Kloonimine: erinevus redaktsioonide vahel

Kloonimisest hakati rohkem rääkima pärast seda, kui 1996. aastal õnnestus edukalt liita udara- ja [[munarakk]]. Sellest kasvas kloonlammas [[lammas Dolly|Dolly]].

Kloonimistehnoloogiate arenguga loodetakse tulevikus ennetada ningja ravida siiamaani ravimatuid haigusi. Lisaks sellele avanevad perspektiivid põllumajanduses [[tõuaretus|tõuaretusega]] ja pereplaneerimises [[viljatus-ravi|viljatuse raviga]].

Kloonimine tähendas juba Vana-Kreeka ajal protsessi, milles uus [[taimed|taim]] saab alguse väikesest oksakesest [[vegetatiivne sigimine|vegetatiivse paljunemise]] tulemusena. Nendel taimedel oli oluline väärtus aianduses, kuna nad olid identsed oma eellastega ning olid uue [[sort|sordi]] aretamise aluseks. Hiljem hakati kogu sellist tahtlikult vegetatiivset paljundamisprotsessi nimetama kloonimiseks.<ref>King M., Science //American Association for the Advancement of Science. 1903. Vol. 18. P. 502.</ref>

Ajaga on mõiste laienenud ning seda hakation hakatud kasutama erinevate [[bakterid|bakterikultuuride]] kasvatamisel.

Hiljem kasutati terminit "kloonimine" kõikide identsete organismide saamise tehnoloogiate puhul, alates [[rakutuum|tuumade]] asendamisest kullestel, lõpetades erinevate organismide, ka lamba [[lammas Dolly|Dolly]] saamisega.

Juba 1990. aastate lõpus hakati rääkima võimalusest kasutada seda sama tehnoloogiat, et saada geneetiliselt identseid inimesi. Mõiste "kloonimine" väljus ka teadusringkondade sõnavarast üldisele rahvamassile kasutamiseks. Seda hakati kasutama nii [[meedia|meedias]], [[kino|kinomaastikul]], [[kirjandus|kirjanduses]] kui ka [[arvutimäng|arvutimängude]] tootmisel. <ref>Krens E.A., Molendijk L., Wullems G.I., Schilperoort R.A. In vitro Transformation of Plant Protoplasts with Ti-Plasmid DNA // Nature. 1982. Vol. 296. P. 72-74.</ref>

Molekulaarne kloonimine on protsess, mille läbi saadakse labori tingimustes ühest [[molekul|molekulist]] mitu samasugust molekuli. Molekulaarset kloonimist kasutatakse laialdaselt erinevatesnii bioloogilistes eksperimentides kui ka praktilistes rakendustes, alates DNA analüüsidest lõpetadesja erinevatelõpetades [[valk|valkude]] tootmisega. TavapäraseltTavaliselt kasutatakse kloonimist pikendamaks DNA fragmente, mis sisaldavad terveid [[geen|geene]]. Samuti kasutatakse seda, et pikendada igasuguseid DNA järjestusi, näiteks [[promootor|promootorit]], [[mittekodeerivad järjestused|mittekodeerivaid järjestusi]] ningja juhuslikke DNA lõike.<ref name="isbn1-55581-498-0">{{cite book |author=Cheryl L. Patten; Glick, Bernard R.; Pasternak, Jack |title=Molecular Biotechnology: Principles and Applications of Recombinant DNA |publisher=ASM Press |location=Washington, D.C |year=2009 |pages= |isbn=1-55581-498-0 |oclc= |doi= |accessdate=}}</ref>

'''DNA fragmendi kloonimine hõlmab nelja sammuetappi:''' <ref>{{cite book |title=iGenetics: A Molecular Approach |author= Peter J. Russel |year= 2005 |isbn=0-8053-4665-1 |location=San Francisco, California, United States of America |publisher=Pearson Education}}</ref>

#[[fragmentatsioon]] -– valitud lõigu eraldamine DNAstDNA-st;

#[[ligeerimine]] -– oma DNA kleepimine valitud lõiku;

#[[transformatsioon]] -– moodustatud uue lõigu sisestamine rakku;

#[[analüüsimine]]/[[selekteerimine]] -– edukalt kloonitud rakkude väljavalimine.

