CLoNinG

1. CLoNinG שיבוט

2. ?מהו שיבוט מונח כללי המשמש חוקרים על מנת לתאר תהליכים שונים המשמשים לשיכפול חומר ביולוגי. האים קיימים סוגי שיבוט שונים ? כן, הסוגים נפוצים ביותר הנם שיבוט בעלי חיים ובני אדם.

3. Cloning • “clone” - זהו עותק של משהו. • מושג זה קיים בתחומים רבים. • בגנטיקה – clone הינו עותק גנטי של יצור חי. • Clone מתרחש באופן טבעי : - רביה אל-מינית בצמחים ובבעלי חיים ירודים. - תאומים זהים בבני אדם ובבעלי חיים מפותחים.

4. שיבוט (באנגלית: cloning) הוא תהליך של ייצור תאים או יצורים חיים (בעלי-חיים, צמחים וכדומה), אשר מבחינה גנטית הם זהים זה לזה - "שבט" של יצורים זהים. מהו שיבוט ?

5. הצצה לספור הגנטי של החיים "האם רשאים אנו לנחש ולומר כי סוג אחד ויחיד של סיבים חיים היה ועודנו סיבתם של כל החיים" דארווין 1794 • ייחודיות החיים: כושר "שכפול" ו"סדר" • הדנ"א(חומצות גרעין) הוא "מידע", "מסר כתוב" בצופן של כימיקלים. כל אות מיוצגת ע"י כימיקל אחד • ב"אלף בית" של שפת הדנ"א ארבע אותיות הקרויות למען הנוחות: A. T. C . G • גוף האדם מכיל בערך 100 ביליון תאים

6. בכל תא יש גרעין בתוך הגרעין יש שני מכלולים של גנום האדם. האחד מהאם השני מהאב. המכלול השלם של גנים אנושיים ארוז בתוך 23 זוגות נפרדים של כרומוזומים. 22 ממוספרים + זוג נוסף לאישה שני כרומוזי X לגבר כרומוזום X וכרומוזוםY. הצצה לספור הגנטי של החיים/המשך

7. nuclear pore chromatin (DNA) nucleus nucleolus nuclear envelope flagellum intermediate filaments cytoplasm plasma membrane rough endoplasmic reticulum ribosome lysosome microtubules smooth endoplasmic reticulum Golgi complex free ribosome vesicle mitochondrion vesicle

8. microtubules (part of cytoskeleton) mitochondrion chloroplast Golgi complex central vacuole smooth endoplasmic reticulum vesicle cell wall rough endoplasmic reticulum plasma membrane nucleolus nuclear pore nucleus chromatin nuclear envelope intermediate filaments free ribosome ribosomes

9. הצצה לספור הגנטי של החיים/המשך • הגנום הוא מעין ספר: בו מיליארד מילים • יש בו 23פרקים הקרויים כרומוזומים. • בכל פרק יש כמה אלפי ספורים הקרויים גנים. • כל ספור בנוי מפסקאות • כל פסקה בנויה ממילים, הקרויות קודונים, • כל מילה כתובה באותיות הקרויות בסיסים. • הבסיסים הם: A-אדנין,T- תימין (צמד) • G- גואנין ,C- ציטוזין(צמד) • הגנומים כתובים במילים/קודונים של 3 אותיות …AGG-ACC-GTA-ACT-TGA-ACC> (1-חומצה אמינית2 (חומצה אמינית

10. הצצה לספור הגנטי של החיים/המשך • האותיות כתובות על גבי שרשראות ארוכות של סוכר וזרחההקרויות מולקולות DNA אליהן נצמדים הבסיסים כמו שלבי סולם. • שליח RNA היוצא מהגרעין לתא נושא איתו הוראות ליצור שרשרת של חומצות אמיניות (מתוך 20) המהווה את "החלבון" היעודי. כל חלק מגופנו מ"שיער" ועד להורמונים עשוי מחלבונים.

11. דגם מבנה דמוי סולם של מולקולת הDNA

12. 1. הפרדת תאים של ביצית מופרית - זמן קצר לאחר שביצית מופרית מתחילה להתחלק לתאים, מפרידים בין התאים שהתחלקו ומאפשרים לכל אחד מהם להתפתח בנפרד. כך מקבלים שבט של תאים, של רקמות ואפילו של יצורים שלמים - כולם זהים זה לזה מבחינה גנטית. 2. החלפת הגרעין בביצית לא-מופרית - מביצית לא-מופרית מוציאים את המטען הגנטי (הגרעין) ומכניסים לתוכה גרעין של תא-גוף ממקור אחר. אחר-כך גורמים לביצית להתחלק ולהמשיך להתפתח לעובר. מבחינה גנטית העובר זהה למקור של גרעין התא. כיצד מתרחש שיבוט?

