Klonen

Inleiding Ik heb het onderwerp arts wil mens klonen gekozen omdat het de laatste tijd in het nieuws is. Ik heb ook ooit een tv-documentaire gezien waar het over klonen ging. Dit is dus mijn reden om voor dit onderwerp te kiezen. Mijn hoofdvraag is: hoe denkt men over klonen? Om meer over klonen te weten te komen heb ik de volgende deelvragen bedacht: - DNA, wat is dat? - Hoe ziet de geschiedenis van het klonen eruit? - Welke technieken gebruikt men? - Wat zijn de voordelen van het klonen? - Wat zijn de nadelen van het klonen? Ik dacht op het eerste gezicht dat klonen als volgt te werk ging; eerst neemt men de chromosomen uit de celkernen en dan spuit men dat in een cel. Men implanteert deze cel bij de vrouw in en laat het ontwikkelen tot een kind. Sommige delen kloppen wel, maar ik ben nog veel meer te weten gekomen. Dat is te lezen in de deelvragen. Hoofdvraag: Hoe denkt met over klonen. Veel mensen zijn bang voor klonen, en dan met name het klonen van mensen. Dit komt onder andere door boeken die in het verleden geschreven zijn over de toekomst, waarin een negatief beeld geschetst wordt over klonen. Zo wordt in het ene boek de wereld bevolkt met een paar groepen mensen, die een kloon vormen. Een ander boek gaat nog verder en laat een angstbeeld zien waarin Hitler terugkeert door het klonen. In een weer een ander boek komen menselijke klonen voor die mislukt zijn, ze hebben dan bijvoorbeeld een veel te groot hoofd. De meningen over wat wel en niet mag met betrekking tot klonen zijn in Nederland erg verdeeld. In 1998 is er een debat georganiseerd omtrent het klonen. Hiervoor werden vertegenwoordigers van verschillende levensbeschouwelijke groeperingen uitgenodigd. Uit dit debat blijkt het volgende: - De orthodoxe protestanten en de rooms-katholieken vinden dat de mens zich niet mag bemoeien met wat God heeft geschapen. - De joden en protestanten daarentegen vinden dat het de taak van de mens is om de schepping te vervolmaken. - De dierenbescherming bijvoorbeeld vindt klonen een ordinaire vermeerderingstechniek. Ook vinden ze dat dieren er niet mee geholpen worden en ze vinden de kans op afwijkingen veel te groot. De Europese Commissie heeft een adviesgroep ingesteld. Die kwam tot de conclusie dat het klonen van mensen niet mag. De veiligheidsrisico’s zijn volgens deze commissie veel te groot. Of de Europese Commissie dit advies volgt is nog niet bekend. Vooral toen Dolly’s geboorte in het nieuws kwam, laaide de discussie over klonen hoog op. Dat komt doordat de mensen toen zagen hoe snel de ontwikkelingen gingen. Al in 1994 is een Europese wet opgesteld die het klonen van menselijke embryo’s verbood. Alleen het klonen van embryo’s voor het verhogen van het percentage geslaagde IVF was toegestaan. De embryo’s mochten ook niet ouder zijn dan 10 dagen. Maar nu willen steeds meer landen, waaronder Frankrijk en Denemarken, het klonen van menselijke embryo’s toestaan voor medische doeleinden, zoals het kweken van huidweefsel voor mensen met ernstige brandwonden. De regering van Groot-Brittannië heeft als eerste in de wereld de wet verandert, zodat het klonen van menselijke embryo’s mogelijk wordt. Het blijft echter verboden om de embryo’s uit te laten groeien tot baby’s. Sommige medici waren niet enthousiast hierover, omdat het anders een grote medische vooruitgang zou geven, andere experts toonden zich kritisch, zij vinden dat er genoeg alternatieve onderzoeksmethoden zijn en dat het klonen dus niet nodig is. Het onderzoek van in Nederland ontwikkelde embryonale stamcellen mag zich alleen richten op problemen die verband houden met de vruchtbaarheid. Voor andere toepassingen mogen alleen stamcellen uit het buitenland worden gebruikt. Het gebruik van embryo's ten behoeve van stamceltherapie met de bedoeling voor transplantatie is in Nederland uit den boze.
