Klonen (Referat)

Schlagwörter:
Klon, Schwierigkeiten des reproduktiven Klonens, Therapeutisches Klonen, Klonen von Menschen, Referat, Hausaufgabe, Klonen (Referat)
Themengleiche Dokumente anzeigen

Referat

Referat: Klonen

Gliederung / Inhalt

  1. Klon / Klonieren
  2. Reproduktives Klonen
  3. Schwierigkeiten des reproduktiven Klonens
  4. Anwendung des reproduktiven Klonens
  5. Therapeutisches Klonen
  6. Klonen von Menschen
  7. Kritische Aspekte des Klonens von Menschen

1. Klon / Klonieren

1.1. Klon

Der Begriff „Klon“ bedeutet allgemein in der Biologie, dass zwei oder mehr Organismen/ Zellen genetisch identisch sind.
Dies bezieht sich durchaus auch auf natürliche Klone. Natürliche Klone hat es in der Natur schon immer gegeben, jedes Mal wenn ungeschlechtliche Fortpflanzung vorliegt:

  • vegetative Fortpflanzung bei Pflanzen (= wenn aus einem Teil einer erwachsenen Pflanze ohne Befruchtung eine neue Pflanze mit gleichem Erbgut entsteht)
    Beispiele: Ableger (Stecklinge) von Kartoffeln/ Erdbeeren etc.
  • Parthenogenese bei Tieren (auch als Jungfernzeugung bekannt, eine Form der eingeschlechtlichen Fortpflanzung, wobei die Nachkommen aus unbefruchteten Eiern der Mutter entstehen)
    Beispiele: Blattläuse, Stabheuschrecken

oder wenn einzellige Lebewesen Zweiteilung betreiben.

Beispiele: Zellteilung bei Bakterien, einzellige Pilze (z.B. Hefe), bestimmten menschlichen Zellen, Gürteltiere (bei mehrfacher Teilung des Embryos), eineiige Zwillinge

1.2. Klonen

Klonen meint in der Biologie die Entstehung von einem oder mehreren Klonen unabhängig vom Vorgang. Man unterscheidet allgemein drei verschiedene Formen des Klonens:

  1. Vervielfältigung von DNA-Stücken
    Beispiele: PCR, Transformation
  2. Klonen von ganzen Zellen bzw. Organismen ( a)aktiv Embryo Splitting, b) normale Zellteilung)
  3. Klonen von Organismen durch Kerntransfer
    Beispiele: Schaf Dolly

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

2. Reproduktives Klonen:

2.1. Daten:

  • Ende des 19.Jh. teilte der deutsche Entwicklungsbiologe H. Driesch mikrochirurgisch frühe Seeigelembryonen
  • Anfang des 20.Jh. teilte der deutsche Biologe H. Spemann die Zellmasse von Molchenembryonen mit einem feinen Haar -> Embryo Splitting (Embryonenspaltungteilung)
  • 1905 erste Ansätze zum Kerntransfer durch Spemann:
    Das befruchtetes Ei eines Molches wurde mit einem Haar in zwei Hälften eingeschnürt, eine mit Zellkern andere ohne Zellkern, und mit einer schmalen Verbindung( zytoplasmatischen Brücke) verbunden. Die Zelle mit dem Zellkern teilte sich bis zum 16-Zell-Stadium, worauf einer der Kerne über die Verbindung in das Zellfreie Stück transportiert wurde. Darauf wurden die Zellen völlig abgeschnürt und entwickelten sich zu identischen Molch-Larven.
  • 1960 glückte der erste echte Kerntransfer durch den Briten J. Gurdon:
    Gurdon brachte einen Zellkern einer differenzierten Körperzelle (Hautzelle eines erwachsenen Frosches) in eine entkernte Einzelle, woraus sich dann eine geklonte Qualquappe entwickelte.

2.2. Das Schaf Dolly:

  • 1996 Geburt von Dolly( I. Wilmut am Roslin Institut in Schottland)

Erstmals wurde aus einer differenzierten Zelle eines erwachsenen Säugetiers ein vollständiges Tier geklont. Dolly entstand ohne den Zellkern und Erbgut einer Keimbahnzelle, sondern durch Kerntransfer(syn. Zellkerntransplantation).

