.2001אני ואני נשנה את העולם 12.3.2001פרשת אבי בן אברהם והתינוק המשובט הישראלי שלא היה 11.3.2001כ 97 -אחוזים מהניסיונות מסתיימים בכישלון 24.1.2001אושר סופית חוק המתיר שיבוט אנושי בבריטניה 16.10.2000קבוצה דתית מבקשת לשבט תינוקת מתה 10.10.2000שיבוט גנטי חדש -אדם חזיר 29.5.2000שכפול גנטי יאפשר ל 2גברים להוליד ילד משותף How do stem cells work? Everything you wanted to know about cloning but were afraid to ask… Q: So what is cloning? A: v. clon·ing • To make multiple identical copies of (a DNA sequence). • To create or propagate (an organism) from a clone cell: clone a sheep. • To reproduce or propagate asexually: clone a plant variety. • To produce a copy of; imitate closely: Q: What is a stem cell? A: Stem cells have two important characteristics that distinguish them from other types of cells: 1. They are unspecialized cells that renew themselves for long periods through cell division. 2. Under certain conditions, they can be induced to become cells with special functions such as the beating cells of heart muscle or insulin-producing cells of the pancreas. The The Truth Truth Surrounding Surrounding the the Cloning Cloning Debate Debate • Some opinions and testimonials… “I love stem cells. They saved my life. If it weren’t for them I probably wouldn’t be here today. … I discovered the other day that I like playing basketball. I never played basketball because I have always been to disabled to play it and to have fun” Keone Penn, was diagnosed with Sickle Cell disease at 6 months old and was given 5 years to live - he is now 17. • “She made preparations for dying, such as a will and signing of power of attorney…physicians turned to a FDA approved procedure that had been successful with sick children, but was not tested in adult clinical trials. They decided to give Serls the marrow taken from a baby’s umbilical cord…In the year 2003, 8 years after cancer attacked her, she can call herself a survivor.” As told to Renee Twombly by Gayle Serls, an Acute Lymphoblastic Leukemia patient diagnosed in 1995 who was told there was no more hope because a matched bone marrow donor could not be found. That was almost 8 years ago. • “In a major breakthrough for curing Parkinson’s Disease, stem cells were modified to successfully replace the degenerated and damaged nerve cells of the patient’s brainstem…The successful replacement of afflicted brain cells is now seen as the ‘first and only’ curative method for patients with Parkinson’s” M.J. Fox Parkinson’s Foundation • “The promise of stem cells in the prevention and treatment of many diseases, including cancer, is so immense that it would be irresponsible for research on this technology to be marginalized…We should never lose sight of the tremendous life saving possibilities of this technology.” Dr. J. Brown, President Elect of American Society of Clinical Oncology Alfred Pechisker, Kevin She, Jina Song, Jill Williamson, Brian Wong So how does everyone else feel? What is the potential of therapeutic cloning? CNN/Time poll • The has been mixed literature surrounding the ability of bone marrow- or tissue-derived stem cells to differentiate into target cells • Embryonic stem cell research would allow for a better understanding of the fundamental regulation of differentiation • Both Britain and the United States have recently announced legislation permitting medical research with stem cells that have been removed from human embryos. • Strict policies, regulations and guidelines would prevent any embryos from developing in human Governments are AGAINST human cloning CNN/Time poll The public is AGAINST all human cloning Not okay for an infertile couple to have a child using cloning Not be acceptable if used to save the life of a person being cloned "Like most Americans, I believe human cloning is deeply troubling, and I strongly support efforts by Congress to ban all human cloning," George Bush Not justified if it were to produce vital organs used to save the lives of others 65% • The US House of Representatives has passed a bill that would ban human cloning. • The International Convention Against the Reproductive Cloning of Human Beings, set up by the United Nations, supports a “global and comprehensive ban on human cloning, regardless of the purpose for which the human clone is produced.” 