1. DNA, wat is dat? Desoxyribonucleïnezuur, DNA (= desoxyribonucleic acid), chemische verbinding met een zeer hoog moleculair gewicht (tot meer dan 100 mln.) DNA bevindt zich vnl. in de celkern, maar ook in mitochondriën. Het DNA is de drager van de erfelijke eigenschappen doordat het de code bevat voor het synthetiseren van eiwitten, waaronder de enzymen: de eigenschappen van het DNA bepalen de aminozuurvolgorde in het te synthetiseren eiwit. Het DNA is onder normale omstandigheden in de kern aanwezig als lange microscopisch onzichtbare draden, maar ten tijde van de celdeling wordt het opgewonden tot staafjes, de chromosomen. DNA is opgebouwd uit duizenden desoxyribonucleotiden. Nucleotiden zijn verbindingen opgebouwd uit een organische base, een suiker, en een fosfaatgroep (P) In DNA komen vier verschillende basen voor namelijk adenine, guanine, thymine en cytosine, de suiker is desoxyribose. De desoxynucleotiden zijn met elkaar verbonden doordat de fosfaatgroep van het ene nucleotide een binding aangegaan is met een hydroxylgroep van de desoxyribose (dR) van het volgende nucleotide. Het is duidelijk dat de doorlopende keten gevormd wordt door desoxyribose en fosfaat, terwijl de basen buiten de keten uitsteken. DNA komt in de levende cel niet als een enkele streng, maar als twee parallelle strengen voor, die in het algemeen elkaar spiegelbeeld zijn omdat tegenover een adenine (A) altijd een thymine (T) en tegenover een guanine (G) altijd een cytosine (C) gevonden wordt. Dit komt omdat deze baseparen op energetisch gunstige wijze waterstofbruggen kunnen vormen. Dubbelstreng DNA kan op de volgende wijze voorgesteld worden: Of nog eenvoudiger: AGCCTG TCGAAC
Uit röntgenologische onderzoekingen is gebleken dat de twee strengen niet evenwijdig aan elkaar liggen maar als twee spiralen om elkaar heen gewonden zijn. De genetische informatie die het DNA bevat dient bij de celdeling te worden overgedragen op de twee dochtercellen. Dit gebeurt doordat het DNA zich repliceert, d.w.z. uit een DNA-molecule worden twee volkomen identieke DNA-moleculen gemaakt. Het mechanisme van de replicatie is hier schematisch weergegeven. Tegenover de nu vrije enkelstreng wordt een complementaire streng gesynthetiseerd, d.w.z. steeds weer thymine tegenover adenine, cytosine tegenover guanine enz. De twee oorspronkelijke spiralen worden nu verder ontwonden, de synthese van de complementaire strengen gaat verder en de twee nieuwgevormde dubbelstrengen winden zich om elkaar. De base-volgorde in het DNA bepaalt de erfelijke eigenschappen van een cel, een orgaan of individu, doordat zij een code vormt voor de synthese van eiwitten. Hiertoe wordt een streng van het DNA eerst 'vertaald' tot zgn. boodschapper ribonucleïnezuur (RNA), dat op gebouwd is uit de basen adenine, uridine, guanine of cytosine en de suikerribose, maar dat wat betreft structuur sterk lijkt op enkelstreng DNA. De volgorde van de basen in het DNA bepaalt de volgorde van de basen in het RNA. DNA ® RNA ® eiwit
De volgorde in het RNA bepaalt op haar beurt de volgorde van de aminozuren in het te synthetiseren eiwit en dus de eigenschappen van het eiwit. Drie basen coderen voor één aminozuur (genetische code): b.v. UUU zorgt ervoor dat er fenylalanine in het eiwit komt, UUC codeert ook voor fenylalanine, maar UUG voor leucine. Dat deel van het DNA dat de code voor een peptide bevat, wordt een gen genoemd. Een enkelstrengfragment van DNA. ¯ 2. De geschiedenis van het klonen. Ongeveer zestig jaar geleden vroeg de Duitse embryoloog Hans Spemann zich voor het eerst af wat het belang is van de kern en het voortduren van het genoom (de totale hoeveelheid DNA) tijdens de ontwikkeling. In 1928 begon hij met proeven op pas bevruchte eicellen (zygotes) van