Para que serve?

Defini��o

De acordo com Webber (1903), um clone � definido como uma popula��o de mol�culas, c�lulas ou organismos que se originaram de uma �nica c�lula e que s�o id�nticas � matriz original.

Para que serve?

A clonagem � um mecanismo comum de propaga��o da esp�cie em plantas ou bact�rias. Em humanos, os clones naturais s�o os g�meos id�nticos que se originam da divis�o de um �vulo fertilizado. A grande novidade da Dolly, que abriu caminho para a possibilidade de clonagem humana, foi a demonstra��o, pela primeira vez, de que era poss�vel clonar um mam�fero, isto �, produzir uma c�pia geneticamente id�ntica, a partir de uma c�lula som�tica diferenciada. Para entendermos por que essa experi�ncia foi surpreendente, precisamos recordar um pouco de embriologia.

Todos n�s j� fomos uma c�lula �nica, resultante da fus�o de um �vulo e um espermatoz�ide. Essa primeira c�lula j� tem no seu n�cleo o DNA com toda a informa��o gen�tica para gerar um novo ser. O DNA nas c�lulas fica extremamente condensado e organizado em cromossomos. Com exce��o das nossas c�lulas sexuais, o �vulo e o espermatoz�ide, que t�m 23 cromossomos, todas as outras c�lulas do nosso corpo t�m 46 cromossomos. Em cada c�lula, temos 22 pares que s�o iguais nos dois sexos, chamados autossomos, e um par de cromossomos sexuais: XX no sexo feminino e XY no sexo masculino. Essas c�lulas com 46 cromossomos s�o chamadas c�lulas som�ticas.

Voltemos agora � nossa primeira c�lula, resultante da fus�o do �vulo e do espermatoz�ide. Logo ap�s a fecunda��o, ela come�a a se dividir: uma c�lula em duas, duas em quatro, quatro em oito e assim por diante. Na fase de oito a 16c�lulas, as c�lulas do embri�o se diferenciam em dois grupos: um grupo de c�lulas externas que vai originar a placenta e anexos embrion�rios e uma massa de c�lulas internas que vai originar o embri�o propriamente dito. Ap�s 72 horas, esse embri�o, agora com cerca de 100 c�lulas, � chamado de blastocisto. � nessa fase que ocorre a implanta��o do embri�o na cavidade uterina.

As c�lulas internas do blastocisto v�o originar as centenas de tecidos que comp�em o corpo humano. S�o chamadas de c�lulas-tronco totipotentes. A partir de um determinado momento, essas c�lulas som�ticas, que ainda s�o todas iguais, come�am a se diferenciar nos v�rios tecidos que v�o compor o organismo: sangue, f�gado, m�sculos, c�rebro, ossos, etc. Os genes que controlam essa diferencia��o e o processo pelo qual ela ocorre ainda s�o um mist�rio. O que sabemos � que, a partir da�, as c�lulas som�ticas diferenciadas perdem a capacidade de originar qualquer tecido. As c�lulas descendentes de uma c�lula diferenciada v�o manter as mesmas caracter�sticas daquela que as originou, isto �, c�lulas de f�gado v�o originar c�lulas de f�gado, c�lulas musculares v�o originar c�lulas musculares, e assim por diante.

Apesar de o n�mero de genes e o DNA serem iguais em todas as c�lulas do nosso corpo, os genes nas c�lulas som�ticas diferenciadas se expressam de maneiras diferentes em cada tecido, isto �, a express�o g�nica � espec�fica para cada tecido. Com exce��o dos genes respons�veis pela manuten��o do metabolismo celular ( housekeeping genes ) que se mant�m ativos em todas as c�lulas do organismo, s� ir�o funcionar em cada tecido ou �rg�o os genes importantes para a manuten��o deste. Os outros se mant�m "silenciados" ou inativos.

A grande not�cia da Dolly foi justamente a descoberta de que uma c�lula som�tica de mam�fero, j� diferenciada, poderia ser reprogramada ao est�gio inicial e voltar a ser totipotente. Isso foi conseguido atrav�s da transfer�ncia do n�cleo de uma c�lula som�tica da gl�ndula mam�ria da ovelha que originou a Dolly para um �vulo sem n�cleo.

Surpreendentemente, este come�ou a se comportar como um �vulo rec�m-fecundado por um espermatoz�ide. Isso provavelmente ocorreu porque o �vulo, quando fecundado, tem mecanismos, ainda desconhecidos para n�s, de reprograma��o de seu DNA, de modo a tornar todos os seus genes novamente ativos, o que ocorre no processo normal de fertiliza��o.