70% 75% 80% 85% Percentage CNN/Time poll Undifferentiated human embryonic stem cells Photo courtesy of the University of Wisconsin-Madison Stem cells which have differentiated into (A) brain cells and (B) heart cells, as highlighted by the specific green color. Images from article published in Science Magazine • Every major religious organization has made public statements abhorring human cloning. • Pope John Paul has condemned the cloning of human embryos and called on scientists to respect the dignity of human beings. • The Pope pointed scientists toward adult stem cells as the acceptable route for research in this field. Why Clone ? Organ Harvesting • The ability to create individuals with nearidentical genetics would allow for easier organ transplantation • This is fraught with perils as killing someone is illegal and organ removal greatly weakens the donor • Cloning is horribly inefficient as it is quite difficult to even create a clone let alone waiting for one to develop to an appropriate age for adult organ transplantation Embryonic vs. Adult Stem Cells • Only embryonically harvested stem cells are created through cloning • The conversion of adult cells into cells with stem cell like features does not require cloning • All that is required to create adult stem cells is extraction of cells and treatment with media to stimulate differentiated cells to undifferentiate and adopt a stem cell like phenotype Disease Treatment • • • • • • • • • • • • Brain tumours Ovarian cancer Solid tumours Multiple myeloma Breast cancer Non-Hodgkin’s lymphoma Multiple sclerosis Systemic lupus Rheumatoid arthritis Anaemia Stroke Immuno-deficiency. Therapeutic Cloning At this time there are no practical roles for • cloning in therapeutics Organ harvesting is unethical and suffers • from both inefficiency and a long gestation period Stem cell transplantation while a viable • therapy has been shown to be effective using adult stem cells removing the need to use cloning to produce embryonic stem cells בסרט "פארק היורה" ע"פ ספרו של מיייקל קריקטון מועלת האפשרות כי בשיטות ההנדסה הגנטית מתורגם המידע הגנטי במולקולות דנ"א של דינוזאורים לכדי דינוזאורים חיים. האם ייתכן ? • • • בסרט מופק דנ"א של דינוזאור מדם שהיה כלוא בחרק מציצה. חרק זה היה כלוא בתוך שרף עצים שהפך לענבר. עם השנים נשתמר ביחד עם החרק גם החומר התורשתי. • • • אם אכן קיים חומר תורשתי שנשתמר עם השנים ,אין יודעים בעצם למי הוא שייך. כיום אין בידי אף חוקר רצף שלם של דנ"א של דינוזאור. אם זאת ,בהנחה שניתן להפיק רצף שלם של דנ"א ממאובן או מעצמות עתיקות , תאורטית : קיימת אפשרות ליצור דינוזאור חי Some issues with human cloning • • • • Control Instrumental use of other humans Risk Psychological and social impacts Control • Running against the evolutionary need to maintain a basic level of genetic diversity • It is an intentional act of controlling the genetic composition of a person. Instrumental Use • The person cloned would not be created for their own benefit but someone else's. This is an instrumental way of using another human, as a means to someone else's ends. Risks (1) • Mixed success • It took 277 attempts and 29 implantations to produce one health Dolly. The success is <3%. • Problems during pregnancy, serious abnormalities and defects after birth (developmental delays, liver diseases, lung problems, heart defects, neurological disorders, malfunctioning immune systems and increase in size of offspring) are found in animal cloning. Pre-implantation Genetic Diagnosis and Selection (PDS) Unlike germline engineering which changes the genes in • undesired (e.g unhealthy) embryos, PDS selects the desired (e.g. healthy) embryos for implantation in the mother. Can help to prevent genetic diseases • Risks (2) Examples • • • • • • Recent experiments in Japan showed that 10/12 cloned mice died early, with damage in immune system, pneumonia or liver failure, spontaneous abortions, abnormal births and shorter lifespan, compared with 1/7 deaths with normally mated mice. Deaths in pregnancy and soon after birth with cloned sheep and cattle. Three cows cloned at California State University at Chico were born healthy but were dead after one month. Australia’s cloned claves were of exceptional large size in the uterus of mother French researchers in Lancet report cow cloned from ear cells had lethal blood and heart defects. Right chamber of clone's heart abnormal and red and white blood cell numbers fell after birth. Cloned pigs in USA have no early deaths and show better