Informatie

Reproduceren pyrosomen op andere manieren dan klonen?


Ik weet dat Pyrosomen grote kolonies van drijvende buisachtige dieren zijn die in de zee leven, vooral in de tropen. Ze zijn net als elk type free floaters

Ik weet dat pyrosomen zich kunnen voortplanten door te klonen, maar zijn er andere manieren waarop ze zich kunnen voortplanten?


Inderdaad gebruiken pyrosomen een zeer interessante vorm van reproductie. Ze gebruiken in feite zowel seksuele als aseksuele reproductie elke keer dat ze zich voortplanten. Pyrosomen, die koloniale manteldieren zijn, produceren zowel eicellen als sperma. In elk pyrosoom van een kolonie wordt een enkel ei bevrucht en ontwikkelt zich tot een dier met vier fasen. Deze vorm verlaat het ouderlichaam en begint zijn eigen kolonie te vormen. Het doet dit met behulp van het proces genaamd ontluiken, dat snel een nieuwe kolonie pyrosomen ontwikkelt. U kunt hier, hier of hier kijken voor meer informatie.

bron (in het frans ;)


Reproduceren pyrosomen op andere manieren dan klonen? - Biologie

Planten kunnen zich ongeslachtelijk voortplanten, zonder de bevruchting van gameten, door ofwel vegetatieve reproductie of apomixis.

Leerdoelen

Vat methoden voor ongeslachtelijke voortplanting in planten samen

Belangrijkste leerpunten

Belangrijkste punten

  • Ongeslachtelijke voortplanting produceert individuen die genetisch identiek zijn aan de ouderplant.
  • Wortels zoals knollen, stengelknollen, wortelstokken en stolon ondergaan vegetatieve reproductie.
  • Sommige planten kunnen zaden produceren zonder bemesting via apomixis, waarbij de zaadknop of eierstok aanleiding geeft tot nieuwe zaden.
  • Voordelen van ongeslachtelijke voortplanting zijn onder meer een hogere mate van rijpheid en een stevigere volwassen plant.
  • Ongeslachtelijke voortplanting kan op natuurlijke of kunstmatige wijze plaatsvinden.

Sleutelbegrippen

  • stolon: een scheut die langs de grond groeit en wortels produceert op de knopen een uitloper
  • apomixis: reproductieproces waarbij planten zaden produceren zonder bemesting

Aseksuele reproductie

Veel planten kunnen zichzelf voortplanten door middel van ongeslachtelijke voortplanting. Deze methode vereist niet de investering die nodig is om een ​​bloem te produceren, bestuivers aan te trekken of een manier te vinden om zaad te verspreiden. Ongeslachtelijke voortplanting produceert planten die genetisch identiek zijn aan de ouderplant omdat er geen vermenging van mannelijke en vrouwelijke gameten plaatsvindt. Traditioneel overleven deze planten goed onder stabiele omgevingsomstandigheden in vergelijking met planten geproduceerd door seksuele reproductie omdat ze genen dragen die identiek zijn aan die van hun ouders.

Planten hebben twee hoofdtypen van ongeslachtelijke voortplanting: vegetatieve voortplanting en apomixis. Vegetatieve reproductie resulteert in nieuwe planten zonder de productie van zaden of sporen. Veel verschillende soorten wortels vertonen vegetatieve reproductie. De knol wordt gebruikt door gladiolen en knoflook. Bollen, zoals een geschubde bol in lelies en een mantelbol in narcissen, zijn andere veelvoorkomende voorbeelden van dit type reproductie. Een aardappel is een stengelknol, terwijl pastinaak zich voortplant vanuit een penwortel. Gember en iris produceren wortelstokken, terwijl klimop een adventieve wortel gebruikt (een wortel die voortkomt uit een ander plantendeel dan de hoofd- of primaire wortel), en de aardbeiplant een uitloper heeft, die ook een uitloper wordt genoemd.

Wortels: Verschillende soorten stengels zorgen voor ongeslachtelijke voortplanting. (a) De knol van een knoflookplant lijkt op (b) een tulpenbol, maar de knol is stevig weefsel, terwijl de bol bestaat uit lagen gemodificeerde bladeren die een ondergrondse stengel omringen. Zowel knollen als bollen kunnen zichzelf voortplanten, waardoor nieuwe planten ontstaan. (c) Gember vormt massa's stengels die wortelstokken worden genoemd en die aanleiding kunnen geven tot meerdere planten. (d) Aardappelplanten vormen vlezige stengelknollen. Elk oog in de stengelknol kan aanleiding geven tot een nieuwe plant. (e) Aardbeienplanten vormen uitlopers: stengels die aan het grondoppervlak of net onder de grond groeien en aanleiding kunnen geven tot nieuwe planten

Sommige planten kunnen zaden produceren zonder bemesting. Ofwel de eicel of een deel van de eierstok, die diploïde van aard is, geeft aanleiding tot een nieuw zaad. Deze reproductiemethode staat bekend als apomixis.

Een voordeel van ongeslachtelijke voortplanting is dat de resulterende plant sneller volwassen wordt. Omdat de nieuwe plant voortkomt uit een volwassen plant of plantendelen, zal deze ook steviger zijn dan een zaailing. Ongeslachtelijke voortplanting kan plaatsvinden door natuurlijke of kunstmatige (met hulp van mensen) middelen.


Kloontechnieken

Somatische cel kernoverdracht

De term somatische celkernoverdracht verwijst naar de overdracht van de kern van een somatische cel naar een eicel. Een somatische cel is elke cel van het lichaam anders dan een geslachtscel (geslachtscel). Een voorbeeld van een somatische cel is een bloedcel, hartcel, huidcel, enz.

Bij dit proces wordt de kern van een lichaamscel verwijderd en ingebracht in een onbevruchte eicel waarvan de kern is verwijderd. Het ei met zijn gedoneerde kern wordt vervolgens gevoed en deelt zich totdat het een embryo wordt. Het embryo wordt vervolgens in een draagmoeder geplaatst en ontwikkelt zich in de draagmoeder.