Et pikendada elava organismi DNA lõiku, peab see olema ühenduses [[replikatsiooni alguspunktiga]], mis suunab nii enda kui ka ühendatavate lõikude [[paljunemine|paljunemist]]. Lisaks sellele on vajalikud mitmed erinevadmitmesugused protsessid ja spetsialiseerinud [[kloonimisvektor|kloonimisvektorid]] (tükike DNAdDNA-d, millesse saab lisada võõra DNA fragmente), et algaks valgu [[ekspressioon]], [[sildistamine]], üheahelalise [[RNA]] ja DNA moodustamine jne.

Alguses tuleb eraldada DNAst sobiva suurusega lõik. Seejärel ligeerimise abil sisestatakse [[amplifitseeritud DNA]] [[vektor|vektorisse]] (DNA lõik). Vektor (mis on tavaliselt ümmargune) [[lineariseerimine|lineariseeritakse]], kasutades selleks [[restriktsiooniensüüm|restriktsiooniensüüme]]. Järgmisena inkubeeritakse vektor meid huvitava fragmendiga kindlates tingimustes koos [[ensüüm|ensüümi]] DNA ligaasiga. Pärast ligeerimist siseneb vektor meid huvitava DNA lõiguga [[peremeesrakk|peremeesrakku]]. Esineb ka teisi võimalikke tehnikaid, näiteks [[elektroporatsioon]]<ref name="pmid2659971">{{cite journal |author=Wirth R, Friesenegger A, Fiedler S |title=Transformation of various species of gram-negative bacteria belonging to 11 different genera by electroporation |journal=Mol. Gen. Genet. |volume=216 |issue=1 |pages=175–7 |year=1989 |month=Märts |pmid=2659971 |doi= 10.1007/BF00332248|url=}}</ref>, [[optiline süstimine]] ja [[DNA-püss|DNA-püssi]] abil. Lõpuks saadud [[transformatsioon|transformeeritud]] rakud pannakse kasvama. Olenemata millist sisestamismeetodit kasutati, on võõr-DNA rakku sisenemine väikese efektiivsusega. Ainult teatud väike osa rakkudest võtab võõr-DNA oma koosseisu. Selleks, et kindlaks teha, millised rakud on edukalt kloonitud, kasutatakse vektorisse ehitatud [[markergeen|markergeene]]. KaasaegsedTänapäevased kloonimisvektorid sisaldavad valikulisi [[antibiootiku|antibiootikumiresistentsusmarkereid]], mis võimaldavad söötmel kasvada ainult nendel rakkudel, millesmillel on see vektor olemas.<ref name="isbn1-4051-1121-6">{{cite book |author=Brown, Terry |title=Gene cloning and DNA analysis: an introduction |publisher=Blackwell Pub |location=Cambridge, MA |year=2006 |pages= |isbn=1-4051 -1121-6 |oclc= |doi= |accessdate=}}</ref>

See-eest keerukamate rakuliinide kloonimisel on protsess raskendatud, kasutatakse [[kloonimisrõngad|kloonimisrõngaid]] (silindreid).<ref name="CloningRings">{{cite journal|last=McFarland|first=Douglas|authorlink=Douglas McFarland|year=2000|title= Preparation of pure cell cultures by cloning|journal=Methods in Cell Science|volume=22|issue=1|pages=63–66|pmid=10650336|doi= 10.1023/A:1009838416621}}</ref> Selle tehnika jaoks vajavad rakud eelnevat eeltöötlemist. [[Rakususpensioon]], mis on kokku puutunud [[mutageense]] aine või selektsiooni teostava ravimiga, külvatakse tugevale lahusele. Sellel alusel kasvavad isoleeritud [[kolooniad|kolooniaid]]. Varajases kasvufaasis, kui kolooniad koosnevad vaid üksikutest rakkudest, asetatakse nende ümber steriilsed [[polüstüreenirõngad]] (kloonimisrõngad). Rõngad on eelnevalt kastetud rasva sisse ja nendesse lisatakse väike kogus [[trüpsiin|trüpsiini]]. Seejärel teostatakse võõrkeha siirdamine kolooniatesse. Kloonitud rakud korjatakse rõngaste seest kokku ja viiakse uuele söötmele edasiseks kasvuks.