2.3. Vorgang:

  • Benötigt: reife, unbefruchtete Eizelle und eine Zelle aus einem Organismus (muss nicht totipotent sein)
  • Entnahme einer Milchdrüsenzelle eines 6-jährigen Schafes
  • Zelle in einer Zelllinie vermehrt und 5 Tage vor dem Kerntransfer in ein Minimalmedium ohne Wachstumsfaktoren gelagert, damit das Wachstum gestoppt wird
    (Spender -und Empfängerzelle müssen in der gleichen Position im Zellzyklus sein sonst können Schäden an den Chromosomen entstehen)
  • Kernentnahme der Eizelle mit einer Pipette (DNA der Mitochondrien bleibt in der Zelle)
  • Zellkern wird in die Eizelle transplantiert
    1. Kern der differenzierten Zelle wird mit einer Pipette in das Zytoplasma der Eizelle eingespritzt
    2. gesamte Spenderzelle wird mit einer Pipette unter die Eizelle in direkten Kontakt gelagert und durch elektrische Spannung kommt es zur Verschmelzung des Plasmamembran der beiden Zellen -> rekonstruierte Zygote
  • Eizelle muss durch elektrische oder chemische Stimulation aktiviert werden
  • bis zum Morula - Blastulastadium in einer Kulturschale
  • als Blastozyste überträgt man sie in den Uterus eines empfängerbereiten Tieres(durch hormonelle Stimulation)

2.4. Reklonierung (syn. Serieller Kerntransfer):

  • Entnahme von Zellen eines geklonten Embryos um diese erneut in eine entkernte Eizelle zu bringen und somit die Effizienz der Klonvorgänge zu steigern

2.5. Unterschiede zwischen Kerntransfer und Embryo Splitting:

Embryo Splitting:

  • Potenz der Zelle wird nicht verändert (aus totipotenten Zellen= totipotente Zellen)
  • kein Altersunterschied bei den Klonen
  • Klone sind 100% genetisch identisch

Kerntransfer:

  • differenzierte Zellen werden zu totipotenzen Zellen umprogrammiert
  • Altersunterschied: von einem ausgewachsenen Tier kann immer noch ein Tier geklont werden
  • nicht 100% genetisch identisch: DNA der Mitochondrien aus der Eizelle bleibt

2.6. Aktuelles:

  • 10 verschiedene Arten wurden bereits geklont: Schafe,Mäuse,Kühe,Ziegen,Schweine,Katzen,Kaninchien,Maultiere,Pferde und Ratten
  • es ist noch nicht gelungen Rhesusaffen zu klonen(sind dem Menschen am naheste Art die versucht wurde zu klonen)
    Besonderheiten in der Eizelle der Primaten:
    2 Proteine für die Verteilung der Chromosomen liegen in der Chromosomennähe und nicht überall gleichmäßig im Zytoplasma, so werden mit dem Zellkern der Eizelle auch die Proteine entnommen und somit kommt es zur Fehlverteilung der Chromosomen und somit zum Tod der Zelle

2.7. Begriffserläuterungen:

Zellzyklus: Der Zellzyklus ist der zyklische Ablauf von Ereignissen in einer eukaryotischen Zelle von einer Zellteilung zur nächsten. Der Zellzyklus besteht aus der Interphase(G0, G1, G2) und der Mitose (Zellteilung).

Epigenetischer Faktor: Der E. Faktor bezeichnet die sämtlichen vererbbaren Varianten der Genregulation und Genexpression, die ohne eine Veränderung der DNA-Sequenz einhergehen.

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

3. Schwierigkeiten des reproduktiven Klonens

Das Klonschaf Dolly entsteht erst nach 276 Klonversuchen. Daraus folgt der Schluss einer sehr niedrigen Erfolgsrate beim Klonen. Die Rate liegt in der Regel unter 5%. Bei vielen Tieren sogar unter 3%.

3.1. Was geschieht in den meisten Fällen?

In der Regel gehen 25% aller Embryonen schon vor der Einnistung zugrunde. In allen anderen Fällen treten mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit Probleme bei der Schwangerschaft auf, die zum Tod des Klons im Mutterleib oder in noch weniger fällen kurz nach der Geburt führen. -> Missbildungen, Fehlfunktionen der Organe etc.

3.2. Warum ist die Erfolgsrate so niedrig?

Die Genauen Ursachen für die geringe Erfolgsquote sind nicht alle genau bekannt. Es existieren sieben Vermutungen, die sich noch nicht richtig beweisen lassen.