De Roslin-techniek

De Roslin Technique is een variant van somatische celkernoverdracht die is ontwikkeld door onderzoekers van het Roslin Institute. De onderzoekers gebruikten deze methode om Dolly te maken. In dit proces mogen somatische cellen (met intacte kernen) groeien en delen en worden ze vervolgens beroofd van voedingsstoffen om de cellen in een gesuspendeerd of slapend stadium te brengen. Een eicel waarvan de kern is verwijderd, wordt vervolgens in de buurt van een lichaamscel geplaatst en beide cellen worden geschokt met een elektrische puls. De cellen versmelten en het ei krijgt de kans zich te ontwikkelen tot een embryo. Het embryo wordt vervolgens geïmplanteerd in een draagmoeder.

De Honolulu-techniek

De Honolulu-techniek is ontwikkeld door Dr. Teruhiko Wakayama aan de Universiteit van Hawaï. Bij deze methode wordt de kern van een lichaamscel verwijderd en geïnjecteerd in een ei waarvan de kern is verwijderd. Het ei wordt gebaad in een chemische oplossing en gekweekt. Het zich ontwikkelende embryo wordt vervolgens in een surrogaat geïmplanteerd en mag zich ontwikkelen.

Kunstmatige twinning

Terwijl de eerder genoemde technieken somatische celkernoverdracht omvatten, is kunstmatige twinning dat niet. Kunstmatige twinning omvat bevruchting van een vrouwelijke gameet (ei) en scheiding van resulterende embryonale cellen in de vroege stadia van ontwikkeling. Elke gescheiden cel blijft groeien en kan in een surrogaat worden geïmplanteerd. Deze zich ontwikkelende embryo's rijpen en vormen uiteindelijk afzonderlijke individuen. Al deze individuen zijn genetisch identiek, omdat ze oorspronkelijk werden gescheiden van een enkel embryo. Dit proces is vergelijkbaar met wat er gebeurt bij de ontwikkeling van natuurlijke identieke tweelingen.


Hoe parthenogenese gebeurt?

Parthenogenese vindt op twee manieren plaats: apomixis en automixis.

In apomixis worden eicellen geproduceerd door mitose. Bij apomictische parthenogenese repliceert de vrouwelijke geslachtscel (eicel) door mitose en produceert twee diploïde cellen. Deze cellen hebben het volledige aantal chromosomen dat nodig is om zich tot een embryo te ontwikkelen.

De resulterende nakomelingen zijn klonen van de oudercel. Onder de organismen die zich op deze manier voortplanten, zijn bloeiende planten en bladluizen.

In automixis worden eicellen geproduceerd door meiose. Normaal gesproken worden bij oögenese (ontwikkeling van eicellen) de resulterende dochtercellen ongelijk verdeeld tijdens meiose.

Deze asymmetrische cytokinese resulteert in één grote eicel (eicel) en kleinere cellen die poollichamen worden genoemd. De poollichamen degraderen en worden niet bevrucht. De eicel is haploïde en wordt pas diploïde nadat deze is bevrucht door mannelijk sperma.

Aangezien bij automatische parthenogenese geen mannen betrokken zijn, wordt de eicel diploïde door te fuseren met een van de poollichamen of door zijn chromosomen te dupliceren en zijn genetisch materiaal te verdubbelen.

Omdat de resulterende nakomelingen worden geproduceerd door meiose, vindt genetische recombinatie plaats en zijn deze individuen geen echte klonen van de oudercel.


Top 3 methoden voor recombinante DNA-vorming

Het restrictie-enzym dat een breuk in vreemd DNA veroorzaakt, veroorzaakt ook een verspringende snede in het vector-DNA op een specifieke splitsingsplaats. De samenhangende uiteinden van vector-DNA hebben de sequenties van nucleotiden die complementair zijn aan de samenhangende uiteinden van vreemd DNA. Dit kan worden geïllustreerd aan de hand van een voorbeeld van het enzym EcoRI, soortgelijke kleverige uiteinden met dezelfde basensequenties in enkelstrengige uiteinden zullen worden geproduceerd.

Wanneer de twee uiteinden van het vector-DNA de complementaire uiteinden van vreemd DNA ontmoeten, zullen de twee worden vastgehouden door H-binding. Dit proces waarbij twee afzonderlijke nucleïnezuurstrengen een interactie aangaan om een ​​duplexmolecuul te vormen door interactie tussen complementaire basenparen die in de afzonderlijke strengen aanwezig zijn, wordt vaak annealing genoemd (Fig. 24.9).

Vreemd DNA-fragment met niet-kleverige uiteinden worden eerst kleverig gemaakt door toevoeging van een homopolymeerstaart aan het 3'8242 hydroxyl-uiteinde. Homopolymeerstaart is in wezen een sequentie van de weinige vergelijkbare nucleotiden, bijvoorbeeld poly A (AAAAA'8230'8230.) of poly T (TTTTT'8230...).

Nu zijn de complementaire nucleotidesequenties van het DNA-fragment en die van de vector covalent aan elkaar gekoppeld met behulp van het enzym terminale deoxynucleotidyltransferase (Fig. 24.10 en 24.11).

Enzym-DNA-ligase verzegelt en stabiliseert de afgesneden uiteinden van twee DNA-moleculen door fosfodiesterbindingen tussen 3'82170 H en 5'8242 fosfaat van twee aangrenzende nucleotiden te katalyseren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het vreemde DNA-segment gemakkelijk kan worden teruggevonden uit de gekloonde kopieën van chimeer DNA door opnieuw te splitsen met hetzelfde enzym.

Tegelijkertijd zijn er twee nadelen van deze techniek:

(i) De twee uiteinden van het gesplitste vector-DNA of van vreemd DNA kunnen van uiteinde tot uiteinde samenkomen en ze kunnen vóór insertie opnieuw worden gecirculariseerd,

(ii) De herkenningsplaats, met name in het te kloneren segment, ligt mogelijk niet op een geschikte positie. In dit proces kan het insert een selecteerbare marker bevatten die identificatie van recombinante moleculen mogelijk maakt. Vaak wordt een antibioticummarker gebruikt. Dus een gastheercel zonder vector sterft bij blootstelling aan bepaalde antibiotica en de gastheer met de vector zal leven omdat hij resistent is.