13. שיטת השיכפול הגנטי הגדרה שיבוט הנו העתק גנטי של אורגניזם שנוצר באופן אל-מיני, ע"י גירוי גרעין של תא מגופו של הורה יחיד להתחלק כאילו היה ביצית מופרית. הואיל והשבט יורש את כל הגנים מהורה יחיד, הוא זהה מבחינה גנטית לאותו הורה. • השכפול הגנטי נמצא בשימוש שגרתי בתעשיות שונות בתחומי התרופות ,הצמחים ותוצרי בעלי-חיים.

14. השיבוט הוא תהליך שבו משכפלים באופן מלאכותי יצור חי מתא גוף של הורה יחיד ( מכאן גם מקור השם- יצירת העתקים עד לקבלת שבט של זהים). • בעולם החי קיימת דרך לשכפול של יצור שלם . זוהי דרך הרבייה האל-מינית. • רבייה אל-מינית לא קיימת בבעלי חיים עילאיים. למעשה רק במעבדה ניתן לחקות את הרבייה האל-מינית בבעלי חיים עילאיים ולבצע את התהליך הקרוי שיבוט.החוקרים מבצעים זאת בכמה דרכים. אחת מהן היא שיטת איחוי (מיזוג) הגרעינים. בשיטה זו נדרשים שני תאים: • תא מבעל חיים תורם • ותא ביצה (ביצית) לא מופרית.

15. שיבוט על ידי העברת הגרעין בשיטה זו מועבר גרעין מתא האב לביצית בשלה מאותו מין שעברה תהליך הוצאת גרעין(enucleation). הגרעין יכול להיות מתא בוגר או מתא עוברי ,או מתרבית תאים, והתא המקבל יכול להיות סומטי או תא נבט. התרבות בשיטה זו היא למעשה התרבות אל-מינית שיכולה להוביל בטווח הארוך לאובדן יכולת ההסתגלות לסביבה ולאיבוד השונות האנושית. לאחר מספר דורות נשקפת סכנת הצטברות גנים רצסיבים שליליים העלולים להגביר שכיחות מחלות ופגמים מלידה באוכלוסיה. • שיבוט על ידי חלוקת עובר שיטה זו קלה יותר ופחות מורכבת משיבוט ע"י העברת הגרעין וניתן באמצעותה לקבל מספר גדול של צאצאים זהים גנטית, אולם , הצאצאים אינם זהים להוריהם.

16. השלבים • השלב המקדים הוא טיפול בתאים ע"י הרחקת הגרעין מן הביצית.- (חיוני לצמצום המידע הגנטי שיועבר מן הביצית לוולד העתידי). את תא התורם שמים בתנאים המביאים אותו למצב של תרדמה- רק במצב זה הביצית יכולה לקלוט אותו. • החדרת תא התורם אל הביצית באמצעות העברת זרם חשמלי,הגורם לביצית לבצע את התחלת החלוקה. • העברת הביצית אל תוך החצוצרה ( צינור השחלה ). • לאחר כשישה ימים של התפתחות בחצוצרה היא כבר עובר , את העובר מוציאים מן החצוצרה ושותלים ברחם של אם פונדקאית (אחרת). • אם כל השלבים בוצעו היטב , יווצר בתום ההריון העתק מדויק של בעל החיים אשר מגופו נלקח תא התורם.

17. Cloning Dolly

24. שיבוט הכבשה דולי

26. הכיבשה דולי ציון דרך היסטורי

27. הכבשה דולי הייתה ציון דרך היסטורי, מדעי ומהפכני, בתולדות הביולוגיה של התא וההתפתחות העוברית. • מותה צריך להיות סימן אזהרה לכל מי שמעלה בדעתו לשבט בני אדם. • דולי נולדה ב- 5 ביולי 1996, אך הדיווח על הלידה ההיסטורית התעכב עד 23 בפברואר 1997, עת פורסם בשבועון המדע Nature. • לדולי היו שלוש אמהות ואף לא אב אחד: האם תורמת הגרעין והכרומוזומים, האם תורמת הביצית-נטולת-הגרעין והאם הפונדקאית שברחמה התפתחה דולי-היא האם שהמליטה אותה.

28. האם הגרעינית, שתרמה לדולי את עיקר הדנ"א – את הכרומוזומים, הייתה כבשה כבת 6 שנים, מגזע דורסט. • בהיותה כבת ארבע שנים נראתה דולי בריאה ומאושרת. ואולם כבר ב 1999 החלו עננים קלים להעיב. בבדיקה שערכו החוקרים לתאיה נמצאו סימני הזדקנות מתקדמים. • בינואר 2002 נתגלתה בדולי דלקת פרקים, מחלה מוכרת בכבשים, אלא שהיא מופיעה בדרך כלל בכבשים מבוגרות יותר מהגיל בו נתגלתה בדולי – חמש וחצי . • לאחר מכן התגלתה בה מחלת ריאות מתקדמת והחוקרים גאלו אותה מייסוריה בדרך הומאנית. • האם דולי הייתה זקנה ?

