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15.11: Reproduktives Klonen
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Reproductive Cloning
 
PROTOKOLLE

15.11: Reproductive Cloning

15.11: Reproduktives Klonen

Reproductive cloning is the process of producing a genetically identical copy—a clone—of an entire organism. While clones can be produced by splitting an early embryo—similar to what happens naturally with identical twins—cloning of adult animals is usually done by a process called somatic cell nuclear transfer (SCNT).

Somatic Cell Nuclear Transfer

In SCNT, an egg cell is taken from an animal and its nucleus is removed, creating an enucleated egg. Then a somatic cell—any cell that is not a sex cell—is taken from the animal to be cloned. The nucleus of the somatic cell is then transferred into the enucleated egg—either by direct injection or by fusion of the somatic cell to the egg using an electrical current.

The egg now contains the nucleus, with the chromosomal DNA, of the animal to be cloned. It is stimulated to divide, forming an embryo, which is then implanted into the uterus of a surrogate mother. If all goes well, it develops normally and the clone is born.

Although this process has been used to successfully clone many different types of animals—including sheep, cows, mules, rabbits, and dogs—its success rate is low, with only a small percentage of embryos surviving to birth. Cloned animals that survive to birth also appear to age and die prematurely. This is because their DNA comes from adult cells that have undergone telomere shortening—loss of a small portion of the protective ends of chromosomes with each cell division—as part of the normal aging process.

While the chromosomal DNA of the clone is the same as that of the nucleus donor, it may have different mitochondrial DNA, since the mitochondria come from the cytoplasm of the egg cell, which is usually from a different animal. Also, phenotypic differences can occur between the clone and the original animal, due to environmental and epigenetic factors. For example, the first cloned cat, Cc, looked very different from the original cat, because the coat pattern is due to random X-chromosome inactivation in different cells.

Despite the technical challenges, reproductive cloning has many potential uses including the production of genetically identical research animals, livestock with desired traits, and offspring of endangered species. It even has potential applications in human infertility and disease, although cloning of humans has not yet been done, and would raise ethical concerns.

Reproduktives Klonen ist der Prozess, bei dem eine genetisch identische Kopie, als ein Klon, eines ganzen Organismus hergestellt wird. Klone können durch die Spaltung eines frühen Embryos erzeugt werden. Das läuft dann ähnlich ab wie bei der Entstehung von eineiigen Zwillingen. Möchte man jedoch erwachsene Tiere klonen, geschieht dies durch den Prozess des somatischen Zellkerntransfes (SCNT).

Somatischer Zellkerntransfer

Bei einem SCNT wird einem Tier eine Eizelle entnommen und der Zellkern entfernt. Dadurch entsteht eine enucleierte Eizelle entsteht. Anschließend wird von dem zu klonenden Tier eine somatische Zelle entnommen. Alle Zellen, welches keine Geschlechtszellen sind, stellen somatische Zellen dar. Der Kern der somatischen Zelle wird dann in die enucleierte Eizelle übertragen. Das geschieht entweder durch eine direkte Injektion oder durch Verschmelzung der somatischen Zelle mit der Eizelle unter Verwendung von elektrischem Strom.

Das Ei enthält nun den Nucleus (Kern) mit der chromosomalen DNA des zu klonenden Tieres. Es wird zur Teilung angeregt. Dabei entsteht ein Embryo, der dann in die Gebärmutter einer Leihmutter eingepflanzt wird. Wenn alles richtig abläuft, entwickelt es sich normal und der Klon wird geboren.

Obwohl dieser Prozess bereits verwendet wurde, um erfolgreich viele verschiedene Arten von Tieren zu klonen, ist seine Erfolgsrate eher gering. Nur ein kleiner Prozentsatz der Embryonen überlebt tatsächlich bis zur Geburt. So wurden beispielsweise schon Schafe, Kühe, Maultiere, Kaninchen und Hunde geklont. Sollten die geklonten Tiere bis zur Geburt überleben, altern sie häufig auch anormal schnell und sterben frühzeitig. Das liegt daran, dass ihre DNA von erwachsenen Zellen stammt, die bereits Telomerverkürzungen durchlaufen haben. Es handelt sich um den Verlust eines kleinen Teils der schützenden Enden der Chromosomen bei jeder Zellteilung. Dies ist ein Teil des normalen Alterungsprozesses.

Die chromosomale DNA des Klons ist zwar die gleiche wie die der Kernspenderin, sie kann jedoch eine andere mitochondriale DNA aufweisen, da die Mitochondrien aus dem Cytoplasma der Eizelle stammen. Dieses stammt normalerweise von einem anderen Tier. Außerdem können phänotypische Unterschiede zwischen dem Klon und dem ursprünglichen Tier auftreten, welche auf Umwelt -und epigenetische Faktoren zurückzuführen sind. Zum Beispiel sah die erste geklonte Katze, Cc, ganz anders aus als die Originalkatze, weil das Fellmuster auf eine zufällige X-Chromosom-Inaktivierung in verschiedenen Zellen zurückzuführen ist.

Trotz der technischen Herausforderungen hat das reproduktive Klonen viele potenzielle Einsatzmöglichkeiten. Darunter fallen die Produktion von genetisch identischen Versuchstieren, Tieren mit gewünschten Eigenschaften und Nachkommen gefährdeter Arten. Sogar bei menschlicher Unfruchtbarkeit und Krankheiten hat es potentielle Anwendungen, obwohl das Klonen von Menschen noch nicht durchgeführt wurde und ethische Bedenken aufwirft.


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