Transformatie van Escherichia coli met relatief grote stukken chimeer DNA kan worden vergemakkelijkt door de cellen te behandelen met CaCl2 bij lage temperatuur om ze doorlaatbaar te maken. Met deze procedure komt het transformerende DNA intact de cel binnen en blijft de gastheerbacterie levensvatbaar. Het binnendringen van rDNA in E.coli wordt ook vergemakkelijkt door de temperatuur gedurende 2-5 minuten plotseling te verhogen tot 42°C.

Bij deze temperatuur wordt het celmembraan van E. coli permeabel voor macromoleculen Er zijn nu stammen van coli ontwikkeld die permeabel zijn voor macromoleculen. Vervolgens repliceert tijdens de groei van de getransformeerde E. coli-cel het recombinante DNA van het plasmide.

De bacteriële cel bevat verschillende plasmiden en sommige zijn van het recombinante type en de andere alleen de plasmide-vehikels. In dergelijke gevallen kan het niet gemakkelijk zijn om te bepalen of een kloon van een getransformeerde E. coli-cel een recombinant DNA-molecuul draagt ​​of alleen het plasmide-vehiculum.

De selectie en isolatie van getransformeerde gastheer hangt af van hun resistentie tegen antibiotica, kleurverandering of andere kenmerken. Verschillende vectoren hebben verschillende eigenschappen om ze geschikt te maken voor verschillende toepassingen. Sommige eigenschappen kunnen symmetrische kloonsites, grootte en hoog aantal kopieën omvatten.

Voor selectie van getransformeerde cellen op basis van hun antibioticaresistentie, is het belangrijk om de cellen ongeveer een uur in een medium zonder antibioticum te incuberen om de plasmide-antibioticumresistente genen tot expressie te brengen.

De cellen kunnen vervolgens op vast medium worden geplaatst dat antibioticum bevat voor de selectie van kolonies met recombinant DNA. Plasmiden die een antibioticumresistentiemerker bezitten, zullen een kolonie vormen en die zonder resistentiemerker zullen worden gedood. Deze procedure voor het detecteren van insertie wordt opzettelijke inactivatie genoemd.

In stam pBR-322 zijn er twee verschillende antibioticummarkers: het tet-r-gen dat verantwoordelijk is voor resistentie tegen tetracycline en het amp-r-gen voor resistentie tegen ampicilline. Een van de twee genen wordt geïnactiveerd tijdens het splitsen van restrictie-enzymen en het inbrengen van vreemd DNA. Als de cellen nu worden uitgeplaat op een medium dat ampicilline bevat, moeten alle overlevende kolonies amp-r-resistent zijn.

Recombinant DNA-vorming: methode # 2. Faagintroductie of transfectie:

Introductie van fagen is het proces van transfectie dat equivalent is aan transformatie, behalve dat een faag wordt gebruikt in plaats van een bacterieel plasmide. In vitro-verpakking gebruikt een vector lambda- of M13-fagen om faagplaques te produceren die recombinant DNA bevatten. Het recombinante DNA kan worden geïdentificeerd met behulp van verschillende selectiemethoden. Voor het eerst werd bacteriofaag gebruikt om het vreemde DNA in E. coli-cellen over te brengen.

Als de vector een bacteriofaag is, zou de replicatie ervan in een bacteriële gastheer resulteren in faagdeeltjes, die elk een identieke kopie van het doelgen dragen. Wanneer faagvectoren worden gebruikt, wordt een populatie cellen geïnfecteerd met de virussen en verloopt de virusreplicatie spontaan.

Uiteindelijk wordt het faag-DNA dat het doelwitgen bevat, in het bacteriële chromosoom ingebracht waar het zal repliceren alsof het een onderdeel van een normaal chromosoom is. Deze vectoren worden dus samen met doelgenen in een bacteriële gastheer geïntroduceerd. Dit wordt meestal bereikt met het enzym DNA-ligase. Het is belangrijk voor ligatie dat vector-DNA en het doelwit-DNA door hetzelfde restrictie-endonuclease zijn geknipt.

Recombinant DNA-vorming: methode # 3. Niet-bacteriële transformatie:

Dit proces is vergelijkbaar met transformatie. Het enige verschil tussen de twee is dat bij niet-bacteriële transformatie geen bacteriën zoals E. coli als gastheer worden gebruikt. Bij micro-injectie wordt het DNA-fragment direct in de celkern geïnjecteerd getransformeerd.

In de biolistiek worden de gastheercellen gebombardeerd met microprojectielkanonnen met hoge snelheid, zoals deeltjes van goud of wolfraam die zijn gecoat met DNA (Fig. 24.12).


Plasmide klonen maakt isolatie van DNA-fragmenten uit complexe mengsels mogelijk

Een DNA-fragment van enkele basenparen tot � kb kan in een plasmidevector worden ingebracht. Wanneer zo'n recombinant plasmide een E coli cel, zullen alle antibioticaresistente nageslachtcellen die voortkomen uit de eerste getransformeerde cel plasmiden bevatten met dezelfde ingevoegde DNA-sequentie (Figuur 7-3). Het ingevoegde DNA wordt samen met de rest van het plasmide-DNA gerepliceerd en scheidt tot dochtercellen naarmate de kolonie groeit. Op deze manier wordt het initiële DNA-fragment in de kolonie cellen gerepliceerd tot een groot aantal identieke kopieën. Aangezien alle cellen in een kolonie voortkomen uit een enkele getransformeerde oudercel, vormen ze een kloon van cellen. Het initiële DNA-fragment dat in het ouderlijke plasmide is ingevoegd, wordt aangeduid als: gekloond DNA, omdat het kan worden geïsoleerd uit de kloon van cellen.

Afbeelding 7-3

Algemene procedure voor het klonen van een DNA-fragment in een plasmidevector. Hoewel niet aangegeven door kleur, bevat het plasmide een replicatieoorsprong en een ampicilline-resistentiegen. Opname van plasmiden door E coli cellen wordt gestimuleerd door hoge concentraties CaCl (meer.)