29. Dolly - 1996 • Clone from an adult sheep cell by Scots researchers under Ian Wilmut • Had only one success in 300 tries. • Dolly grew to maturity, and successfully had a lamb by natural means in 1998. • But Dolly seems to be prematurely old.

30. Dolly • Dolly, unlike any other mammal that has ever lived, is an identical copy of another adult and has no father. • She is a clone, the creation of a group of veterinary researchers. • Born in 1997 • Died February 2003 at a young age due to lung cancer and crippling arthritis. • Most Finn Dorset sheep live to be 11 to 12 years. • Dolly was a mother to six lambs

31. Cloning since Dolly • Cloning of this sort has now been done on cattle, pigs and mice also. • The success rate has improved considerably. • Cloning humans begins to show up in science fiction in 1970s. • This is now a realistic possibility.

32. Cloned Animals • “Dolly”: the world’s first cloned adult animal • “Copycat”: December 22, 2001, the world’s first cloned pet • “Idaho Gem”: May 4, 2003, the world’s first cloned race horse • “ANDi”: First rhesus monkey cloned by embryo splitting http://www.guardian.co.uk/gall/0,8542,627251,00.html

33. AnimaL Cloning • Although several animals - sheep, cattle, goats and mice - have been cloned, many die before birth or are born with severe abnormalities. • This had led to concern that even those animal clones which appear healthy may in fact have underlying genetic abnormalities.

34. Cartoon

35. Reproduction • Two ways to reproduce: • Sexual In sexual reproduction a child gets half its genes from its mother (in her egg) and half from its father (in his sperm). • Cloning Cloning is an asexual form of reproduction. All the child's genes come from a body cell of a single individual.

36. יצירת תאומים זהים

37. Sexual Reproduction Cloning Reproduction

38. Sexual Reproduction • A progeny gets half its genes from its mother and half from its father. • Combination of genes is a fundamental basis for human variation and diversity.

39. Clonal Reproduction • All of the cloned individual's genes come from the somatic cell of a single individual. • Somatic Cell Nuclear Transfer

40. METHOD SOMATIC CELL NUCLEAR TRANSFER

41. PARTHENOGENESIS

42. שיבוט אדם ???

44. Cloning (Nuclear Transfer) Nucleus (genes) removed Mature in laboratory (~24 hrs) Cow egg - from ovary Fuse cells with electric current (electrofusion) Millions of donor cells (with desired genes) from a foetus or adult, growing in culture New (cloned) 1 cell embryo (with desired genes) 7 Days culture in laboratory Embryo for transfer to surrogate cow or for freezing for later transfer Transfer to surrogate cows Offspring in 9 months Multiple, genetically identical cloned calves from an elite cow or bull

45. שיבוט בעלי חייםהחדשות האחרונות • 20.4.2005ותודה על הדגים (המשובטים) • 16.4.2005 שובט סוס מירוץ עתיר פרסים * זהו השיבוט השני של סוס • 15.3.2005 שיטות שיבוט חדשות • 25.12.2004 חתולה משובטת ראשונה נמכרה בארה"ב • 3.11.2004 שובטו החרקים הראשונים • 27.7.2004 50 אלף דולר והחתול הביתי משובט • 7.6.2004 טובים השלושה - חוקרים אמריקנים ויפאנים דיווחו על שיבוט של שור משובט • 3.5.2004 בארה"ב מציעים לשבט את החתול הביתי תמורת 50,000 דולר • 23.4.2004 תקדים מדעי: עכברה ביפאן נולדה ל-2 אמהות ללא אב • 26.1.2004 גן חיות שהצליח לשבט בע"ח בסכנת הכחדה מראה אותו לציבור

46. 27.12.2003אייל ארוך-זנב הצטרף לרשימת המשובטים • 3.11.2003 רשות המזון והתרופות בארה"ב (FDA): מזון מחיות משוכפלות בטוח לאכילה • 30.9.2003 פוענח הגנום של הכלב • 28.9.2003 שוכפל עכבר שיכול לסייע בריפוי פרקינסון • 12.8.2003 ביפן מנסים להחזיר את הממותה • 31.5.2003 מדענים אמריקאים: שיבטנו פרד • 13.4.2003 מדענים הצליחו לשבט זן פראי של בקר הנמצא בסכנת הכחדה • 27.3.2003 לחפור במאדים כדי לחפש חיים • 27.3.2003 אלן קולמן, ממפתחי הכבשה דולי יגיע לביוטק 2003 שבוע הביוטכנולוגיה במאי • 15.2.2003 אתר הבי.,בי.סי - דולי, הכבשה המשובטת, נפטרה ממחלת ריאות קשה