[[somaatiline rakk|Somaatilise]] rakutuuma siirdamist (SCNT, ''somatic-cell nuclear transfer'') kasutatakse [[embrüo|embrüode]] loomiseks uuringute või ravi eesmärgil. Levinuim rakendusvaldkond on [[tüvirakk|tüvirakkude]] uuringud. Seda protsessi nimetatakse ka „ravikloonimiseks“ ja „[[terapeutiliseks kloonimiseks]]“. Eesmärgiks pole luua kloonitud inimkeha ([[reproduktiivne kloonimine]]), vaid eraldada tüvirakke. Somaatilist rakutuuma siirdamist kloonimisel kasutatakse aktiivselt selle tõttu, et keharakke saab kergelt kasvatada ja hoida laboritingimustes. <ref>{{netiviide | URL = http://www.boston.com/news/health/blog/2008/01/california_biot.html | Pealkiri = ''California biotech says it cloned a human embryo, but no stem cells produced'' | Autor = Gideon, Gil | Väljaanne = Boston Globe | Aeg = jaanuar 2008 | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

Protsess algab tuuma (sisaldab DNAdDNA-d) väljavõtmisega [[somaatiline rakk|somaatilisest rakust]] (keharakk), mis hiljem pannakse tuumata [[munarakk|munarakku]].<ref name="Halim">{{netiviide | URL = http://web.mit.edu/newsoffice/2002/cloning-0911.html | Pealkiri = ''Extensive new study shows abnormalities in cloned animals accessdate'' | Autor = N.Halim | Aeg = september 2002| Väljaandja = ''MIT Tech Talk'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref> Somaatiline tuum ja munaraku tsütoplasma ühendatakse omavahel [[elektrišoki]] abil. Elektrišoki energia võimaldab kloonitud embrüol hakata arenem.<ref name=Latham /> Väljaarenev embrüo on geneetiliselt identne patsiendiga.<ref name=Halim /> Uus embrüo loob [[blastotsüst|blastotsüste]], mis võib moodustuda ükskõik mis rakuks inimese kehas. <ref name="Plus">{{netiviide | URL = http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002398.htm | Pealkiri = ''Fetal development'' | Autor =L J.Vorvick | Aeg = 2011 | Väljaandja = ''MEDEX'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref> Oluline on teada, et kloonimine toimub ainult siis, kui munarakk säilitab oma normaalsed [[funktsioonid]]. Selle asemel, et [[paljunema|replitseeruda]] kasutades [[spermatosoid|sperma]] ja munaraku genoomi, sisestatakse somaatiline rakutuum munarakku. Munarakk reageerib keharaku tuumale samamoodi, nagu ta reageeriks spermarakule.<ref name="Latham">{{netiviide | URL = http://submit.biolcell.org/boc/097/0119/0970119.pdf | Pealkiri = ''Early and delayed aspects of nuclear reprogramming during cloning'' | Autor = K.E. Latham | Aeg = 2005 | Väljaandja = ''Biology of the Cell'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

Somaatilise rakutuuma siirdamisprotsessi peetakse ka heaks meetodiks, et toota põllumajandusloomi toidu otstarbeks. See tehnoloogia on edukalt klooninud lambaid, veiseid, kitsesidkitsi ningja sigu. Teisalt väga suur kasu somaatiliste tuumade siirdamisel on väljasuremisohus olevate liikide kloonimine.<ref name=Latham />