As t�cnicas

Os famosos casos das ovelhas, Dolly, e, Megan e Morag, est�o relacionados a uma t�cnica de clonagem chamada de transplante nuclear, desenvolvida pela equipe de  Ian Wilmut e Keith Campbell no  Instituto Roslin em Edimburgo, Esc�cia. Este procedimento envolve duas c�lulas: a c�lula recipiente e a c�lula doadora. A c�lula recipiente, normalmente � um ovo n�o fertilizado retirado da ovelha, logo ap�s a ovula��o. A c�lula doadora com todo o seu material gen�tico dipl�ide, � aquela que ser� copiada (clonada). Est� c�lula pode ser retirada a partir de um embri�o, ou de um animal adulto. O primeiro passo � esvaziar a c�lula recipiente de seu material gen�tico, ou seja, retira-se, com uma micropipeta, os cromossomos do n�cleo desta c�lula. Em seguida, ser� realizada a fus�o da c�lula doadora com a c�lula recipiente esvaziada. Esta fus�o � feita com o aux�lio de descargas el�tricas definidas e seq�enciadas. O embri�o formado ser�, ent�o, colocado num meio de cultura durante, mais ou menos, uma semana. Dando-se o desenvolvimento do embri�o, este ser� implantado no �tero de uma terceira ovelha, onde continuar� a se desenvolver at� ser parido por sua "m�e de aluguel". A diferen�a entre o caso de Megan e Morag e o caso de  Dolly, � que no primeiro a c�lula doadora foi retirada de um embri�o com a idade de nove dias, e no caso de Dolly a c�lula doadora foi retirada de um animal adulto, por�m nos dois casos estas c�lulas j� apresentavam o grau consider�vel de diferencia��o. Este fato poderia ser um empecilho para o sucesso das clonagens se n�o fosse uma inova��o introduzida em Roslin, como veremos mais adiante.  

A t�cnica da transfer�ncia nuclear, ou,  transplante nuclear, j� vinha sendo desenvolvida desde a d�cada de 1980, tanto na Europa como na Am�rica do Norte. O primeiro cientista a clonar com sucesso ovelhas, usando esta t�cnica, foi o Dinamarqu�s Steen Willadsen. A nova t�cnica desenvolvida em Roslin gra�as aos conhecimentos de Keith Campbell sobre o ciclo celular, apresentava, entretanto, uma novidade que foi revolucion�ria em rela��o as t�cnicas anteriores. Agora j� se sabia que o n�cleo doador, se fosse transferido na fase G0 (quiescente) da sua mitose, estaria mais apto a ser reprogramado e assim recuperar a sua totipot�ncia, permitindo ao novo zigoto se diferenciar nos mais diversos tecidos e �rg�os, ao longo do seu desenvolvimento embrion�rio. Este era o empecilho maior que tornava a clonagem pela transfer�ncia nuclear uma tarefa muito dif�cil; ou seja, na t�cnica antiga os pesquisadores estavam mais preocupados em obter um n�cleo doador que ainda n�o tivesse se diferenciado o bastante, a ponto de perder a sua totipot�ncia. Na maioria das vezes isto era imposs�vel, o que malograva as tentativas de clonagem por este m�todo, apesar dos poucos sucessos.

Outra t�cnica desenvolvida por Wilmut e sua equipe, mistura o transplante nuclear com a transg�nese. Nesta t�cnica o gene de interesse �  adicionado ao genoma de uma c�lua, que ser� a c�lula doadora no processo de clonagem. O primeiro animal produzido com esta t�cnica foi a ovelha Polly, clonada a partir de uma c�lula doadora que recebeu o gene para o fator IX  humano, uma prote�na do sangue usada no tratamento da hemofilia B. As gl�ndulas mam�rias desta ovelha secretam prote�nas humanas juntamente com o seu leite. A conjun��o destas duas t�cnicas permitiria a produ��o de m�ltiplos indiv�duos transg�nicos, ou seja, clones que carregam a mesma altera��o gen�tica.

Segundo o pr�prio Ian Wilmut, entretanto, a t�cnica da transfer�ncia nuclear tem suas limita��es e, ainda, n�o � totalmente eficiente. � importante saber que no experimento de Dolly, esta foi a �nica sobrevivente vi�vel, dentre duzentos e setenta e sete poss�veis clones de ovelhas. "Todos os experimentos com clonagem descritos at� agora, mostram um padr�o consistente de mortalidade durante o desenvolvimento fetal e embrion�rio, na ordem de um � dois por cento de embri�es que conseguem sobreviver e se desenvolver. Infelizmente, mesmo alguns dos clones que sobreviveram at� o nascimento morreram logo depois...As causas dessas mortes permanecem desconhecidas, mas isto pode refletir a complexidade de uma reprograma��o gen�tica necess�ria para que uma prole saud�vel seja produzida. Mesmo se um gene se expressa de maneira inapropriada, ou, falha para expressar uma prote�na importante, o resultado pode ser fatal. Uma reprograma��o pode envolver a regula��o de milhares de genes num processo que pode incorporar fatores aleat�rios." Conclui Wilmut. A despeito da import�ncia da quiesc�ncia para o sucesso do desenvolvimento do clone, estudos mais recentes tem demonstrado que o fato da c�lula estar nesta fase do seu ciclo, talvez n�o seja o �nico fator importante para o sucesso do desenvolvimento do clone.