health than cloned sheep or cattle. Risks (3) • Results inconsistent: cloning seems to make some animals “younger” and some “older” as indicated by telomere length. – Dolly has shorter telomere length, died early and developed arthritis – No signs of arthritis in sheep up to 4 years old in another study – Cloned cattle in USA are reported healthy at a similar age Risks (4) • Two laboratories produced mice clones from embryonic stem cells. The mice clones showed subtle differences in their genetic make-up. Something was going wrong in the regulatory process that controls whether certain genes are switched on or off in the cells used for cloning Physiological and Social Impacts • Psychological impact on the cloned person • How should he/she view his/her relationship with the one with the same genetic makeup as his/hers? – New category of biological relationship: his/her clone. • “Enhancement” scenario?? • Cloning without consent?? Cloning – the fears What is Biodiversity • Three types of Biodiversity – habitat diversity, genetic diversity, and species diversity • Of these Genetic Diversity is at risk through Cloning • Why is Genetic Diversity So Important? – Conveys the small differences between members of a species that promote the survival and continued improvement of the species as a whole – Darwinian Evolution GENETIC DEFECTS: •DOLLY-SHORTENED TELOMERES •HEART DEFECTS IN PIGS •OBESITY IN CLONED MICE •GIGANTISM IN CLONED SHEEP AND CATTLE •PLACENTA OF 4X NORMAL SIZE IN MICE •DEVELOPMENTAL DIFFICULTIES IN , LUNG PROBLEMS, AND MALFUNCTIONING IMMUNE SYSTEMS IN CLONED COWS, SHEEP AND PIGS Genetic Biodiversity • Why should humans worry about diversity? – Many traits are being linked to genetics which were previously though to be unrelated including anger, intelligence and obesity. –Diversity allows our species to flourish •Exceptional individuals such as Einstein DeVinci have greatly molded the advancement of human society. –Genetic Diversity is essential to disease resistance (survival of the species) •AIDS, Plague (CCR5) Examples of Diversity Problems • The problems caused by a loss in genetic biodiversity are real. •Bananas –Worldwide crops are threatened by a fungal pathogen –This is dues to the clonal nature in which banana crops grow •Cloned Trees –Some trees are more resistant than others to certain diseases. Forest companies have to ensure that a wide enough variety of clones is used to repopulate a forest to prevent potential disaster Other Genetic Diversity Problems • Other genetic problems could arise in a clonal society, similar to those observed in inbreeding • Clones of clones could pick up mutations through each passage. – Mutations in haplosufficient genes – Mutations in haploinsufficient genes • היבטים דתיים הגישה לשיבוט שונה בין הדתות העיקריות השונות. • הכנסייה הקתולית מתנגדת לשיבוט מכיוון שהוא עומד בניגוד לחוקי המוסר ולערכי קדושת הנישואין והלידה . • האסלאם טוען כי תהליך השיבוט מפריד בין תהליך ההתרבות והיחסים בין בני-אדם ומוסד הנישואין. • על פי הבודהיזם יגרום תהליך השכפול לקושי בירושת ה"קרמה" (הגורל) ויקשה על תהליך גלגול הנשמות. • היהדות טוענת כי שום דבר לא יוכל לעצור את הקדמה ,וכי כל דבר אשר נועד לתיקון ,שיכפול ושכלול מותר ,ולעיתים במקרה של ריפוי ,אף חובה ליישמו. אך אין מה למהר ולאפשר בשלב הראשון את התפתחות הנושא במקומות אחרים. • ההיבט החוקי בינואר 1998נחתם הסכם בינלאומי בתחום זה האומר כי : " כל התערבות המבקשת ליצור אנשים הזהים גנטית זה לזה ,חיים או מתים ,אסורה ". על הסכם זה חתמו 13מדינות החברות במועצה האירופית אליהם הצטרפו אוסטרליה ,ארצות-הברית ,קנדה ויפן. • בישראל אחד החוקים הראשונים שחקקה הכנסת בשנת 1999הוא חוק איסור התערבות גנטית ( שיבוט אדם ושינוי גנטי בתאי רבייה ). סעיף ההגדרות קובע מהו שיבוט של אדם .וכך הוא קובע: " שיבוט אדם" – יצירה של אדם שלם ,הזהה מבחינה גנטית כרומוזומלית באופן מוחלט לאחר ,אדם או עובר ,חי או מת."... • לכאורה אין כל מניעה על פי חוק זה לשכפל תאי אדם מסוימים. לדוגמא לשכפל תאים גנטיים לשם יצירת איברים להשתלה. • היבטים אתיים וחברתיים שיכפול בני אדם מחייב ניסויים ניכרים בבני אדם .עובדה זו מעלה חששות מפני תקלות אפשריות במהלך הניסויים העלולות לגרום סבל אנושי רב ושינויים חברתיים עצומים שלא ניתן להעריך את השפעתם בשלב זה. הטיעונים נגד שיבוט בבני אדם כוללים התנגדות להתערבות משמעותית בבריאה או בטבע על ידי האדם ומחקר בנושא זה יכול לגרום למניפולציה בבני האדם ולהתייחסות אליהם כאל נושא למחקר. השכפול מהווה פגיעה בקדושת החיים וכן פוגע בזהות האישית הייחודית .