Kahjuks suure surve tõttu nii munarakule kui ka siirdatavale tuumale läheb palju rakke kaduma protsessi käigus. Siiamaani pole võimalik seda protseduuri [[automatiseerima|automatiseerida]], kõike tuleb käsitsi mikroskoobi all teostada, mille tõttu on see protseduur väga ressursimahukas. [[biokeemia|Biokeemiaga]] seotud erinevate keharakutuumade ümberprogrammeerimine ning munaraku aktiveerimine pole samuti kaugeltki hästi arusaadavad protsessid.<ref name=Campbell>{{cite journal |author=Campbell KH, McWhir J, Ritchie WA, Wilmut I |title=Sheep cloned by nuclear transfer from a cultured cell line |journal=Nature |volume=380 |issue=6569 |pages=64–6 |year=1996 |month=Märts |pmid=8598906 |doi=10.1038/380064a0 |url=}}</ref>

Mõistet "kloon" kasutatakse aianduses, kui räägitakse taimest, mis on järeltulija vegetatiivse paljunemise tulemusena. Paljud aiakultuuride sordid on kloonid, mis on alguse saanud ühest taimest ja on mitmekordistatud mingis vegetatiivses protsessis. Näiteks mõned Euroopa taimesordid, nagu näiteks viinamarjad, kartulid ja banaanid on aastatuhandeid vanad kloonid.

Paljud puud, põõsad, viinamarjad, sõnajalad ja muud rohttaimed ja püsililled moodustavad loomulikke kolooniaid kloonidest. See toimub siis, kui taimest eraldunud mingi osa hakkab individuaalse taimena eraldi kasvama. [[sammaltaimed|Sammal]] on samuti üks levinud näide vegetatiivsest paljunemisest. Mõned [[soontaimed]], näiteks võilill ja heintaimed moodustavad ka seemneid aseksuaalselt, mille tulemusena moodustuvad geneetiliselt identsetest indiviididest kloonide populatsioonid.<ref>{{netiviide | URL = http://www.pnas.org/content/97/13/7037.full.pdf | Pealkiri = ''Reproductive systems and evolution in vascular plants'' | Autor = K. E. Holsinger | Aeg = 2000 | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

Klonaalne päritolu esineb looduses mõningatel loomaliikidel ja seda nimetatakse [[partenogenees|partenogeneesiks]] (organismi paljunemine ilma kaaslaseta). See mittesugulise paljunemise vorm esineb ainult mõningatel emastel putukatel, vähkidel ningja sisalikel. Kasv ja areng toimub ilma isaslooma poolt viljastamiseta.<ref>{{netiviide | URL = http://www.eestiloodus.ee/index.php?artikkel=384 | Pealkiri = ''Suguline sigimine on mõistatus evolutsiooniuurijaile'' | Autor = T. Tammaru | Aeg = juuni 2003 | Väljaandja = ''Eesti Loodus'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = eesti keeles }}</ref> Taimedel partenogenees tähendab embrüo arengut viljastamata munarakust. Seda kutsutakse ka [[apomiksis|apomiksiseks]].

1935. aastal pälvis saksa [[embrüoloog]] [[Hans Spemann]] [[Nobeli auhind|Nobeli auhinna]] meditsiinis, kui ta avastas praeguseks tuntud embrüonaalse [[induktsioon|induktsiooni]]. Ta eksperimenteeris erinevate embrüo osadega, mis vastutavad erinevate [[kude|kudede]] ja elundite arengu eest. 1928. aastal teostasid Spemann ja tema õpilane [[Hilde Mangold]] somaatiliste rakkude tuuma siirdamist, kasutades selleks [[kahepaiksed|kahepaiksete]] embrüosid. See oli üks esimesi samme kloonimise suunas.<ref>{{netiviide | URL = http://www.nature.com/nrm/journal/v7/n4/box/nrm1855_BX1.html | Pealkiri = ''Explanation of the Spemann-Mangold experiment'' | Autor = Edward M. De Robertis | Aeg = aprill 2006 | Väljaandja = ''Nature Reviews'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