salamanders. Deze zygotes bond hij af met behulp van een haar, op zo’n manier dat de celkern aan één kant zat en de beide helften slechts via een dun kanaal met elkaar in verbinding stonden. De helft met de kern begon zich dan al snel te delen, en ontwikkelde zich tot een embryo. Met de andere helft van de zygote gebeurde niets. Als hij het haar iets losser maakte, kon de gedeelde kern wel naar de andere helft en ontwikkelde zich daar tot een tweede embryo. Spemann ontdekte op deze manier dat de embryonale cellen (totdat het zestiencellig stadium bereikt is) in staat zijn zelfstandig uit te groeien tot een embryo. In 1935 ontving Spemann hiervoor de Nobelprijs. In het begin van de jaren vijftig beginnen de eerste experimenten door de Amerikanen Robert Briggs en Thomas King om antwoord te krijgen op de vraag waarom een pas bevruchte eicel (dat is hier nu een embryo) nog alle kanten op kan differentiëren (dat betekent dat deze cellen nog alle functies kunnen krijgen, dus bijvoorbeeld: een hersencel etc) Ze begonnen met experimenten op kikkerembryo’s. Hier haalden ze een cel uit en spoten die in een kikkereicel waar ze de kern hadden uitgehaald. Ze kwamen erachter dat als ze zeer jonge embryo’s namen (dus die nog niet zo vaak hadden gedeeld) dat deze in tachtig procent van de gevallen uitgroeide tot een kikkervisje. Als het embryo al wat ouder was, en dus al vaker had gedeeld, lukte dit niet. Toen in 1975 werd de kerntransplantatietechniek ontwikkeld door dr. Gurdon. Ook dit werd bij kikkers ontwikkeld. Bij dit experiment verwijderde hij de kern uit een eicel van de kikker. Er is nu dus een lege eicel ontstaan. Vervolgens verwijderde hij uit de darmwand een cel (dat is dus al een cel die een functie heeft, het is een cel uit de darmwand. Dit is dus een gedifferentieerde cel) Deze cel stopte hij in de lege eicel. Het bleek dat hieruit weer een nieuw kikkervisje kon groeien. Hij had dus iets unieks uitgevonden. Want deze klonen waren ontstaan uit cellen die al gedifferentieerd waren en dus al een functie hadden. Maar deze kikkervisjes werden nooit kikkers. Vanaf 1981 waren er de eerste successen met kloonproeven bij zoogdieren. Er wordt een experiment uitgevoerd door James McGrath en Davor Soltar. Ze halen celkernen uit nog hele jonge embryo’s van muizen. Deze planten ze over in eicellen waaruit de kern is verwijderd. Deze techniek was weer anders dan de kerntransplantatietechniek, omdat ze gebruik maakten van het Sendai-virus. Dit virus laat zijn eigen omhulling versmelten met een ander celmembraan. Dit virus hadden ze gemanipuleerd en zo konden ze donorcellen en lege eicellen met elkaar laten versmelten. De resultaten vielen in het begin tegen, omdat de embryo’s al veel te oud waren. Ze hadden zich al veel te vaak gedeeld. Het bleek dat de embryo’s van muizen na de tweede deling al eigenlijk niet meer geschikt waren voor deze proeven, omdat ze dan al te oud waren. Toen ze dit hadden ontdekt lukte dit experiment wel, er waren in Genève zo drie muisklonen gemaakt. Hierna begon men te klonen met elektrofusie. Hierbij worden de eicel en de donorcel “gefuseerd” door een klein stroomstootje. Dit wordt voor het eerst gebruikt in 1986 in Amerika bij een schapenembryo. Het lukte om dit te klonen. Aan het Roslin Instituut werden onder leiding van dr. Ian Wilmut in Edinburgh de eerste gekloneerde schapen (Megan en Morgan) door gedifferentieerde embryonale cellen geboren. Dit gebeurde in 1995. Deze embryo’s hadden zich dus al een aantal keren gedeeld en waren dus al gedifferentieerd. Tot dan toe waren voor het klonen van zoogdieren alleen nog maar niet gedifferentieerde cellen gebruikt. Keith Campbell had een manier gevonden om het probleem van gedifferentieerde cellen op te lossen. Hij wilde deze