Met DNA-klonering kunnen fragmenten van DNA met een bepaalde nucleotidesequentie worden geïsoleerd uit een complex mengsel van fragmenten met veel verschillende sequenties. Neem als eenvoudig voorbeeld aan dat je een oplossing hebt die vier verschillende soorten DNA-fragmenten bevat, elk met een unieke sequentie (Figuur 7.4). Elk fragmenttype wordt afzonderlijk in een plasmidevector geïnsereerd. Het resulterende mengsel van recombinante plasmiden wordt geïncubeerd met E coli cellen onder omstandigheden die transformatie vergemakkelijken, worden de cellen vervolgens gekweekt op antibiotica-selectieve platen. Aangezien elke kolonie die zich ontwikkelt voortkwam uit een enkele cel die een enkel plasmide innam, herbergen alle cellen in een kolonie het identieke type plasmide dat wordt gekenmerkt door het DNA-fragment dat erin is ingebracht. Hierdoor worden kopieën van de DNA-fragmenten in het oorspronkelijke mengsel van elkaar geïsoleerd in de afzonderlijke bacteriekolonies. DNA-klonering is dus een krachtige, maar eenvoudige methode voor het zuiveren van een bepaald DNA-fragment uit een complex mengsel van fragmenten en het produceren van grote aantallen van het betreffende fragment.

Afbeelding 7-4

Isolatie van DNA-fragmenten uit een mengsel door klonering in een plasmidevector. Vier verschillende DNA-fragmenten, afgebeeld in verschillende kleuren, worden ingevoegd in plasmide-kloneringsvectoren, wat een mengsel van recombinante plasmiden oplevert die elk een enkel DNA-fragment bevatten. (meer. )


HOE VERSCHILT REPRODUCTIEF KLONEN VAN STEMCELONDERZOEK?

Het recente en huidige werk over stamcellen dat hieronder kort wordt samengevat en uitgebreider wordt besproken in een recent rapport van de National Academies getiteld Stamcellen en de toekomst van regeneratieve geneeskunde [ 11] is niet direct gerelateerd aan reproductief klonen van mensen. Het gebruik van een gemeenschappelijke eerste stap, ofwel nucleaire transplantatie ofwel somatische celkernoverdracht (SCNT), heeft het Congres ertoe gebracht wetsvoorstellen in overweging te nemen die niet alleen het reproductief klonen van mensen verbieden, maar ook bepaalde gebieden van stamcelonderzoek. Stamcellen zijn cellen die zich herhaaldelijk kunnen delen en aanleiding geven tot zowel gespecialiseerde cellen als meer stamcellen. Sommige, zoals sommige bloed- en hersenstamcellen, kunnen rechtstreeks worden afgeleid van volwassenen [12-19] en andere kunnen worden verkregen uit pre-implantatie-embryo's. Stamcellen die zijn afgeleid van embryo's worden embryonale stamcellen (ES-cellen) genoemd. Het bovengenoemde rapport van de National Academies geeft een gedetailleerd overzicht van de huidige stand van het stamcelonderzoek [11].

ES-cellen worden ook pluripotente stamcellen genoemd omdat hun nageslacht alle celtypen omvat die kunnen worden gevonden in een postimplantatie-embryo, een foetus en een volledig ontwikkeld organisme. Ze zijn afgeleid van de binnenste celmassa van vroege embryo's (blastocysten) [20-23]. De cellen in de binnenste celmassa van een bepaalde blastocyst zijn genetisch identiek en elke blastocyst levert slechts één enkele ES-cellijn op. Stamcellen zijn zeldzamer [24] en moeilijker te vinden bij volwassenen dan in pre-implantatie-embryo's, en het is moeilijker gebleken om sommige soorten volwassen stamcellen na isolatie tot cellijnen te laten groeien [25 26].

De productie van verschillende cellen en weefsels uit ES-cellen of andere stamcellen is een onderwerp van huidig ​​onderzoek [11 27-31]. De productie van andere hele organen dan beenmerg (voor gebruik bij beenmergtransplantatie) uit dergelijke cellen is nog niet bereikt en het uiteindelijke succes ervan is onzeker.

De huidige interesse in stamcellen komt voort uit hun potentieel voor de therapeutische transplantatie van bepaalde gezonde cellen, weefsels en organen bij mensen die lijden aan een verscheidenheid aan ziekten en slopende aandoeningen. Onderzoek met volwassen stamcellen geeft aan dat ze voor dergelijke doeleinden nuttig kunnen zijn, ook voor andere weefsels dan die waarvan de cellen zijn afgeleid [12 14 17 18 25-27 32-43]. Op basis van de huidige kennis lijkt het onwaarschijnlijk dat volwassenen een voldoende bron van stamcellen zullen blijken te zijn voor alle soorten weefsels [11 44-47]. ES-cellijnen zijn van potentieel belang voor transplantatie omdat één cellijn zich oneindig kan vermenigvuldigen en niet slechts één type gespecialiseerde cel kan genereren, maar veel verschillende soorten gespecialiseerde cellen (hersenen, spieren, enzovoort) die nodig kunnen zijn voor transplantaties [ 20 28 45 48 49]. Er zal echter veel meer onderzoek nodig zijn voordat de omvang van het therapeutisch potentieel van volwassen stamcellen of ES-cellen goed zal worden begrepen.

Een van de belangrijkste vragen met betrekking tot het therapeutisch potentieel van stamcellen is of de cellen, weefsels en misschien daarvan afgeleide organen kunnen worden getransplanteerd met een minimaal risico op transplantaatafstoting. Idealiter zouden volwassen stamcellen die voordelig zijn voor transplantatie afkomstig kunnen zijn van patiënten zelf. Dergelijke cellen, of daarvan afgeleide weefsels, zouden genetisch identiek zijn aan die van de patiënt en niet worden afgewezen door het immuunsysteem. Zoals eerder beschreven, zijn de beschikbaarheid van voldoende volwassen stamcellen en hun potentieel om een ​​volledig scala aan cel- en weefseltypes voort te brengen echter onzeker. Bovendien, in het geval van een aandoening die een genetische oorsprong heeft, zouden de eigen volwassen stamcellen van een patiënt hetzelfde defect hebben en zouden ze moeten worden gekweekt en genetisch gemodificeerd voordat ze kunnen worden gebruikt voor therapeutische transplantatie.

