복제란 무엇인가요?

'클론(Clone)'은 영어 '클론(clone)'을 음역한 것으로 생물학 분야에서 세 가지 차원의 의미를 갖는다.

1. 분자 수준에서 클로닝은 일반적으로 DNA 클로닝(분자 클로닝이라고도 함)을 의미합니다. 이는 특정 DNA 단편이 재조합 DNA 기술을 통해 벡터(예: 플라스미드, 바이러스 등)에 삽입된 다음 숙주 세포에서 자체적으로 복제되어 DNA 단편의 동일한 "집단"을 많이 얻는 것을 의미합니다.

2. 세포 수준에서 클론은 본질적으로 단일 조상 세포의 분열로 형성된 세포 집단입니다. 각 세포는 유전적으로 동일합니다. 예를 들어, 체외 배양 배지에서 세포를 여러 세대에 걸쳐 나누어 형성된 동일한 유전적 배경을 가진 세포군을 세포 클론이라고 합니다. 또 다른 예로 척추동물에서는 이물질(박테리아나 바이러스 등)이 침입하면 면역반응을 통해 특정 인식 항체가 생성된다. 특정 항체를 생산하는 모든 형질세포는 하나의 B세포에서 분리되며, 이러한 형질세포 집단도 세포 클론이다. 세포 복제는 낮은 수준의 생식 방법입니다. 무성 생식, 즉 성적 결합이 없으면 자손은 부모와 동일한 유전학을 갖습니다. 생물학적 진화 수준이 낮을수록 이러한 번식 방법을 채택할 가능성이 높아집니다.

3． 개인 수준에서 클론은 동일한 유전자형을 가진 두 명 이상의 개체 집단을 의미합니다. 예를 들어, 두 개의 일란성 쌍둥이는 하나의 클론입니다! 그들은 동일한 난자 세포에서 나왔기 때문에 정확히 동일한 유전적 배경을 가지고 있습니다. 이 정의에 따르면 "Dolly"는 복제품이라고 할 수 없습니다! 왜냐면 '돌리'는 외로운 존재일 뿐이니까요. 영국의 발생학자들이 두 개 이상의 동일한 세포핵을 두 개 이상의 동일한 핵이 제거된 난자 세포에 이식하고 정확히 동일한 유전적 배경을 가진 두 개 이상의 "돌리"를 얻을 수 있는 경우에만 복제라는 용어를 사용하여 이를 설명할 수 있습니다. 그래서 1997년 2월 Nature에 발표된 선정적인 논문에서 저자는 "Dolly"를 복제품으로 묘사하지 않았습니다.

또한 클로닝은 동사로도 쓰일 수 있는데, 위에서 언급한 DNA나 세포, 개별 집단을 얻는 과정을 뜻한다.

2. 복제 기술

1. DNA 클로닝

DNA 클로닝에는 다양한 방법이 있습니다. 기본적인 과정은 아래 그림과 같습니다(축척되지 않음).

이렇게 해서 얻은 DNA를 볼 수 있습니다. 생물학 연구에 사용될 수 있습니다. 특정 DNA 염기서열의 분석 및 처리뿐만 아니라 생명공학 산업에서 귀중한 단백질의 대량 생산도 포함됩니다.

2. 생물학적 개체의 복제

(1) 식물 개체의 복제

1950년대 식물학자들은 분화된 식물 세포에서 유전 물질이 손실되었는지 연구하기 위해 당근을 모델 재료로 사용했다는 문제가 있었습니다. 그들은 하나의 고도로 분화된 당근 세포에서 완전한 식물이 발달할 수 있다는 사실에 놀랐습니다. 이로부터 그들은 식물 세포가 전능하다고 믿었습니다. 당근 한 개에 들어 있는 두 개 이상의 체세포에서 발달한 당근 집단의 유전적 배경이 정확히 동일하므로 클론이다. 이런 식물 복제과정은 완전한 무성생식 과정이다!

(2) 개체별 동물의 복제

① '돌리'의 탄생

1997년 2월 지난 27일 영국 에딘버러 로슬린 연구소의 이안 윌모트 과학연구팀은 세계 최초의 복제양 '돌리'가 탄생했다고 발표해 즉시 전 세계에 센세이션을 일으켰다.

'돌리'의 탄생은 암양 세 마리와 관련이 있다. 한 마리는 3개월 된 핀란드 도셋 암양이고, 두 마리는 스코틀랜드 검은얼굴 암양입니다. 핀란드 도르셋 암양은 완전한 유전 정보 세트, 즉 핵(기증자라고 함)을 제공했으며, 스코틀랜드 블랙페이스 암양은 핵이 없는 난세포를 제공했고, 또 다른 스코틀랜드 블랙페이스 암양은 양 배아의 발달을 제공했습니다. - 자궁은 "돌리" 양의 "출생" 어미입니다.