השיבוט עלול לגרום לאובדן המסגרת המשפחתית המקובלת ולפגוע במעמד ההורות מחד ומאידך גיסא ,מתעורר חשד להתערבות ההורים בבחירת מין הילוד ,תכונות אופי, ותכונות חיצוניות. כמו כן עולה שאלת מעמדו החוקי של אדם משוכפל והחשש לפגיעה אפשרית במעמדו בשל ציפיות החברה להתנהגות זהה לדגם שממנו נוצר .בנוסף ייתכן אובדן גבולות מוסריים קיימים ,והתעוררות – " איגניקה" – שיפור המין האנושי באמצעות הטכנולוגיה והחשש לניצול הידע על ידי שליטים מסוכנים . המצדדים בהתפתחות שיכפול גנטי טוענים שאין להגביל את חופש המחקר המדעי וכן שלא ניתן להגביל חופש זה .כמו כן פוריות האדם היא עניין אישי ועליה להישאר כזאת. ותודה על הדגים (המשובטים) • האגודה הישראלית לאימונולוגיה העניקה אות הערכה לפרופ' רמי אבטליון מאוניברסיטת בר- אילן בתוך שנתיים שלוש ,ישמש הסייח כסוס הרבעה בתוך שנתיים שלוש ,ישמש הסייח כסוס הרבעה להתראות דולי ,שלום ביל גייטס 13 הודעתו של משרד הבריאות הבריטי בשבוע שעבר כי הוא ממליץ להתיר שיבוט עוברים אנושיים עוררה תגובות מבוהלות .האם זו קידמה שאין להתכחש לה או שימוש לרעה בהצלחות חקר הטבע? האם אנחנו באמת עומדים עכשיו בפני עולם חדש ואמיץ שבו בעלי יכולת ישכפלו את עצמם ויזכו כך לחיי מדולי הכבשה עד בני-האדם האם קראתם את הספר הבדיוני עולם חדש מופלא (א' האקסלי ,הוצאת זמורה-ביתן - ?)1985 ,אם לא, מומלץ לקרוא אותו! האקסלי מתאר חברה אנושית, שחבריה אינם יכולים להתרבות באמצעות הולדת ילדים .כדי להתרבות ,השלטון מפעיל "קו ייצור" של עוברים בעלי תכונות ספציפיות ,וכל עובר משויך למעמד מסוים :בני המעמד העליון" ,אנשי אלפא- פלוס" ,הם אינטליגנטיים במיוחד; "אנשי ביתא" חכמים פחות; אחריהם "אנשי גמא" ,...וכך הלאה עד לנחותים ביותר " -אנשי אפסילון" נמוכי הקומה והמפגרים בשכלם. לכל מעמד יש תפקידים מוגדרים ,בהתאם לתכונות הגופניות של החברים בו וליכולות השכליות שלהם. החברה כולה נשלטת באמצעות סמים כימיים ובאמצעות מסרים ,המוחדרים למוח בזמן השינה וגורמים לכל האנשים תחושות של שביעות רצון מההשתייכות למעמדם ומהתפקידים ,שהם ממלאים בחברה. אמנם האקסלי כתב את ספרו בשנת ,1931שנים רבות לפני שטכנולוגיית ההנדסה הגנטית פותחה והפכה לכלי מחקר זמין ,המאפשר לברור תכונות רצויות ,אך במובן מסוים הוא חזה את האפשרות לשבט בני-אדם בעלי תכונות רצויות. Advantages of Cloning With an adult plant or animal, the breeder • knows what its traits are; this is not the case with fetal cell cloning. Cloning allows making a genetically • identical copy of the desired plant or animal. Concerns re/ Cloning The success rate from adult animal cells is still rather low. This would be unacceptable for cloning humans in most societies. The evidence suggests that the clones which survive are still not right. The genetic program has probably not been completely reset. We still don’t understand what we are doing in cloning from adult cells. • • • • • Cloning: Dolly and beyond A. Student University of Pennsylvania April 10, 2000 What was Dolly? In 1997 Dolly the sheep became the first • vertebrate cloned from the cell of an adult animal. Not only was this a remarkable scientific breakthrough but it immediately gained interest and concern from around the world on the future of cloning technology as it would effect humans. Topics of Discussion What is cloning? Methods of cloning Dolly in detail Dolly’s probability Today’s legality The future of cloning Ethical final questions • • • • • • • What is cloning? Reproductive cloning- The entire animal is produced • from a single cell by asexual reproduction. This would allow for the creation of a human being who is genetically identical to another. Therapeutic cloning- Broader use of the term • “cloning.” Does not create a new genetically identical individual. Research includes therapy for human mitochondria disease and others that could replace damaged or diseased tissues without the risk of rejecting another’s tissue. Could create new skin tissue for burn patients. Other types of cloning Multiple copies of genes or gene fragments, repeating nucleotide sequences Single cell organisms, like bacteria and fungi. This includes fermentation processes for production of bread, beer, and wine. Entire plant asexual replication Natural cloning occurs in sexual reproduction, when the embryo splits in two to produce twins. – – – – Methods of cloning Embryo splitting- Artificially splitting a single – embryo at a very early stage of development. In the natural process this would create twins. However, because this is done at an early stage and there are usually less than eight cells you can only make a few clones. Both the nuclear genes and mitochondria genes would be identical. Methods of cloning Nuclear replacement- Genetic