Bagaimana Cara Kerja Kloning? Inilah Semua yang Perlu Anda Ketahui

CRISPRSudah menjadi rahasia umum bahwa kloning telah merusak ikatan sci-fi, dan bahwa laboratorium di seluruh dunia sedang bereksperimen dengan teknik kloning. Tapi bagaimana tepatnya kloning bekerja, dan mengapa kita belum mendengar lebih banyak tentangnya? Lebih khusus lagi, mengapa pasukan klon belum menguasai kita ? Inilah cara para peneliti mengkloning organisme hidup, dan mengapa itu tetap menjadi proses yang rumit.

Jenis Kloning Modern

DNACaroline Davis 2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr

"Kloning" bukanlah kata yang sangat ilmiah, jadi tidak mengherankan jika ada beberapa teknik berbeda yang dapat Anda sebut kloning. Itu termasuk kloning gen umum, di mana bahan biologis direproduksi - dan digunakan untuk teknik medis atau bahkan memenuhi permintaan daging merah - serta kloning terapeutik, yang melibatkan pertukaran DNA nukleus di antara telur untuk proses perkembangan yang dipersingkat.

Tapi sebenarnya, gaya kloning “itulah yang saya maksudkan”, kita perlu berbicara tentang transfer inti sel somatik (SCNT). Ini adalah jenis kloning yang mengambil DNA dari spesimen dewasa dan mereproduksinya, sehingga embrio dengan DNA yang sama dibuat. Ini adalah jenis sains yang menginspirasi stormtroopers dan dinosaurus dalam film favorit kami, dan mungkin itulah yang Anda pikirkan. Jadi mari kita bicara tentang bagaimana transfer inti sel somatik bekerja.

Langkah 1: Ekstrak DNA dari donor

Pertama, para ilmuwan membutuhkan sel yang sehat dan tahan lama dari donor - alias organisme yang ingin mereka klon. Ada berbagai jenis sel dalam rata-rata organisme seksual, tetapi sel somatik adalah jenis sel "netral" yang hanya melakukan tugasnya dengan dua set kromosom lengkap yang khas.

Sel somatik tidak dapat ditemukan di antara sel darah merah, tetapi sel darah putih bersifat somatik dan merupakan sumber umum untuk produk DNA. Sel-sel kulit dan usap pipi tradisional juga berfungsi, tetapi sel-sel tersebut harus sehat dan tidak rusak. Itulah mengapa biasanya tidak praktis untuk mencoba mengkloning hewan purba yang beku atau terperangkap: Sel mereka hampir selalu rusak parah.

Langkah 2: Siapkan sel telur

Fotografi Tara Brown / Fotografi Universitas Washington Tara Brown / Universitas Washington

Sementara salah satu bagian dari tim kloning ilmiah sedang bekerja untuk mengekstraksi pasokan sel somatik yang berlimpah dari donor, bagian lain sedang bekerja untuk menyiapkan sel telur yang layak. Tidak harus sel telur dari spesies yang sama, tetapi untuk peluang sukses yang lebih besar, semakin dekat semakin baik.

Ketika para ilmuwan menemukan sel telur yang benar dan tidak rusak, mereka dengan hati-hati mengekstrak inti sel tersebut. Nukleus adalah yang memegang satu set kromosom yang berkontribusi pada reproduksi. Tetapi untuk kloning, mereka tidak menginginkan DNA itu - mereka menginginkan cangkang kosong dan utuh yang dapat menampung embrio. Jadi inti sel dan semua DNA-nya dibuang, sementara sel telur lainnya diawetkan dengan hati-hati.

Langkah 3: Masukkan bahan sel somatik

Creative Commons Creative Commons

Ingat, karena sel somatik lengkap, sel dewasa tidak digunakan untuk reproduksi, mereka memiliki set lengkap kromosom ganda, sudah ada dan siap beraksi. Namun, para ilmuwan perlu memasukkan DNA ini ke dalam sel telur dan bersiap untuk tumbuh menjadi organisme baru. Jadi mereka - sekali lagi, dengan sangat hati-hati - mengeluarkan nukleus dan memasukkannya ke dalam sel telur yang menunggu dan kosong.