전체 복제 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

핀란드의 도셋양(Dorset ewe) 양의 유선에서 유선 세포를 채취해 저농도 영양 배양 배지에 넣었더니 세포 분열이 점차 멈췄다. 세포를 기증자 세포라고 하며, 스코틀랜드 검은얼굴양에 성선자극호르몬을 주사하여 배란을 시킨 후, 수정되지 않은 난세포를 빼내고 그 핵을 즉시 제거하여 핵이 없는 난세포를 남깁니다. 이를 수혜세포라고 하며, 전기 펄스를 이용하여 공여 세포와 수혜 세포를 융합시켜 최종적으로 융합 세포를 형성하게 되는데, 전기 펄스도 자연 수정 과정과 유사한 일련의 반응을 일으킬 수 있기 때문입니다. 융합된 세포는 수정란처럼 행동할 수도 있습니다. 세포는 배아 세포를 형성하기 위해 동일한 방식으로 분열하고 분화합니다. 배아 세포는 다른 스코틀랜드 검은 얼굴 암양의 자궁으로 옮겨지고 배아 세포는 더욱 분화되고 발달합니다. 마침내 양을 형성합니다. 돌리 양은 도싯 암양과 똑같은 모습으로 태어납니다.

1년 후, 또 다른 과학자 그룹은 쥐의 난구세포(난모세포 주변을 둘러싸고 있는 고도로 분화된 세포)의 핵을 핵이 완전히 제거된 난모세포에 이식하여 20개 이상의 세포를 얻었다고 보고했습니다. 발달된 쥐. 복제양이라고 하기엔 '돌리' 한 마리만으로는 부족하다면, 이 생쥐는 진정한 복제생쥐다.

② 핵 이식을 통한 생쥐 복제의 기본 과정

본 실험에서는 융모막 성선 자극 호르몬을 여러 차례 연속 주사하여 암컷 생쥐에게 난소 세포를 유도하는 과정을 통해 난구 세포를 얻었다. 계란 생산량이 많은 상태. 난구 세포와 난모세포의 복합체는 암컷 쥐의 난관에서 수집되었습니다. 큐뮬러스 세포는 히알루론산 처리에 의해 분산되었다. 핵 기증자로 직경 10-12 미크론의 난구세포를 선택합니다. (이전 실험에서는 직경이 작거나 큰 난구세포의 핵을 사용하면 핵 이식을 받은 난모세포가 8세포로 발달하는 경우가 거의 없는 것으로 나타났습니다. 무대.) 선별된 큐뮬러스 세포를 특정 용액 환경에서 보관하고 3시간 이내에 핵을 이식하였다. (이와 달리, "돌리"를 얻을 때 핵 공여체로 사용한 유방 세포를 먼저 배양 배지에 3시간 동안 계대하였다. -6회) )

난모세포(일반적으로 감수분열 중기 II에 있음)는 위에서 설명한 것과 유사한 방법으로 다른 종의 암컷 쥐로부터 수집되었습니다. 현미경으로 직경 약 7 마이크론의 얇은 튜브를 사용하여 난모세포의 핵을 조심스럽게 제거하고, 세포질은 제거되지 않도록 하십시오. 또한 큐뮬러스 세포의 핵을 조심스럽게 제거하고 세포질을 최대한 많이 제거합니다(제거된 핵을 유리관 안에서 여러 번 앞뒤로 움직여 소량의 세포질을 제거함). 핵을 제거한 후 5분 이내에 핵을 제거한 난모세포에 직접 주사합니다. 핵 이식을 거친 난모세포를 특수 용액에 1~6시간 동안 담근 후 2가 스트론튬 이온(Sr2+)과 시토스타틴 B를 첨가합니다. 전자는 난모세포를 활성화시키고, 후자는 극체 형성과 염색체 제거를 억제한다. 처리된 난모세포를 꺼내어 스트론튬과 시토스타틴 B가 함유되지 않은 특수용액에 담가 세포분열을 통해 배아를 형성합니다.

며칠 전 결찰된 수컷 쥐와 교미한 가임신 암컷 쥐의 나팔관이나 자궁에 다양한 단계(2세포 단계부터 배반포 단계까지)의 배아를 이식했습니다. 완전히 발달한 태아 마우스를 약 19일 후에 외과적으로 제거합니다.

현재 배아세포 핵이식을 통해 복제된 동물로는 생쥐, 토끼, 염소, 양, 돼지, 소, 원숭이 등이 있다. 중국에서는 원숭이 외에 다른 동물도 복제하고 있으며, 염소도 지속적인 핵 이식을 통해 복제할 수 있다. 이 기술은 배아 분할 기술을 뛰어넘어 더 많은 동물을 복제하게 된다. 왜냐하면 배아가 분열되는 횟수가 많을수록 각 공유되는 세포의 수가 적어지고 개인의 발달 능력이 저하되기 때문입니다. 체세포 핵 이식을 통해 복제된 동물은 단 한 마리뿐인데, 바로 양 돌리입니다.