material – (nucleus from embryonic, fetal, or adult cell) is removed and placed into an unfertilized egg or embryo, whose nucleus has been removed. In this case the nuclear genes remain the same but the mitochondria DNA would be different. This has the potential to create the clone of an adult organism as well as many clones at once. Dolly in detail Dolly was cloned using the nuclear replacement method. – Again the nucleus with chromosome sets is fused with an unfertilized egg whose nucleus has been removed. Motivating factor was that it could help to improve certain – qualities in livestock. Dolly was not the first sheep to be created from nuclear – replacement. Two genetically identical sheep, Megan and Morag were born in 1996 using the technique. The difference was that Dolly was derived from an adult sheep, and Megan and Morag were from a sheep embryo. Dolly’s probability Cells taken from a six-year-old Finnish Dorset ewe and cultured in a lab. 277 cells then fused with 277 unfertilized eggs (each with the nucleus removed) 29 viable reconstructed eggs survived and were implanted in surrogate Blackface ewes. 1 gave birth to Dolly 0.361% chance at onset, 3.4482% once implanted. In nature between 33-50% of fertilized eggs develop. – – – – – Today’s Legality In Great Britain, clones are allowed to be made – and born. Cloning does require a license, and scientists must follow strict guidelines. 1990 Human Fertilization and Embryology Act – allows research on embryos for up to fourteen days. Most laws state that any embryo that has been – researched upon cannot be then placed into a uterus. Today’s Legality 1997 House bill prohibited use of federal – money for experimentation with cell transfer technology to produce an embryo that is a human clone. Federal rules prohibit federal funding for embryo research. The bill allowed for continuation of federal research on plant and animal cloning. It did not affect research at biotech companies or academic institutions, which don't receive federal funding. The future of cloning Research could give insight to origins of cancer – and other cellular processes such as aging. Techniques could be used with nerve cells that do – not regularly reproduce. Could possibly help Alzheimer or Parkinson’s sufferers. Nuclear replacement could help those with diseases – that are inherited from mitochondria. The nucleus is removed from the diseased cell and placed into one with healthy mitochondria. Ethical final questions Are human clones individuals? Do clones have parents? Who are they? The cell donor? Nucleus donor? Surrogate? How old is a clone? Go by age of DNA or age of tissues? Do the benefits of cloning outweigh possible number of trials (possibly failed ones) that would have to occur with human embryos? Is it ok to clone for outstanding individuals physically or mentally? For experiments? – – – – – 1. Introduction 2. Table of Content 3. What is cloning? 4. Reproduction 5. Sexual / Cloning Reproduction 6. Sheet cloning 7. Human Cloning: The Future of Mankind 8. The Future of Cloning 9. Animal Cloning 10. Dolly 11. Cartoon 12. Links 13. Thank You Human cloning technology is expected to result in several miraculous medical breakthroughs. We may be able to cure cancer if cloning leads to a better understanding of cell differentiation. Theories exist about how cloning may lead to a cure for heart attacks, a revolution in cosmetic surgery, organs for organ transplantation, and predictions abound about how cloning technology will save thousands of lives. The ability to reprogram a cell's DNA may be one of the most significant biological achievements of the 20th Century. Whether cloning and its related areas of genetic engineering, embryology and animal health deliver clones, disease cures or something not yet imagined. Conservationists want to utilize cloning to propagate endangered species. Pet owners may want to clone a favorite pet for themselves or their children to enjoy. Reproductive Cloning: Methods Extract nucleus (including nuclear DNA) from adult cell using needle Artificially introduce DNA into an egg cell without a nucleus of the same species Treat fused egg with chemicals or an electrical current to stimulate development When the fused embryo is large enough, transplant into a surrogate mother of the same species for development .1 .2 .3 .4 