Kloonimine viidi läbi [[šotimaa|Šotimaal]] Roslini ülikoolis, kus lammas terve oma elu elas (1996–2003). Paljud teadlased arvavad, et Dolly suri kiirenenud vananemise tõttu. Spekuleeriti, et surm oli seotud lühenenud [[telomeer|telomeeridega]]. Need on kompleksid, mis kaitsevad [[kromosoom|kromosoome]] kahjustuste eest. [[Ian Wilmut]], kes viis Dolly kloonimist läbi, vaidleb sellele vastu. Tema arvates oli Dolly varajane surm seotud [[hingamisteed|hingamisteede]] [[infektsioon|infektsiooniga]]. Arvatavasti tulenes see kloonimisprotsessi puudujääkidest.<ref>{{netiviide | URL = http://www.liebertonline.com/doi/abs/10.1089/15204559950020003 | Pealkiri = ''Analysis of telomere length in Dolly, a sheep derived by nuclear transfer'' | Autor = Shiels PG, Kind AJ, Campbell KH | Väljaanne = 1 | Aeg = | Väljaandja = ''Cloning'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref><ref>{{Cite journal|author=Shiels PG, Kind AJ, Campbell KH, ''et al'' |title=Analysis of telomere lengths in cloned sheep |journal=Nature |volume=399 |issue=6734 |pages=316–7 |year=1999 |pmid=10360570 | doi = 10.1038/20580|bibcode = 1999Natur.399..316H }}</ref>

Dollyst on järel topis, mis seisab Edinburghi Kuninglikus muuseumis. <ref>{{netiviide | URL = http://www.nms.ac.uk/our_collections/highlights/dolly_the_sheep.aspx | Pealkiri = ''Dolly the sheep'' | Autor = National Museums Scotland | Väljaandja = ''National Museums Scotland'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

Inimese kloonimine tähendab geneetiliselt identse koopia loomist olemasolevast või varem eksisteerinud inimesest geneetiliselt identse koopia loomist. Seda Mõistetmõistet kasutatakse tavaliselt selleks, et määratamääratleda inimese kunstlikku kloonimist. Loomuliku paljunemise ajal võib toimuda samuti kloonimine, selle tulemusena sünnivad [[identsed kaksikud]].

Eristatakse kahte inimkloonimist – üks on terapeutiline kloonimine ja teine reproduktiivne kloonimine. Teoreetiliselt on võimalik ka kolmas variantkoonimise kloonimisesvariant, kus ühendatakse nii terapeutiline kui ka reproduktiivne kloonimine. Seda kutsutakse [[asenduskloonimiseks]]. See tähendaks ulatuslikult kahjustunud kehaosa asendamist, millele järgneks osaline või täielik [[ajusiirdamine]].

Erinevad inimkloonimise tüübid on tekitanud palju vaidlusi.<ref>{{cite book|last=Pence|first=Gregory E.|authorlink=Gregory E. Pence|title=Who’s Afraid of Human Cloning?|publisher=Rowman & Littlefield|year=1998|id=paperback ISBN 0-8476-8782-1 and hardcover ISBN 0-8476-8781-3}}</ref> Enamik teadus-, valitsus- ja usuorganisatsioone on rangelt reproduktiivse kloonimise vastu. Ameerika Ühendriikide teaduse edendamise liit (AAAS) ja paljud teised teaduse ühingudteadusühingud on teinud avaldusi, et inimese kloonimine tuleks seni keelustada seni, kuni on lahendatud kõik ohutuse probleemid.<ref>{{netiviide | URL = http://www.aaas.org/gr/stc/Archive/1996-2003/bulletin/articles/2-98/hclone.htm | Pealkiri = ''HUMAN CLONING DEBATE REIGNITES'' | Väljaandja = ''AAAS home'' | Autor = Advancing science serving society | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref> Samuti on räägitud probleemist, mis saab siis, kui tulevikus hakatakse kloonidelt eemaldama üksikuid organeid.