De toepassing van somatische celkerntransplantatie of kerntransplantatie biedt een alternatieve route voor het verkrijgen van stamcellen die kunnen worden gebruikt voor transplantatietherapieën met een minimaal risico op transplantaatafstoting. Deze procedure wordt soms therapeutisch klonen, onderzoeksklonen of niet-reproductief klonen genoemd, en wordt hier aangeduid als kerntransplantatie om stamcellen te produceren—zou worden gebruikt om pluripotente ES-cellen te genereren die genetisch identiek zijn aan de cellen van een ontvanger van een transplantatie [50]. Dus, net als volwassen stamcellen, zouden dergelijke ES-cellen de afstoting moeten verbeteren die wordt waargenomen bij ongeëvenaarde transplantaties.

Twee typen volwassen stamcellen'x02014stamcellen in het bloed die beenmerg- en huidstamcellen vormen' zijn de enige twee stamceltherapieën die momenteel in gebruik zijn. Maar, zoals opgemerkt in het rapport van de National Academies getiteld: Stamcellen en de toekomst van regeneratieve geneeskunde, zijn er nog veel vragen voordat het potentieel van andere volwassen stamcellen nauwkeurig kan worden beoordeeld [11]. Weinig studies over volwassen stamcellen hebben het potentieel van de stamcel voldoende gedefinieerd door uit te gaan van een enkele, geïsoleerde cel, of de noodzakelijke cellulaire omgeving te definiëren voor correcte differentiatie of de factoren die de efficiëntie bepalen waarmee de cellen een orgaan herbevolken. Het is nodig om aan te tonen dat de cellen die zijn afgeleid van geïntroduceerde volwassen stamcellen direct bijdragen aan de weefselfunctie, en om het vermogen te verbeteren om volwassen stamcellen in kweek te houden zonder dat de cellen differentiëren. Ten slotte hebben de meeste onderzoeken die zoveel aandacht hebben gekregen, muizen gebruikt in plaats van menselijke volwassen stamcellen.

ES-cellen zijn niet zonder hun eigen potentiële problemen als bron van cellen voor transplantatie. De groei van menselijke ES-cellen in kweek vereist een laag van muizencellen die virussen kan bevatten, en wanneer ze de kans krijgen om te differentiëren, kunnen de ES-cellen een mengsel van celtypen tegelijk vormen. Menselijke ES-cellen kunnen goedaardige tumoren vormen wanneer ze in muizen worden geïntroduceerd [20], hoewel dit potentieel lijkt te verdwijnen als de cellen kunnen differentiëren voordat ze in een ontvanger worden geïntroduceerd [51]. Studies met ES-cellen van muizen hebben veelbelovend getoond voor de behandeling van diabetes [30], de ziekte van Parkinson [52] en ruggenmergletsel [53].

De ES-cellen die met kerntransplantatie zijn gemaakt, zouden het voordeel hebben ten opzichte van volwassen stamcellen dat ze in staat zijn om vrijwel alle celtypen te leveren en dat ze gedurende lange tijd in kweek kunnen worden gehouden. De huidige kennis is echter onzeker en onderzoek naar zowel volwassen stamcellen als stamcellen gemaakt met kerntransplantatie is vereist om hun therapeutische potentieel te begrijpen. (Dit punt wordt duidelijk vermeld in Bevinding en Aanbeveling 2 van) Stamcellen en de toekomst van regeneratieve geneeskunde [ 11] waarin gedeeltelijk wordt gesteld dat er studies van zowel embryonale als volwassen menselijke stamcellen nodig zullen zijn om het wetenschappelijke en therapeutische potentieel van regeneratieve geneeskunde op de meest efficiënte manier te bevorderen. Het is waarschijnlijk dat de ES-cellen in eerste instantie worden gebruikt om afzonderlijke celtypen voor transplantatie te genereren, zoals zenuwcellen of spiercellen. In de toekomst kunnen ze, vanwege hun vermogen om vele celtypen voort te brengen, worden gebruikt om weefsels en, in theorie, complexe organen voor transplantatie te genereren. Maar dit vereist de perfectie van technieken om hun specialisatie in elk van de samenstellende celtypen te richten en vervolgens de assemblage van deze cellen in de juiste verhouding en ruimtelijke organisatie voor een orgaan. Dat is misschien redelijk eenvoudig voor een eenvoudige structuur, zoals een eilandje in de pancreas dat insuline produceert, maar het is een grotere uitdaging voor weefsels die zo complex zijn als die van long, nier of lever [54 55].

De experimentele procedures die nodig zijn om stamcellen te produceren door middel van kerntransplantatie zouden bestaan ​​uit de overdracht van een somatische celkern van een patiënt naar een ontkernde eicel, de in vitro kweek van het embryo naar het blastocyststadium en de afleiding van een pluripotente ES-cellijn uit de binnenste celmassa van deze blastocyst. Dergelijke stamcellijnen zouden dan worden gebruikt om gespecialiseerde cellen (en, indien mogelijk, weefsels en organen) in laboratoriumcultuur af te leiden voor therapeutische transplantatie. Een dergelijke procedure kan, indien succesvol, een belangrijke oorzaak van transplantaatafstoting voorkomen. Er zijn echter een aantal mogelijke nadelen aan dit voorstel. Experimenten met diermodellen suggereren dat de aanwezigheid van uiteenlopende mitochondriale eiwitten in cellen “mminor” transplantatie-antigenen [56 57] kan creëren die afstoting kunnen veroorzaken [58- 63]. Dit zou geen probleem zijn als het ei door de moeder zou worden gedoneerd van de ontvanger van de transplantatie of de ontvanger zelf. Voor sommige auto-immuunziekten kan transplantatie van cellen die zijn gekloond uit de eigen cellen van de patiënt ongepast zijn, omdat deze cellen het doelwit kunnen zijn van het voortdurende destructieve proces. En, net als bij het gebruik van volwassen stamcellen, zouden in het geval van een aandoening die een genetische oorsprong heeft, ES-cellen die door kerntransplantatie zijn verkregen uit de eigen cellen van de patiënt hetzelfde defect hebben en zouden moeten worden gekweekt en genetisch gemodificeerd voordat ze gebruikt kunnen worden voor therapeutische transplantatie. Het gebruik van een andere bron van stamcellen is waarschijnlijker haalbaar (hoewel immunosuppressie vereist zou zijn) dan de uitdagende taak om de een of meer genen die betrokken zijn bij de ziekte in volwassen stamcellen of in een van kerntransplantatie afgeleide stamcellijn te corrigeren gestart met een kern van de patiënt.