http://www.columbia.edu/cu/opg/images/dna.jpg Reproductive Cloning: Drawbacks • DNA must not be significantly damaged during implantation process • Many nuclear transfers needed for small number of successful growths (1/276 for Dolly & 1/191 for Copycat) • Clones are often born with birth defects or predisposition to disease http://the.honoluluadvertiser.com/dailypix/2001/Mar/29/ln11a_b.jpg Reproductive Cloning: Challenges As an embryo grows, cells move from an undifferentiated to a differentiated state DNA extracted from adult cells is terminally differentiated We must get DNA from adult cells to “revert” to undifferentiated state to form the new clone! Altered expression state of genes from adult DNA may be causing the high number of cloning failures 2002 WI study showed 4% of genes in cloned mouse liver and placenta function abnormally • • • • • Are these really clones? Mitochondrial DNA Selective X inactivation Nature versus nuture Random Mutation Lysogenic virus infection http://www.guardian.co.uk/gall/0,8542,627251,00.html • • • • • Could we bring back extinct species? What about a surrogate for embryo transplantation? • Where do we get the DNA from? • How do we fix DNA that has been damaged? • http://www.aoqz76.dsl.pipex.com/Web%20Page%20Components/Wallpaper/Movies/Jurassic%20Park.jpg Things to Watch For Where do they get the DNA? Do they have a donor nucleus or an acceptor annucleated egg cell? What template do they use to “fix” breaks in the dinosaur DNA? How do they physically manipulate the DNA? Do they have any failures in the cloning process? If so, what and where are they? • • • • • Human Cloning November 2001, ACT announces they have produced the first cloned human embryos Implanted skin cell DNA into a nucleated human egg Stimulated division with Ionomycin 3 of 8 eggs actually began dividing 1 of 8 divided until it was stopped at 6 cell stage • • • • • Types of Cloning Recombinant DNA/ DNA cloning: Transfer • of DNA from one organism into an autonomously replicating piece of DNA (i.e. plasmid) in another organism Reproductive cloning: Somatic cell nuclear • transfer Therapeutic cloning: Embryonic cloning to • produce stem cells used in research רפואה גנטית מהעולם הבדיוני לעולם המציאות • • • • מהפיכה בטכנולוגיות הריפוי על בסיס מחקרים בתחום הגנטיקה שתאפשר גילוי מוקדם ותיקון של מחלות תורשתיות טרם הופעתן המהפכה הגנטית תוביל קשת רחבה של פתרונות ריפוי ממחלות תורשתיות ,עד הפרעות נפשיות ועד לבעיות קוסמטיות. המפה הגנטית של כל פרט תהווה את הבסיס לטיפול אישי של הרופא המחקר הגנטי יאפשר שכפול גנטי של רקמות ואיברים ביולוגיים והשתלתם במקום איברים חולים. cloning-שיבוט שימוש בתאי גזע BICH202 Special Topics Human Cloning Cloning The process of creating an organism that is • genetically identical to its parent. Brief History Dolly was cloned at the Roslin Institute, Scotland. Jul 1996 A calf was cloned in Korea. Feb 1998 Mice were cloned in University of Hawaii. Jul 1998 Jose Cibelli of ACT combined a skin cell and a Nov 1998 cow’s egg to make a cloned embryo - later destroyed. Researchers in Korea claimed they have inserted Dec 1998 the human DNA from somatic cell into an egg. First cloned goats in Quebec. Apr 1999 A rhesus monkey was cloned in Oregon Regional Jan 2000 Primate Research Center. First cloned pigs for organ transplantation. Mar 2000 A company in Australia implanted an empty pig Mar 2001 egg containing human DNA into a pig but terminated the embryo after it lived for 32 days. Clonaid claimed the birth of the first human clone. Dec 2002 No scientific proof was provided. Dolly died due to lung tumor. Feb 2003 Human embryos cloned. Feb 2004 • • • • • • • • • • • • The nucleus from a somatic cell is put into an egg from which • the nucleus has been removed. The resulting entity is triggered by chemicals or electricity to begin developing into an embryo. The embryo is placed into the uterus and brought to term. Dolly the Sheep: 1) The nucleus of the recipient egg cell was removed. • 2) The donor cell, taken from the udder of an adult was fused with the egg • cell. 3) An electric pulse was used to "jump-start" the development of the egg • into an embryo. 