cellen verjongen. Hij deed dit door ze voedsel te onthouden tijdens de fase van de weefselkweek. Hierdoor bracht hij deze cellen als het ware in een slaaptoestand. De cel(kern) wordt teruggebracht tot een heel ‘primitief’ embryonaal stadium. Het succes van de kerntransplantatietechniek ligt waarschijnlijk in het feit dat, zodra de kern van de donor cel in de ‘lege’ eicel wordt gebracht het genoom (al het DNA) als het ware weer terug bij af is, en weer alle kanten op kan gaan delen. De donorkern bevat weer DNA, zoals dat in een embryo aanwezig is. Dan op 7 maart in 1996 gebeurt het. Het schaap Dolly is gekloond. Het Roslin Institute en PPl therapeutics haalden een kern uit een gespecialiseerde lichaamscel uit de uier van een zesjarige ooi. Deze cel plaatsten ze in een lege eicel van deze ooi en na 148 dagen wordt op 5 juli 1996 het schaap Dolly geboren. Dit lam was dus geboren uit een al gedifferentieerde lichaamscel (uiercel) Ze hadden het idee van Keith Campbell gebruikt om deze cel te ‘verjongen’. Dus kwam deze cel terug in de embryonale fase. Om zeker te zijn dat Dolly precies hetzelfde DNA als haar moeder had, werd er een DNA-fingerprinting gemaakt. Deze kwam overeen. En het werd groot nieuws. 3. Twee technieken. Om een kloon van een volwassen dier te maken worden twee technieken gebruikt. Dit zijn de Roslin techniek en de Honolulu techniek. Deze twee technieken lijken erg veel op elkaar. De Roslin techniek
Bij de Roslin techniek wordt gebruik gemaakt van “nuclear transfusion”. Hierbij wordt een donorcel ingebracht in de leeggemaakte eicel. De Roslin techniek is genoemd naar het instituut dat er in 1996 voor het eerst in slaagde een volwassen zoogdier (een schaap) te klonen. Deze techniek gaat als volgt in zijn werk: Eerst wordt de kern van de eicel (deze bevat het DNA, dus het erfelijke materiaal dat de eicel bevat) verwijderd. Hierna wordt er aan de donorcel een stof toegediend die de groei van de cel bevordert. De donorcel wordt daarna op kunstmatige wijze in de Go-fase gebracht. (De Go-fase is de rustfase van de delende cel) Hierdoor gaat de cel zich niet delen. Als dit gebeurt is worden er verschillende stoffen aan de eicel en de donorcel toegevoegd. Dit hecht zich aan de celmembranen en het gevolg hiervan is dat de twee cellen aan elkaar ‘vastgeplakt’ zitten. Dan worden ze in een elektrisch veld gebracht en wordt er een korte stroomstoot toegediend. Hierdoor raken de celmembranen op de plaats waar ze elkaar raken beschadigd. Nu ontstaan er uit twee cellen één cel. Door deze stroomstoot wordt de cel ook gelijk weer geactiveerd om verder te gaan met delen. Het embryo wat nu ontstaat wordt na zes dagen in de eileider van het zoogdier geplaatst. Waardoor ze gewoon kan bevallen. De Honolulu techniek
Een andere techniek voor het klonen van volwassen zoogdieren is de Honolulu techniek. Hierbij wordt er gebruikt gemaakt van kernoverbrenging. Het zo gehete “nuclear somatic transfer”. Hiermee wordt bedoeld dat de kern van een donorcel in een eicel zonder kern geplaatst wordt. Met de Honolulu techniek is het voor het eerst gelukt om muizen te klonen, die ten opzichte van schapen moeilijker te klonen zijn. Dat komt omdat de cellen zich al gelijk beginnen te delen na de bevruchting. Bij schapen gebeurt dit pas na enkele uren. In juli 1998 maakten de wetenschappers van de Universiteit van Hawaï in Honolulu bekend dat zij drie generaties muizen hadden gekloond. De Honolulu techniek lijkt veel op de Roslin techniek. Ook hier wordt eerst een eicel ‘ontkernd’. Dan wordt de kern van de donorcel, ook in de rustfase, in de eicel gebracht. De eicel wordt door suctie met een pipet vastgehouden. De kern van de donorcel wordt dan met een hele fijne naald ingebracht. Na ongeveer een uur heeft de