47. 12.2.2003 מדענים רוסיים: הצלחנו לאתר שרידי ממותה, שניתן להפיק שיבוט מהתאים שלה • 9.2.2003 מסתורין אופף את מותה של הכבשה המשובטת מאוסטרליה • 1.2.2003 הודו מבקשת מאיראן צ'יטות לשיבוט • 28.1.2003 פרות מהונדסות נותנות יותר חלב • 23.1.2003 החוקרים מתקשים להאמין: המקלונאים איבדו את כנפיהם והצמיחו אותן מחדש • 22.1.2003 החתולה המשובטת לא דומה למקור * הסביבה חשובה לפחות כמו התורשה • 29.9.2002 הכלב – בעל החיים הבא שהגנום שלו ימופה • 29.8.2002 חזיר משובט, זה כשר? • 18.8.2002 הפרות ייצרו "תרופות" לנשק ביולוגי • 1.4.2002 הארנבות מצטרפות לגן החיות המשובט • 27.3.2002 ויכוח על טכנולוגית ייצור התרופות בחלב בעלי חיים • 18.2.2002 מדענים מטקסס שיבטו חתולה

48. 9.2.2002 באחרונה הצליחו חוקרים להפיק תאי גזע מעוברים של קופים משוכפלים • 31.1.2002 חוקרים בארה"ב טוענים שיצרו איבר דמוי כליה מתאי פרה משובטים • 5.1.2002 הכבשה דולי לקתה בדלקת פרקים • 26.11.2001 ההיסטוריה של השיבוט: הראשונה היתה צפרדע • 3.10.2000 סוף שיבוט • 1.11.2001 כל מה שרציתם לדעת על שכפולי פרות • 1.10.2000 להתראות דולי, שלום ביל גייטס 13 • 24.9.2000 ביקור בדיר של דולי • 28.4.2000 בעל חיים עם תאים צעירים נוצר בתהליך שיבוט • 15.3.2000 בארה"ב נולדו 5 חזירים משוכפלים • 27.2.2000 הכבשה "דולי" רשומה עתה כפטנט • 24.11.1999 אחרי דולי הכבשה בא דוגי העכבר, המיטיב לזכור וללמוד מבני מינו • 1.1.1998 מדענים בריטים הצליחו לשכפל כבשה מתא של כבשה בוגרת

49. שיבוט בני אדם החדשות האחרונות • 7.5.2004מומחה השיבוט האיטלקי אנטינורי: שלושה תינוקות משובטים נולדו • 9.4.2004הפוליטיקה של השיבוט • 8.3.2004נוה הופתע מעמדת משרדו בעניין שיבוט עוברים • 2.3.2004וועדת המדע העבירה לקריאה שניה ושלישית את חוק איסור השיבוט * חשש להכנסת 'עז' • 14.2.2004השאלות האתיות העולות מהצלחת השיבוט בדרום קוריאה • 14.2.2004שיבוט מוצלח ראשון של עוברי אדם (עדכון) • 14.2.2004בדרך לשיבוט אנושי - מהכבשה דולי עד לשיבוט עוברים • 5.2.2004נכשל ניסיון השתלת עובר משובט ברחם אשה • 13.1.2004שמונה חברים השתתפו וועדת המדע הפכה את ההחלטה בנושא השיבוט

50. 12.1.2004הוגשה הסתייגות להצעת חוק איסור התערבות גנטית * יוגבל שוב לחמש שנים • 8.1.2004יו"ר ועדת המדע הצביעה לבדה: החוק האוסר על שיבוט יהפוך קבוע (עדכון) • 30.12.2003דיון דחוף מחר בוועדת המדע לקראת העברת החוק להארכת איסור השיבוט לקריאה שניה ושליש • 25.12.2003שיבוט: חוקרים גידלו עובר-אדם בעל 16 תאים • 24.11.2003פג תוקפו של החוק האוסר שיבוט בני אדם בישראל * יו"ר ועדת המדע מתנגדת לשיבוט כליל • 10.11.2003האו"ם עצר איסור על שיבוט אנושי • 3.11.2003קריאה לעריכת מחקרים לשיפור טכניקות השיבוט • 30.4.2003סיינס: למרות הכל עדיין אי אפשר לשבט אדם • 25.3.2003קלונאייד הציגה בברזיל תמונה של "תינוק משובט" * מבטיחה להציג בדיקות DNA • 19.3.2003הרצאתה של בריז'יט בואסלייה, הטוענת לשיבוטים אנושיים ביום ה' אם לא יפלו טילים