Naast kerntransplantatie zijn er nog twee andere methoden waarmee onderzoekers ES-cellen kunnen afleiden met een verminderde kans op afstoting. Een reeks ES-cellijnen die veel mogelijke genetische samenstellingen bestrijken, is een mogelijkheid, hoewel het rapport van de National Academies getiteld: Stamcellen en de toekomst van regeneratieve geneeskunde beoordeelde dit als “moeilijk zwanger te worden” [11]. Als alternatief kunnen embryonale stamcellen worden gemanipuleerd om bepaalde celoppervlakte-eiwitten te elimineren of te introduceren, waardoor de cellen onzichtbaar worden voor het immuunsysteem van de ontvanger. Net als bij het voorgestelde gebruik van veel soorten volwassen stamcellen bij transplantatie, biedt geen van beide benaderingen op dit moment ook maar iets in de buurt van een belofte van succes.

De bereiding van embryonale stamcellen door kerntransplantatie verschilt van reproductief klonen doordat er niets in een baarmoeder wordt geïmplanteerd. De vraag of alleen ES-cellen een compleet embryo kunnen vormen, kan gemakkelijk verkeerd worden geïnterpreteerd. De titels van sommige rapporten suggereren dat muizenembryo's alleen uit ES-cellen kunnen worden afgeleid [64-72]. In alle gevallen moeten de ES-cellen echter worden omgeven door cellen die afkomstig zijn van een gastheerembryo, in het bijzonder trofoblast en primitief endoderm. Naast dat ze deel uitmaken van de placenta, geven trofoblastcellen van de blastocyst essentiële patronen of signalen aan het embryo die nodig zijn om de oriëntatie van zijn toekomstige hoofd- en romp (anterieur-posterieure) as te bepalen. Deze positionele informatie is niet genetisch bepaald, maar wordt verkregen door de trofoblastcellen van gebeurtenissen die kort na de bevruchting of eicelactivering zijn gestart. Bovendien is het van cruciaal belang dat de positionele aanwijzingen worden gegeven aan de binnenste cellen van de blastocyst gedurende een specifiek tijdvenster van ontwikkeling [73-76]. Geïsoleerde binnenste celmassa's van muisblastocysten implanteren niet vanzelf, maar zullen dat wel doen in combinatie met trofoblastblaasjes van een ander embryo [77]. Daarentegen geven geïsoleerde klompjes ES-cellen van muizen die in trofoblastblaasjes worden geïntroduceerd nooit aanleiding tot iets dat in de verste verte lijkt op een postimplantatie-embryo, in tegenstelling tot een ongeorganiseerde massa trofoblast. Met andere woorden, de enige manier om ES-cellen van muizen aan de normale ontwikkeling te laten deelnemen, is ze te voorzien van embryonale gastheercellen, zelfs als deze cellen niet levensvatbaar blijven tijdens de dracht (Richard Gardner, persoonlijke mededeling). Er is gerapporteerd dat menselijke [20] en primaten [78-79] ES-cellen aanleiding kunnen geven tot trofoblastcellen in kweek. Deze trofoblastcellen zouden echter vermoedelijk de positionele aanwijzingen missen die normaal worden verkregen tijdens de ontwikkeling van een blastocyst uit een ei. In het licht van de experimentele resultaten met ES-cellen van muizen die hierboven zijn beschreven, is het zeer onwaarschijnlijk dat klompjes menselijke ES-cellen die in een baarmoeder zijn geplaatst, zich zouden implanteren en zich tot een foetus zouden ontwikkelen. Er is gemeld dat klompjes menselijke ES-cellen in kweek, zoals klompjes ES-cellen van muizen, aanleiding geven tot ongeorganiseerde aggregaten die bekend staan ​​als embryoïde lichamen [80].

Naast hun toepassingen voor therapeutische transplantatie, kunnen ES-cellen verkregen door kerntransplantatie in laboratoria worden gebruikt voor verschillende soorten studies die belangrijk zijn voor klinische geneeskunde en voor fundamenteel onderzoek in de menselijke ontwikkelingsbiologie. Dergelijke studies konden niet worden uitgevoerd met ES-cellen van muizen of apen en zijn waarschijnlijk niet haalbaar met ES-cellen die zijn bereid uit normaal bevruchte blastocysten. ES-cellen die zijn afgeleid van mensen met genetische ziekten zouden bijvoorbeeld kunnen worden bereid door middel van kerntransplantatie en zouden analyse mogelijk maken van de rol van de gemuteerde genen in zowel cel- als weefselontwikkeling en in volwassen cellen die anders moeilijk te bestuderen zijn, zoals zenuwcellen van de hersenen . Dit werk heeft het nadeel dat het gebruik van donoreicellen zou vereisen. Maar voor de studie van veel celtypen is er misschien geen alternatief voor het gebruik van ES-cellen voor deze celtypen is het afleiden van primaire cellijnen uit menselijke weefsels nog niet mogelijk.

Als de differentiatie van ES-cellen in gespecialiseerde celtypen kan worden begrepen en gecontroleerd, zou het gebruik van kerntransplantatie om genetisch gedefinieerde menselijke ES-cellijnen te verkrijgen de generatie mogelijk maken van genetisch diverse cellijnen die niet gemakkelijk verkrijgbaar zijn uit embryo's die zijn ingevroren of die de klinische behoefte in IVF-klinieken te boven gaan. Deze laatste weerspiegelen niet de diversiteit van de algemene bevolking en zijn scheef in de richting van genomen van paren waarin het vrouwtje ouder is dan de periode van maximale vruchtbaarheid of één partner onvruchtbaar is. Bovendien kan het belangrijk zijn om stamcellen te produceren door middel van kerntransplantatie van individuen die ziekten hebben die verband houden met zowel eenvoudige [81] als complexe (meervoudige genen) erfelijke genetische voorliefdes. Sommige mensen hebben bijvoorbeeld mutaties die hen vatbaar maken voor de ziekte van Lou Gehrig (amyotrofische laterale sclerose of ALS), maar slechts enkele van deze personen worden ziek, vermoedelijk door de invloed van extra genen. Many common genetic predilections to diseases have similarly complex etiologies it is likely that more such diseases will become apparent as the information generated by the Human Genome Project is applied. It would be possible, by using ES cells prepared with nuclear transplantation from patients and healthy people, to compare the development of such cells and to study the fundamental processes that modulate predilections to diseases.