4) The embryo was implanted in the uterus of the surrogate mother sheep • and carried to term. The donor or recipient ewes in this experiment actually could have been the same sheep used to carry Dolly to term, had it not been that the animals were too old. Another method, twinning, is a procedure that was used to create twin monkeys at the Primate Research Center in Oregon. In this method the female egg was fertilized by a male monkey outside the womb, thereby using two parents in the creation of an embryo. The fertilized egg is then allowed to grow and divide until it reaches the eight-cell stage. At this point, once those eight cells are then separated, from the original embryo, they can be implanted into the uterus of eight separate surrogate mothers, producing eight clones. - the same procedure is used in Embryonic Stem Cell Research Stem Cells Cells that are capable of developing into a variety of types of • cells. Some stem cells are found in the adult body. Others are found • in very early embryos. These stem cells can be cultured in petri dishes and potentially • used to generate "therapeutic tissues" or "spare organs“. Human Cloning: A Critical Distinction Between Two Applications • 1. Reproductive cloning – To create a living child • 2. Therapeutic cloning – Production of clonal embryo to generate stem cells to allow creation of tissues or organs that the clonal donor can use without having these tissues or organs rejected by their body’s immune system. Benefits of Cloning Research • Provide information on cell and embryo behavior, fertility, and ageing. • Understand cell differentiation and cancer • Gene therapy • Plastic and reconstructive surgery Human Genetic Engineering Changing the genes in a living human cell by putting • the desired “new” gene into the cell Two Applications of Human Genetic Engineering 1. “Somatic" genetic engineering Targets genes in specific organs and – tissues of an existing person without affecting genes in the eggs or sperm. • 2. "Germline" genetic engineering Targets genes in eggs, sperms or – very early embryos. This ultimately will affect every cell in the body and pass to all future generations. • It involves murdering embryos Cloning inevitably involves • throwing away some fertilized embryos, and at the current stage of development many of the embryos selected to live fail to develop and eventually die before birth Cloning reduces human beings to manufactured products The way a person comes into being affects their • value - or their dignity People should be made by an act of love between • their parents, not by a laboratory process Supposing a particular embryo turns out to be very • good - someone could patent its genes and use it to manufacture lots of similar clones for profit. That would degrade people Problems of power Invokes a degree of power and control over • the physical identity of other persons Take-home Message Issues In Cloning: Loss of Biodiversity REPRODUCTIVE CLONING INSTABILITY AND UNPREDICTABILITY •DNA TRANSFERRED IS ALREADY DIFFERENTIATED •DIFFERENTIATED SOMATIC CELLS FORMATTED DIFFERENTLY FROM GERM CELLS •DIFFERENTIATED DNA MUST BE REPROGRAMMED TO ALLOW EMBRYOGENESIS •BUT HOW?? NUCLEAR REPROGRAMMING •REQUIRES REMOVAL OF EPIGENIC MODIFICATIONS IMPOSED ON DIFFERENTIATED CHROMATIN •OOCYTE CAN REVERSE THESE ALTERATIONS TO A STATE OF “TOTIPOTENCY” •HOW THIS IS DONE IS CURRENTLY UNKNOWN •HOW EFFICIENT IS THIS?? FOR EVERY ANIMAL CLONED, HUNDREDS FAIL!! MORE ON EFFICACY: •MANY FAILURES AND DEFECTS •NO DEFINED ASPECTS OF FAULTY DEVELOPMENT •RATHER, CLONING PROCESS CREATES RANDOM ERRORS IN INDIVIDUAL GENE EXPRESSION •MAY PRODUCE A MANY NUMBER OF UNPREDICTIBLE PROBLEMS •DOES NOT INVOLVE CHROMOSOMAL ABERRATION •DEFECTS CANNOT BE DETECTED BEFORE BIRTH THE TELOMERE PROBLEM •AGE OF A EUKARYOTE RELATED TO LENGTH OF ITS TELOMERES •TELOMERES RELATED TO CHROMOSOMAL INTEGRITY •TELOMERE LENGTH OF SOMATIC CELLS MUCH SHORTER THAN GERM CELLS •FOR SUCCESSFUL CLONING, ONE MUST TURN BACK THE CLOCK!! REJUVINATION •THE ENZYME RESPONSIBLE FOR EXTENDING THE TELOMERES IS “TELOMERASE” •THIS ENZYME IS NOT NORMALLY PRESENT IN SOMATIC CELLS, BUT SOME HAVE SHOWN ITS ACTIVITY IN CLONED EMBRYONIC CELLS •THIS MAY SUGGEST THAT THE OOCYTE CAN TURN BACK THE CLOCK HOWEVER!! NEW EVIDENCE SUGGESTS SENESCENCE OF DONOR CELLS IS NOT RESTORED •14 CATTLE CLONED USING DONOR CELLS FROM MUSCLE, OVIDUCT, MAMMARY, AND EAR SKIN •SHOW REMARKABLE VARIATION IN TELOMERE LENGHTS •SOME MUCH LONGER OR MUCH SHORTER THAN DONOR •SUGGESTS THAT CLONING DOES NOT NECESSARILY RESTORE TELOMERE CLOCK •NUCLEAR TRANSFER ITSELF ITSELF MAY COMMONLY TRIGGER AN ELONGATION OF