  • Es ist wichtig, dass die Spenderzelle sich im selben Stadium des Zellzyklus befinden, wenn sie eingepflanzt wird. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist aufgrund nicht realisierbarer Analysemaßnahmen sehr gering.
  • Das technische Geschick spielt bei der Kerntransfer ebenso eine große Rolle, damit empfindliche Zellbestandteile nicht zerstört werden.
  • Die Kulturbedingungen des Embryos, so vermutet man, haben außerhalb des Mutterleibes ebenso eine entscheidende Rolle bei dem Klonvorgang.
  • Der Zeitpunkt der Einpflanzung spielt wegen des Hormonhaushaltes des Muttertieres ebenso eine wichtige Rolle.
  • Mutationen im Spenderkern, die für die eigentlichen Aufgaben der Zelle keine Bedeutung haben, können bei dem geklonten Tier große Entwicklungsschäden und Missbildungen verursachen.
  • Die „Entdifferenzierung“ einer differenzierten Zelle ist ein sehr komplexer noch unerklärlicher Vorgang, der in der Natur nicht vorgesehen ist und schon in frühen Embryostadien bei geringen Problemen zu großen negativen Auswirkungen führen kann.
  • Die Telomere (Chromosomenden) der Spenderzelle können bereits aufgebraucht sein und somit zu vorzeitiger Alterung oder unerwarteten negativen Folgen führen.

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

4. Anwendung des reproduktiven Klonens

4.1. Tierzucht:

Vorteile:

  • Vermehrung der Tiere wird beschleunigt
  • Besonderes Erbgut geht durch das Klonen nicht verloren

Nachteile:

  • Sehr niedrige Erfolgsquote/Missbildungen/Tod des Tieres

4.2. Biomedizin:

Anwendungen:

  • Herstellung von körpereigenen Zellen, Geweben, Organen für Transplantationen
  • Erforschung von genetischen Erkrankungen an ES-Zellen
  • Besser vergleichbare Testreihen bei geklonten Tieren dank gleich bleibender Beschaffenheiten
  • Herstellung von Pharmaka in transgenen Tieren (gene farming)

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

5. Therapeutisches Klonen

5.1. Die Idee:

Der Sinn des therapeutischen Klonens liegt im Gegensatz zum reproduktiven Klonen nicht in der Erschaffung eines neuen Organismus. Vielmehr werden die Stammzellen eines künstlich erzeugten Embryos durch Differenzierungsfaktoren zu Gewebearten differenziert und können Patienten implantiert werden. Diese Methoden bilden die Grundlagen für Zellersatztherapien.

5.2. Gründe und Vorteile:

  • bei Zelltransplantationen fremder Zellen besteht immer die Gefahr einer Abstoßungsreaktion, da der Körper die fremden Zellen angreift
  • beim therapeutischen klonen von somatischen Stammzellen des eigenen Körpers sind die geklonten Zellen genetisch identisch zu den des Patienten, sodass es bei einer Transplantation des Gewebes zu keinerlei Abstoßungsreaktionen kommen kann
  • die E-S Zellen dienen so als Basis zur Erzeugung differenzierter Zellen zu Zellersatztherapien
  • die E.S Zellen können weiterhin die Grundlage für Forschung an lebenden Zellen oder Geweben sein: die defekten Zellen eines kranken Patienten können mittels des Therapeutischen Klonens geklont werden und zu bestimmten Geweben differenziert werden die mit gesunden Geweben der gleichen Art verglichen werden können

5.3. Vorgehensweise:

  • eine beliebige Zelle eines Patienten dient als Zellkernspender; dieser wird in eine entkernte Eizelle überführt, die sich darauf zu einer rekonstruierten Zygote heranbildet
  • diese Zygote wird „in-vitro“ - außerhalb des Organismus in einem Labor zu einer Blastocyste herangezüchtet, das ist ein frühes Stadium in der Embryonal Entwicklung
  • aus der Blastocyste werden Embryonale Stammzellen ( E-S Zellen) gewonnen die je nach Zugabe von chemischen sowie biologischen Wachstumsfaktoren zu bestimmten Zelltypen oder Gewebearten gezüchtet werden
  • im Falle genetisch bedingter Defekte müssen die erzeugten E-S Zellen vor der Differenzierung genmanipuliert werden um das Defekte Gen gegen ein gesundes auszutauschen
  • allerdings ist das therapeutische Klonen mit menschlichen Zellen bisher noch nicht gelungen