Neither the work with ES cells, nor the work leading to the formation of cells and tissues for transplantation, involves the placement of blastocysts in a uterus. Thus, there is no embryonic development beyond the 64 to 200 cell stage, and no fetal development.


Using Transduction in Medicine

Transduction, however, has positive implications for humans and other higher life forms. Scientific research has been focusing on techniques and outcomes of controlled transduction with many potential applications.

Some scientists are interested in creating new medications or better medication delivery. Others are interested in creating genetically modified cells to further scientific understanding of genetics, or for new fields of medical treatments. They are even conducting experiments to observe transduction in non-bacterial cells.


Statement on Ethical Considerations Regarding Human Cloning

For a number of decades, the prospect that new members of the human family might be produced by cloning was considered farfetched. Recent advances in genetic and reproductive biology, however, indicate that techniques for cloning humans may soon be developed. With this prospect comes the Christian responsibility to address profound ethical issues associated with human cloning. As Christians, with firm belief in God’s creative and redemptive power, Seventh-day Adventists accept the responsibility to enunciate ethical principles that emerge from their faith commitments.

Cloning includes all those processes by which living plants or animals are replicated by asexual means-methods that do not involve the fusion of egg and sperm. Many natural processes are forms of cloning. For example, microorganisms, like common yeast, reproduce by splitting into two daughter cells that are clones of the parent cell and each other. Cutting a twig from a rose bush or grapevine and propagating it into a complete plant also creates a clone of the original plant. Similarly, many simple animals, such as starfish, can regenerate complete organisms from small parts of a predecessor. Thus the biological principle of cloning is not new.

The new technique is known as somatic cell nuclear transfer . The essence of this method is to take a cell from an existing individual and manipulate it so that it behaves like an embryonic cell. Given the proper conditions, an embryonic cell can proliferate and generate a complete individual. At present, this cellular reprogramming is accomplished by putting a complete adult cell inside a larger egg cell whose nucleus has been removed. The egg that is used in this process serves the role of an incubator, providing an essential environment to reactivate genes of the adult cell. The egg contributes to the offspring only the small amount of genetic material associated with its cytoplasm, not its nuclear genetic material, as occurs in sexual reproduction. The altered egg must then be implanted in an adult female for gestation.

Biologists have developed this technique as a tool for animal husbandry. By this means, they hope to create a herd of valued animals that are genetically identical to a selected individual. The potential benefits from this technology, including the expectation of products for treating human diseases, are of great interest to researchers and to the biotechnology industry. However, the same technological capacity could be used for human reproduction and thus raises serious ethical concerns.

First among these concerns is medical safety. If the current technique of somatic cell nuclear transfer were to be used in humans, ova would need to be obtained from donors. Most of these would perish because of cellular manipulations during early embryonic growth in the laboratory. Others would be lost after implantation, spontaneously aborted at various stages of fetal development. In this respect, sensitivity to the value of embryonic and fetal life would be similar to the development of other methods of assisted reproduction, such as in vitro fertilization. There would likely be an increased risk of birth defects in children brought to term. At present, concern about physical harm to developing human lives is sufficient to rule out the use of this technology.

However, even if the success rates of cloning were to improve and the medical risks were diminished, a number of major concerns would remain. For example, is there anything intrinsically problematic with creating an individual who is not produced through fertilization of an egg by a sperm? Further study is needed to resolve questions regarding the essential nature of procreation in God’s design.

Another of the most often expressed concerns is that the dignity and uniqueness of a cloned person may be jeopardized. This risk includes the psychological harm that might be experienced by an individual who would be what some have called the “delayed identical twin” of the individual who provided the initial cell. Do existing persons have the right to exercise such a level of control over the genetic destiny of a new individual?

Concern also exists that human cloning might undermine family relationships. Commitments to both the unitive and the procreative functions of human sexual relationships might be diminished. For example, the questionable practice of using a gestational surrogate may, at times, be considered. The use of a donor cell from an individual other than the married couple may introduce problems of relationships and responsibilities.

An additional major risk is that cloning could lead to expedient uses of those who are cloned, with their value assigned primarily on the basis of their utility. For example, there could be a temptation to clone individuals to serve as sources of transplantable organs. Others have worried about the deliberate creation of subservient individuals whose autonomy would be violated. Egotistical or narcissistic individuals might be inclined to use the technology in order to “duplicate” themselves.

Finally, the financial costs of cloning would likely be considerable even after significant technological improvements. If human cloning were commercialized, conflicting interests might add to the risk of abuse.

While this is only a partial list of potential risks and misuses of human cloning, it should be sufficient to give pause to Christians who wish to apply the moral principles of their faith to the matter of human cloning. Still, it is important that concerns about the abuses of a technology not blind us to be possibilities of using it to meet genuine human needs*. The possibility of human cloning, even if remote, motivates this statement of relevant Christian principles.

The following ethical principles are intended to apply to somatic cell nuclear transfer if that technology is ever applied to human beings. The rapid pace of progress in this field will require periodic review of these principles in light of new developments.

1.Protection of vulnerable human life. Scripture is clear in its call to protect human life, especially those lives that are most vulnerable (Deut 10:17-19 Isa 1:16, 17 Matt 25:31-46). The biological technology of cloning is ethically unacceptable whenever it poses disproportionate risk of harm to human life.

2.Protection of human dignity. Human beings were created in the image of God (Gen 1:26, 27) and were thus endowed with personal dignity that calls for respect and protection (Gen 9:6). Cloning may threaten human dignity in a number of ways and must thus be approached with resolute moral vigilance. Any use of this technology that undermines or diminishes the personal dignity or autonomy of human beings must be rejected. This moral prohibition applies to all human cloning that would value human life primarily for its utilitarian function or commercial value.