Tujuannya adalah untuk menggabungkannya menjadi satu sel lagi, yang tidak mudah. Teknik yang berhasil saat ini menggunakan aliran listrik yang sangat ringan dan terarah sehingga nukleus dan sel telur saling mengikat, dan mudah-mudahan sesuai dengan tatanan kehidupan baru mereka.

Langkah 4: Yakinkan sel telur bahwa sudah dibuahi dan tanam

Sekarang kami memiliki telur kloning, siap untuk mulai tumbuh! Tapi, meski sel telur memang memiliki dua set kromosom dan, secara teori, semua yang dibutuhkannya untuk tumbuh menjadi salinan dari organisme donor, sebenarnya belum dibuahi - dan tidak bisa dibuahi tanpa merusak proses kloning.

Jadi para ilmuwan mencoba meyakinkan sel telur bahwa ia telah dibuahi dan harus mulai tumbuh. Ini adalah area lain di mana ada banyak eksperimen dengan teknik baru: Biasanya, telur mengalami campuran kimiawi yang dirancang untuk memicu proses pertumbuhan, seringkali saat disetrum dengan lebih banyak listrik (terkadang sains benar-benar seperti film).

Ketika sel mulai membelah, para ilmuwan bergerak cepat ke tahap berikutnya, menjaga sel telur dalam kondisi yang mirip dengan proses reproduksi sebenarnya. Jika sel telur mulai berkembang menjadi embrio yang tampak sehat, mereka biasanya menanamkan embrio itu ke organisme betina yang masih hidup untuk hamil. Ini lebih baik untuk telur dan jauh lebih murah daripada mencoba menumbuhkan embrio secara eksternal di laboratorium.

Langkah 5: Ulangi sampai viabilitas

Tampilan jarak dekat dari embrio yang diteliti lab Brivanlou / Alam

Seperti yang mungkin Anda perhatikan, ada sejumlah ketidakpastian dan pekerjaan rumit yang terlibat dalam semua langkah sebelumnya. Bahkan kerusakan sel dalam jumlah kecil dapat menjadi bencana, dan tidak ada jaminan telur yang direkayasa akan berkembang dengan benar baik di dalam maupun di luar organisme pembawa. Dengan kata lain, kelangsungan hidup adalah masalah utama. Ada banyak upaya dan embrio yang gagal yang tidak berkembang dengan benar (seringkali menjadi kacau ketika embrio hanya merupakan kumpulan kecil sel), sehingga membutuhkan sumber daya yang besar, banyak waktu, dan ratusan upaya untuk membuat yang berhasil. klon. Kelahiran hidup yang sukses jarang terjadi.

Meski begitu, prosesnya biasanya tidak baik untuk klon yang berhasil. Mereka cenderung menderita masa hidup yang lebih pendek dan masalah lain yang diringkas dengan apa yang Anda sebut DNA whiplash. Namun, masalah ini telah berkurang seiring dengan kemajuan teknologi.

Dimana Kloning Hari Ini

Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF

Kloning benar pertama menggunakan SCNT terjadi pada tahun 1996 setelah 276 percobaan: Dolly the sheep yang terkenal. Ini segera diikuti oleh anak sapi hasil kloning di Jepang, dan kemudian sejumlah hewan lain ditambahkan ke dalam daftar, termasuk kucing, anjing, kelinci, tikus, kuda, dan bahkan monyet rhesus.

Kecuali rumor, tidak ada bukti bahwa manusia pernah diklon - primata sangat sulit untuk dikloning, dan manusia adalah yang paling sulit dari semuanya karena cara rumit sel kita membelah. Laporan klon manusia telah dibantah atau dihapus karena kurangnya bukti.

Kloning penuh seperti ini juga memiliki nilai yang relatif kecil bagi komunitas ilmiah sejauh ini. Kloning gen jauh lebih menguntungkan dalam hal perawatan kesehatan dan keuntungan, dan lebih mudah dicapai. Kloning sejati dengan SCNT telah menjadi semacam tontonan sebagai hasilnya: Saat ini, sebagian besar minat dalam proses berfokus pada aplikasi sel induk dari embrio yang berhasil, tetapi itu juga tetap menjadi proses yang mahal dan kontroversial untuk saat ini.