5.4. Therapeutisches Klonen bei Tieren:

Im März 2002 gelang es R. Jaenisch und G. Daley im Whitehead Institut in Bosten, USA Mäusezellen erfolgreich therapeutisch zu klonen:

  • die behandelten Mäuse wiesen ein defektes Immunsystem auf, das auf ein defektes Rag-2 Gen zurück zu führen war, die Folge war eine ausgebliebene Bildung von Antikörpern
  • die Zellkerne von Hautzellen der immunkranken Tiere wurden in entkernte Eizellen gesunder Mäuse eingepflanzt
  • die rekonstruierte Zygote wurde bis zum Blastocysten Stadium kultiviert
  • aus den entstanden Blastocysten wurden E-S Zellen gewonnen die aber noch den genetischen Defekt trugen
  • mittels Rekombination wurde das defekte Gen in den E-S Zellen gegen ein gesundes ausgetauscht
  • durch die in-vitro Differenzierung wurde Gewebe gezüchtet das Blut bilden konnte und den Mäusen transplantiert wurde
  • die Mäuse waren zwar nicht vollständig geheilt, doch ihr Gesundheitszustand hatte sich deutlich verbessert
  • dieses Experiment zeigt, dass therapeutisches Klonen zur Gewinnung von E-S Zellen dienen kann

5.5. Das Klonen - eine umstrittene Angelegenheit:

  • beim therapeutischen Klonen werden Embryonen nur zur Herstellung von E-S Zellen synthetisiert
  • dies wirft natürlich einige ethische Fragen auf, daher wurde auf dem 14.Kongress für Entwicklungsbiologie 2001 in Kyoto, Japan ein internationales Verbot bezüglich des Klonens von Menschen ausgesprochen

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

6. Klonen von Menschen

6.1 Motive der Menschen sich Klonen zu wollen:

  • das Streben nach Unsterblichkeit
  • der Wunsch verstorbene „wiederzuerwecken“

Der Klon ist aber und kann auch nicht identisch zum Original sein, da die Persönlichkeit und Intelligenz nicht nur von Genen sondern auch von äußeren Einflüssen wie Umfeld, Erziehung, Persönliche und Erfahrungen abhängen. So können viele Vorstellungen die mit dem Klon verbunden sind allein durch diesen Aspekt gar nicht erfüllt werden.

[zurück zum Inhaltsverzeichnis]

7. Kritische Aspekte des Klonens von Menschen

  • Instrumentalisierung der Frauen, welche Eizellen spenden oder die Klone austragen
  • Embryos werden meist zu Forschungszwecken verwendet (z.B. Stammzellenentwicklung)
    Der Mensch ist leichter als Forschungsobjekt zugänglich; der entscheidende Unterschied zwischen Mensch und Ware/Produkt wird aufgehoben
  • Mit dem Klonen sind äußerst viele medizinische Risiken verbunden: die Klone weisen bisher immer starke Fehlbildungen oder andere Gesundheitsschäden auf, ebenso treten bei Klonschwangerschaften vermehrt Fehlgeburten auf, welche mit starken psychischen sowie physischen Belastungen für die Schwangere verbunden sind
  • Mit diesen medizinischen Risiken würden Ärzte auch ihr ärztliches Gebot der Nichtschädigung verletzen
  • Die Menschenwürde des Klons wird verletzt, da die Herstellung einer genetischen Kopie stets mit einem bestimmten Zweck (z.B. Wiederherstellung verlorener Angehöriger) verbunden ist, gegen diesen Zweck kann sich der Klon später nicht mehr entscheiden, er bleibt Mittel zum Zweck und verliert an Selbstbestimmung
  • Auflösung von Verwandtschafts- und Generationsverhältnissen (Beispiel: der Klon vom Vater ist gleichzeitig sein Zwillingsbruder und auch Onkel sowie Bruder der bereits bestehenden Kinder)
  • Die Individualität sowohl des Klons als auch des Geklonten geht verloren, zudem entsteht eine Gesellschaft, in welcher Individuen austauschbar sind
  • Wer bestimmt, wer geklont wird (z.B. eine Armee von Hitlers und Stalins oder viele Mozarts und Bachs), außerdem inwiefern können solche Gesellschaften noch existieren
  • Entstehung einer humanbiologischen Planwirtschaft: Erschaffung eines perfekten Menschen (was macht ihn aus?

    [zurück zum Inhaltsverzeichnis]

Zurück