eicel haar nieuwe kern geaccepteerd. Na nog eens vier uur worden de gefuseerde cellen in een chemisch mengsel gedaan waardoor de cel zich gaat delen. In dat chemische mengsel zit een bepaalde stof die de groei van de poollichaampjes stopt. Poollichaampjes zijn dochtercellen van een eicel, die de helft van de chromosomen van de eicel opnemen, zodat de eicel de andere helft van de chromosomen van sperma ontvangt. Bij klonen moet die groei van de poollichaampjes worden gestopt omdat er geen sperma aan te pas komt. Anders zou de cel maar de helft van alle chromosomen ontvangen. Als alles goed gaat, delen de gefuseerde cellen zich een aantal keren. Er ontstaat dan een embryo dat gewoon in de baarmoeder van een andere muis geplaatst kan worden. Daar groeit het embryo verder en na een normale draagtijd kan de kloon op natuurlijke wijze ter wereld komen. Tot nu toe functioneren de gekloonde muizen goed, ze kunnen zich gewoon voortplanten. Buiten schapen, muizen en vee zijn er nog geen andere zoogdieren gekloond. Of volwassen mensen ook gekloond kunnen worden weet nog niemand. Het is nog niet geprobeerd. Maar de wetenschappers zeggen dat het in de toekomst wel mogelijk zal zijn.
4. Voordelen van het klonen. Je zou de groei van kankercellen kunnen stoppen of de huidgroei van iemand met brandwonden kunnen stimuleren. Maar het klonen van dieren wordt ook om medische redenen gedaan. Er zijn namelijk medicijnen die alleen maar door genetisch veranderde zoogdieren geproduceerd kunnen worden. Bijvoorbeeld stollingsfactoren: eiwitten die het bloed laten stollen na een verwonding. Mensen met hemofilie kunnen die niet zelf maken. Er zijn geiten gemaakt die dit menselijke eiwit produceren. Een ander voorbeeld is het schaap Tracey, dat elke keer dat ze gemolken wordt meer alpha-1-antitrypsine produceert dan alle fabrieken bij elkaar. Die stof is een medicijn voor mensen met een aangeboren ziekte waardoor onder andere de longen worden beschadigd. Om alle patiënten te kunnen helpen, is een grote hoeveelheid van die medicijnen nodig. Jammer genoeg is het niet zo makkelijk om geiten en schapen een menselijk eiwit te laten maken. Dus als je er eenmaal eentje hebt, wil je er graag een paar kopietjes van maken. Ook zal er nooit meer een tekort zijn aan donoren. Men zou bij bijvoorbeeld varkens iets kunnen veranderen in hun DNA, waardoor de organen van dat dier door het menselijk lichaam worden geaccepteerd. Hierdoor is de kans op afstoting heel gering en zijn er bovendien donororganen in overvloed. Stel iemand heeft leukemie, dan is de kans maar klein dat er een geschikte donor gevonden wordt voor een beenmergtransplantatie. De kans op afstoting door het lichaam is daarbij heel groot. Men zou dan ook een kloon kunnen maken van diegene die leukemie heeft. Een kloon kan op die manier grof gezegd voor reserveonderdelen zorgen. Verder zijn er nog ethische voordelen. Echtparen die geen kinderen kunnen krijgen, doordat één van hen onvruchtbaar is kunnen door middel van klonen wel kinderen krijgen. Deze kinderen hebben dan ook dezelfde genen als de ouders. Ook homoseksuele paren zouden zo kinderen kunnen krijgen. 5. Nadelen van het klonen. Als iedereen zomaar wat klonen van zichzelf zou kunnen maken zou de wereld al snel overbevolkt raken. Als de ‘normale voortplanting’ gewoon door zou gaan, zal de bevolking met een nog grotere snelheid dan nu het geval is groeien. Het klonen van mensen is ook maar gevaarlijk. Het creëren van genetisch identieke individuen tast op de lange termijn namelijk de noodzakelijke natuurlijke diversiteit op aarde aan. Wanneer het genetisch materiaal van een grote groep dieren, inclusief mensen, identiek wordt, wordt de kans op plagen en ziekten, al dan niet veroorzaakt door te laat ontdekte