3.Alleviating human suffering. It is a Christian responsibility to prevent suffering and to preserve the quality of human life (Acts 10:38 Luke 9:2). If it is possible to prevent genetic disease through the use of somatic cell nuclear transfer, the use of this technology may be in keeping with the goal of preventing avoidable suffering.

4.Family support. God’s ideal plan is for children to develop in the context of a loving family with the presence, participation, and support of both mother and father (Prov 22:6 Ps 128:1-3 Eph 6:4 1 Tim 5:8). Any use of somatic cell nuclear transfer as a means of assisting human reproduction should thus be within the context of the fidelity of marriage and support of stable family life. As with other forms of assisted reproduction, the involvement of third parties, such as surrogates, introduces moral problems that are best avoided.

5.Stewardship. The principles of Christian stewardship (Luke 14:28 Prov 3:9) are important for all types of assisted human reproduction including the possibility of somatic cell nuclear transfer, which is likely to be very costly. Married couples seeking such assistance should consider the expenses involved in terms of their exercise of faithful stewardship.

6.Truthfulness. Honest communication is one of Scripture’s mandates (Prov 12:22 Eph 4:15, 25). Any proposed use of cloning should be informed by the most accurate information available, including the nature of the procedure, its potential risks, and its costs.

7.Understanding God’s creation. God intends for human beings to grow in their appreciation and understanding of His creation, which includes knowledge regarding the human body (Matt 6:26-29 Ps 8:3-9 139:1-6 13-16). For this reason, efforts to understand the biological structures of life through ethical research should be encouraged.
Given our present state of knowledge and the current refinement of somatic cell nuclear transfer, the use of this technique for human cloning is deemed unacceptable by the Seventh-day Adventist Church. Given our responsibility to alleviate disease and to enhance the quality of human life, continued appropriate research with animals is deemed acceptable.

Glossary
Allele. One of the alternative forms of a particular gene. Each gene of an organism can exist in slightly different forms. Those small differences are responsible for some of the variations that we observe in different individuals within natural populations. Different alleles for genes that produce the blood protein hemoglobin, for example, will affect how well the blood cells will carry oxygen.

Clones. Two or more individuals with identical genetic material. Human clones occur naturally in the form of “identical twins.” Though twins begin life with the same genetic material they, nevertheless, develop distinct physical differences (fingerprints, for example). Furthermore, they become fully unique individuals with distinct personalities as a result of their different experiences and independent choices. An individual conceived by somatic cell nuclear transfer would be at least as different from his or her progenitor as natural twins.

Cytoplasma. All the contents of a cell, other than the nucleus. The cytoplasm is the site where many important processes occur, including the assembly of proteins and enzymes, and the manufacture of cell products. The cytoplasm also contains the mitochondria, small bodies that are responsible for the breakdown of food to produce the energy needed for the activities of the cell.

Embryo. The early stages of development of a fertilized egg. In somatic cell nuclear transfer, it refers to the early developmental stages of an enucleated egg after it has been fused with a somatic cell.

Enucleated egg. An egg cell from which the nucleus has been removed. This is usually accomplished by penetrating the cell with a fine glass needle and withdrawing the nucleus while observing the process under a microscope.

Germ cell. Reproductive cell. In mammals and humans, the germ cells are the sperm and eggs (ova).

Gestation. The period of time it takes an embryo to develop in the uterus from a fertilized egg to a newborn offspring. Gestation begins with implantation of the embryo in the uterus and ends with birth.

Nucleus. The structure within a cell that contains the genetic material or genes. The nucleus is surrounded by a membrane that separates it from the remainder of the cell.

Ovum (plural: ova). An egg cell. A female productive cell.

Somatic cell. Any cell from the body of a mammal or human, other than the germ cells.

Somatic cell nuclear transfer. The technical name for the method used to produce the first animal clone, a sheep called “Dolly.” Though the name suggests that a nucleus from a somatic cell was used, in fact, the complete somatic cell was fused with an enucleated egg.

Sperm. A male reproductive cell.

*There may be future situations in which human cloning could be considered beneficial and morally acceptable. It is possible, for example, to imagine circumstances in which cloning may be contemplated within the context of marriage as the only available means of reproduction for a couple who cannot participate in normal procreation. In other cases, potential parents may be carriers of defective genetic alleles, and they may wish to avoid the risk of giving birth to a child with a genetic disease. The use of somatic cell nuclear transfer might assist such parents in having a child who would be free of genetic disorder. Of course, many of the concerns about personal identity and dignity would still remain even in the context of family fidelity. As with other forms of assisted human reproduction, potential blessings of somatic cell nuclear transfer must be weighed against the risks.


Borrow from another female's main squeeze

(Atlantic molly fish reproduce asexually, but they still require the occasional male. Photo Credit: Michi Tobler)

Roughly 100,000 years ago, in a romantic lagoon near Tampico on Gulf side of Mexico, two distinct fish species—a sailfin molly male and an Atlantic molly female—came together in an unlikely union. The colorful pair gave birth to the Amazon molly: an all-female, asexually reproducing mini-carrot length fish named after the all-female tribes of Greek legend, according to Schlupp of the University of Oklahoma.

Yet while these Amazons need no male genetic material to reproduce, they're not entirely independent. To kickstart their reproductive systems, they still need sperm. In a bid to find a suitor into this kind of thing, Amazons will actually disrupt mating processes between sexually reproducing mollies they come across in an effort to steal the male's seed from his erstwhile mate—by literally squeezing in between the pair.

"They kind of butt in and then it's almost as if they're hoping to get the mating that was meant for another female," Schlupp says. "The males that these Amazon mollies are mating with really have to get up close and personal with the Amazon mollies. These fishes have a specialized fin that they use to transfer sperm—we're actually talking about real copulation. It's not like a mass spawning where some parasitic female swoops in and gathers some sperm."

Talk about too close for comfort.

Editor's Note, March 28, 2017: This article initially stated that the Atlantic molly first became a separate species roughly𧅤 years ago.