TELOMERES, MORE OR LESS ACCORDING TO DONOR TYPE •Myashita et. Al: Biol Reprod 2002 Jun;66(6):1649-55 EVIDENCE THUS FAR: •CLONING IS STILL POORLY UNDERSTOOD •CLONING IS FAR TOO INEFFICIENT •GIVEN THESE FACTORS, IT WOULD BE DANGEROUS AND IRRESPONSIBLE TO ATTEMPT TO CLONE HUMAN BEINGS •CLONING OF ANIMALS SHOULD NOT CONTINUE GIVEN THE ABNORMALITIES THAT RENDER THESE PRACTICES UNETHICAL MISCONCEPTIONS BORDERING ON IDIOCY •CLONED INDIVIDUALS DO NOT IN FACT APPEAR ADULT SIZE FROM TANKS FILLED WITH EMBRYONIC FLUID •CLONED INDIVIDUALS WILL NOT HAVE ALL THE CHARACTERISTICS OF THE DONOR: ALTHOUGH THE TWO WILL BE GENETICALLY EQUIVALENT (GIVEN NO SEVERE ABNORMAITIES) PERSONALITY AND CHARACTER DEVELOP IN CONTEXT OF EXPERIENCE AND ENVIRONMENT The uses of animal cloning Without genetic modification Rare breeds and species (conservation) • Important blood lines • Farming, quick replication of high producing animals • “Reproduction” of pets • With genetic modification Laboratory animals with specific traits (disease models etc.) • Pharming • Possibly introduction of new genetic material in farm animals • Art • The ethical issues Animal welfare • Specific cloning issues – Only for important purposes? • General issues concerning modern animal production – Consumer protection • Cloned products in the food chain – Slippery slopes towards acceptance of human • reproductive cloning Research questions Is there a need for specific legislation • concerning farm animal cloning? Is there a need for European harmonisation • in this area? Is this an issue of consumer or animal • protection (or both)? Is it urgent? • Is it urgent? Problems in regulating cloning procedures Some countries want “regulatory advantage” Some countries want “ethical advantage”, e.g. current proposal in Danish Parliament will restrict cloning to important purposes and these does not include the cloning of breeding stock Cloning from an animal in one jurisdiction can be performed in another jurisdiction Problems in regulating cloned products Meat from a cloned animal will count as a “novel food” and will require specific marketing permission, but what about milk, eggs? (and what about wool?!?) What about naturally reproduced offspring of cloned animals? Cloning leaves no tell-tale signs = problems in enforcement Will there be European harmonisation? Yes, regulation of “cloned products” because of the rhetorically strong consumer protection arguments and parallels to the GM food debate Maybe, regulation of cloning procedures Harmonisation by default? Directive 18/2001/EC (the “GMO Directive”) Article 22 Free circulation “Without prejudice to Article 23, Member States may not prohibit, restrict or impede the placing on the market of GMOs, as or in products, which comply with the requirements of this Directive.” This directive would require the free circulation of cloned animals that were also genetically modified (if they complied with the Directive), but not of cloned animals without genetic modification But it would arguably be strange for a Member State to prohibit import of cloned animals, while allowing import of cloned and genetically modified animals Problems in the future WTO challenge from country using cloning and allowing the sales of “cloned products” in its home market (China, Thailand, Brazil, Argentina etc.) – Is there really a consumer protection interest? This will probably hinge on the future developments in the WTO interpretation of the “precautionary principle” Is animal welfare all we have got left? Does cloning have so significant animal welfare implications that it should be strictly controlled? What is the relevant comparator activity in farming? Contact details Cardiff Centre for Ethics, Law and Society www.ccels.cf.ac.uk Dr. Jennifer Gunning gunning@cardiff.ac.uk Professor Søren Holm holms@cardiff.ac.uk Further information Cloning in public project www.bioethics.kvl.dk/cloninginpublic.htm Cyagra www.cyagra.com DIRECTIVE 2001/18/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 12 March 2001 on the deliberate release into the environment of genetically modified organisms and repealing Council Directive 90/220/EEC Genetic Savings & Clone www.savingsandclone.com Inter-Departmental Liaison Group on Risk Assessment www.hse.gov.uk/aboutus/meetings/ilgra/pp pa.htm Cloning and Stem Cells 2004, volume 6(2), special issue on farm animal cloning