genetische afwijkingen, aanmerkelijk vergroot. Een enkel griepje zou een massaslachting kunnen veroorzaken. De genetisch diversiteit die voor de overleving van het menselijk ras van grote betekenis is, mag daarom niet verloren gaan. Iets wat bij klonen wel verloren gaat. Nog een groot gevaar van klonen is dat het erop gericht is om dieren of mensen met betere eigenschappen te krijgen. Zo loopt men bij het klonen het gevaar om betere mensen te krijgen. Dit is dan een vorm van discriminatie van minder bedeelden en gehandicapte of zwakbegaafde mensen. Voordat het schaap Dolly er was, waren daar al minstens 276 pogingen aan vooraf gegaan. Niemand weet waarom de meeste pogingen mislukt zijn. Het klonen van mensen zou dus niet kunnen zonder uitgebreide menselijke experimenten. Er zijn mensen die 276 'mislukte' lammetjes nog acceptabel vinden, maar wat te denken van mislukte of half succesvolle menselijke experimenten? Dit is ethisch niet acceptabel. Verder zijn er ook sociale gevolgen van het maken van een groep identieke mensen. ‘Gekloonde mensen’ kunnen in een identiteitscrisis komen. Alhoewel klonen zeker niet dezelfde persoonlijkheid zullen hebben als hun originelen, is het waarschijnlijk moeilijk te aanvaarden dat men een kopie is van een ander. Samenvatting Hoofdvraag: Hoe denkt men over klonen? De meningen zijn totaal verschillend andere willen niet klonen. Dit zijn vooral de orthodoxe protestanten en de rooms-katholieken. Anderen vinden het wel goed dat men doet kloneren. Dit zijn vooral de joden en protestanten, omdat wij de mens perfect moeten maken. Medici vinden dat we moeten klonen, omdat dat natuurlijk hun beroep is natuurlijk. Deelvraag: DNA, wat is dat? Hierin staat hoe DNA in elkaar zit. In DNA zit de genetische informatie en bestaan uit 4 basen; thymine, adenine, guanine en cytosine. Vrije nucleotide verbinden zich aan de basen van ieder ladderhelft, waardoor adenine zich alleen hecht aan thymine en guanine alleen aan cytosine. Deelvraag: De geschiedenis van het klonen. Hierin staat hoe de geschiedenis is van het klonen. Er zijn al door veel mensen onderzoek verricht op het kloneren. Deelvraag: Twee technieken. Hierin staat beschreven hoe de Roslin en de Honolulu techniek te werk gaat. Deze twee technieken lijken veel op elkaar. Deelvraag: Voordelen van het klonen. Mensen met een ziekte zouden kunnen geholpen worden met stoffen die een dier aanmaakt en wat dan kan worden gedronken (zoals melk van geiten) Ook kunnen organen gemaakt worden door dieren wat dan bij de mens wordt geïmplanteerd. Mensen die geen kinderen kunnen krijgen zijn ook geholpen. Deelvraag: Nadelen van klonen. De bevolking zal aanzienlijk groeien, nu is de aarde al bijna overbevolkt. Ook kunnen ziekten zoals de griep voor een bepaalde groep zeer dodelijk zijn. Er zullen ook vele mislukte klonen zijn, die lijden onder experimenten. Ik vond het een luk onderwerp, want ik wist niet echt wat klonen eigenlijk inhield. Nu is het een stuk duidelijker. Evaluatie Wat heb je geleerd? Ik heb geleerd dat klonen niet zo eenvoudig is, als wat ik dacht. En dat klonen ook wel eigenlijk gevaarlijk is. Hoe is het maken van het werkstuk verlopen? Het is goed verlopen want ik had veel informatie. Ik had een boek en een paar goede sites. Wat is er fout gegaan? Ik denk dat het werkstuk wat aan de grote kans is. Ik kan de volgende keer het werkstuk wat eenvoudiger maken denk ik. Wat ging juist heel goed? Ik denk dat mijn werkstuk wel geslaagd is. Ik denk dat ik overal wel genoeg aandacht aan heb besteed. Hoe is de planning verlopen? Nou om eerlijk te zijn niet zo goed. Ik ben niet iemand die op schema probeert te lopen. Vooral niet met een werkstuk. Ik heb maar een ding per week gedaan wat eigenlijk wel niet zo slim was.