Esimene inimhübriidkloon loodi novembris 1998. aastal.<ref>{{netiviide | URL = http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/371378.stm | Pealkiri = ''Details of hybrid clone revealed'' | Autor = BBC News | Aeg = aprill 2010 | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref> Edasijõudnud raku tehnoloogiarakutehnoloogia abiga (''Advanced Cell Technology'', ACT) eemaldati lehma munarakust DNA ja sinna siirdati inimese jalast rakk. See hävitati 12 päeva pärast. Kuna normaalne embrüo siirdub oma kohale alles 14 päeva pärast, siis kokkuleppe järgi hävitatud embrüot ei saa hävitatud embrüot vaadelda kui inimorganismi.

2008. aasta jaanuaris teatasid California teadlased [[Wood]] ja [[Andrew French]], et on edukalt loonud viis esimest küpset embrüot, kasutades selleks täiskasvanud naharaku DNAdDNA-d. Nende eesmärk oli tagada elujõulised embrüonaalsed tüvirakud. Dr Samuel Wood ja tema kolleeg annetasid oma naharakud ning DNA nendelt rakkudelt oli siirdatud inimese munarakku. Ei ole teada, kas nendel embrüotel oleks võimalik olnud edasi areneda tulevikus. Dr Wood selgitas, et võimaluse korral oleks see ebaeetiline ja [[illegaalne]]. Kõik 5 loodud embrüot hävitati.<ref>{{netiviide | URL = http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2008/01/17/AR2008011700324.html?hpid=topnews | Pealkiri = ''Mature Human Embryos Created From Adult Skin Cells'' | Autor = R.Weiss | Aeg = jaanuar 2008 | Väljaandja = ''Washington Post'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = inglise keeles }}</ref>

22. juunil 2013. aastal sündis [[Eesti Maaülikool|Eesti Maaülikoolis]] [[transgeenne]] emane [[vasikas Juuni]], kelle genoom sisaldas inimese [[kasvuhormoon|kasvuhormooni]] geeni. Loodeti, et tulevikus hakkab lehm tootma oma piimas inimese kasvuhormooni. Terves maailmas on vaid mõned üksikud lehmad, kelle piim sisaldab inimese valke, millest saab toota ravimeid. Transgeense tehnoloogia areng on [[farmaatsiatööstus|farmaatsiatööstuses]] suureks läbimurdeks, kuna see võimaldab kvaliteetset ravimit toota odavamalt. Transgeenne lehmvasikas loodi [[Eesti Maaülikool|Eesti Maaülikooli]], [[Tartu Ülikool|Tartu Ülikooli]] ja [[Reproduktiivmeditsiini Tehnoloogiate Arenduskeskus|Reproduktiivmeditsiini Tehnoloogiate Arenduskeskuse]] teadlaste koostöös.<ref>{{netiviide | URL = http://www.pollumajandus.ee/article/2013/9/3/juuni_on_esimene_transgeenne_kloonvasikas | Pealkiri = ''Juuni on esimene transgeenne kloonvasikas'' | Autor = M.Sander-Sõrmus | Aeg = september 2013 | Väljaandja = ''Äripäev'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = eesti keeles }}</ref> Sama aasta oktoobris suri vasikas ootamatult. Loomaarstid ei oska öelda, mis võis looma surma põhjuseks olla. <ref>{{netiviide | URL = http://uudised.err.ee/?06288631 | Pealkiri = ''Maaülikoolis kloonitud vasikas suri ootamatult'' | Autor = K.Koppel | Aeg = oktoober 2013 | Väljaandja = ''ERR uudised'' | Kasutatud = 8.10.2013| Keel = eesti keeles }}</ref>