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10 Eigenheiten der Reproduktionswissenschaft
Klonen IVF. Stammzellen. Die jahrhundertelange Erforschung des Eies, der Zelle und des Embryos hat zu erstaunlichen Fortschritten geführt, die der Menschheit zugute kommen. Durch die Wissenschaft der Reproduktion haben die Menschen edle Ziele erreicht, wie die Überwindung der Unfruchtbarkeit, sowie die weltlichen Annehmlichkeiten, wie etwa besseres Rindfleisch.
Aber der Fortschritt der Wissenschaft hat einige bizarre Wendungen und verrückte Ergebnisse gezeigt. Es hat auch beunruhigende ethische Fragen aufgeworfen. Nachfolgend finden Sie 10 dieser Kuriositäten der Reproduktionswissenschaft.
10 Babyhaar-Lassos und Salamander
Der Wissenschaftler Hans Spemann stellte fest, dass seine Standardwerkzeuge bei seinen Testpersonen, Salamanderembryonen sehr früh, nicht gut funktionierten. Sie waren einfach zu rutschig. Spemann hatte eine neun Monate alte Tochter in der Hand. Er schnippte eine Haarlocke von seiner Tochter ab und kehrte ins Labor zurück.
Mit winzigen Schlingen von Babyhaaren als Werkzeug führte er seine Experimente durch. In einem frühen Experiment spaltete er die Embryonen. Gegenüber typischen Theorien der Zeit waren unabhängige, vollständig ausgebildete Salamander-künstliche Zwillinge das Ergebnis.
In einem späteren Experiment verengte er eine Zelle in eine Hantelform und drückte den Zellkern in einen Teil der Zelle. Als sich die Babyhaarschleife gelöst hatte, rutschte der Kern in den ehemals kernfreien Teil der Zelle zurück. Dann teilte sich dieser Teil der Zelle und bildete im Wesentlichen einen Klon der entwickelten Seite des Embryos.
Die Ergebnisse variieren je nachdem, wo er das Ei durchschnitten hat und wie er es eingeengt hat. Wenn die Schlinge einen Teil des Eies durchschneidet, bilden sich identische Zwillinge. Wenn er jedoch einen anderen Teil durchtrennt, hat sich nur die Hälfte des Embryos richtig entwickelt. Die andere Hälfte wurde nur zu einer Ansammlung von Blut und Eingeweiden.
Wenn er das Ei nur ein wenig zusammenzog, bildete sich ein zweiköpfiger Salamander. Die beiden Köpfe kämpften um Nahrung für denselben Körper, und er nannte sie "zwei Egoismen an Stelle eines". Spemann behielt diese monströsen Salamander im Namen der Forschung.
9 Urinklone
Das Schaf Dolly wurde durch Atomtransfer hergestellt. Bei dieser Technik wurde der Zellkern einer erwachsenen Schafzelle in eine Eizelle gegeben und schließlich zur Entwicklung in ein Schaf transferiert.
Kerntransfer könnte bei der Erhaltung gefährdeter Säugetiere hilfreich sein. Die Einnahme von Spenderzellen birgt jedoch ein gewisses Risiko, da das Tier dadurch versehentlich verletzt werden kann. Forscher der Universität Yamanashi schlagen eine einfache Möglichkeit vor, verschiedene Spenderzellen zu sammeln, ohne das Tier zu verletzen: Verwenden Sie einfach Urin. Im Urin können verschiedene Arten von Zellen gefunden werden, z. B. Zellen aus Blase und Niere. Diese Zellen können nach der Entnahme im Labor gezüchtet werden.
Im Allgemeinen ist Urin für das Überleben der Zellen nicht gut. Zum einen sind einige Inhaltsstoffe giftig. Aus diesem Grund wurde angenommen, dass selbst wenn lebende Zellen aus dem Urin entnommen werden könnten, die Umwelt das Zellüberleben und die Zellkernintegrität beeinflussen würde.
Das war aber kein Problem. Einige der Urinklone überlebten ein frühes embryonales Stadium und wurden zur Weiterentwicklung in Surrogate überführt. Als diese Urinklone reiften, hatten sie immer noch Nachkommen, wenn sie miteinander gezüchtet wurden. Die Tests der Forscher auf die Fruchtbarkeit der Klone deuten daher stark darauf hin, dass Zellen aus Urin noch gut klonen können.
Es besteht jedoch immer noch ein Problem. Es gibt nur eine begrenzte Fähigkeit, die Zellen im Urin von Wildtieren zu sammeln, insbesondere unter sauberen Bedingungen.
8 IVF in der Geschichte
Durch die In-vitro-Fertilisation (IVF) haben unfruchtbare Paare die Chance, an ihre Körpergrenzen zu kommen und Kinder zu haben. In diesem Verfahren werden die Gameten in eine kleine Glasschale gegeben, wo sie sich zu einer Zygote zusammenfügen. Nachdem die Zygote das Stadium eines frühen Embryos erreicht hat, wird sie wieder in den Körper einer Frau eingesetzt, um sich zu entwickeln. Heutzutage ist IVF ein Routineverfahren (wenn auch teuer), und Millionen von Babys wurden damit hergestellt.
Vor Jahrzehnten galt es jedoch als unethisch und unmöglich, und den für das erste IVF-Baby verantwortlichen Wissenschaftlern wurde sogar vorgeworfen, „Gott zu spielen“. Gewiss wurde der Prozess seitdem rationalisiert.
Ursprünglich war IVF viel anspruchsvoller und geheimer. Die Geheimhaltung war notwendig, da es damals umstritten war. Frauen mussten zwei bis drei Wochen stationär in der Klinik bleiben und sich in tragbaren Gebäuden auf dem Gelände der Klinik aufhalten. Sie mussten ihren gesamten Urin während der Behandlung sammeln, da dies die einzige Möglichkeit für Ärzte war, den Hormonspiegel zu überwachen. Die Patienten mussten alle drei Stunden selbst nachts Proben geben.
Zu einer Zeit mussten die Eier durch eine Form der Schlüssellochoperation gesammelt werden, bei der kleine Einschnitte im Körper vorgenommen wurden. Jetzt gibt es eine neuere, sicherere Technik, die nur eine milde Sedierung benötigt. Mit dieser neuen Technik können Eier gesammelt werden, indem sie unter Ultraschallführung mit einer Nadel abgesaugt werden. Der gesamte Vorgang dauert ca. 30 Minuten.
7 Klonabnormalitäten
Das Schaf Dolly, berühmt als erster Klon eines erwachsenen Säugetiers, ist der einzige Erfolg in einer langen Kette von Misserfolgen. Von den 277 Klonen, die von den Wissenschaftlern, die sie schufen, hergestellt wurden, blieb nur Dolly bis zur Geburt erhalten.
Fehlgeschlagene Schwangerschaften und Todesfälle sind ein normaler Bestandteil der Fortpflanzung. Totgeburten und Geburtsfehler können auftreten, egal wie ein Tier hergestellt wird. Das Klonen hat jedoch eine lange Geschichte von Problemen.
Einige abnorme Feten entwickeln sich bis zur Geburt, was zu Anomalien bei der Geburt führt. Der prominenteste abnormale Phänotyp einiger Klone ist das „große Nachwuchssyndrom“. Kälber oder Lämmer mit großem Nachwuchssyndrom sind 30-40 Prozent größer als normal, was zu schweren Geburten führt. Andere Gesundheitsprobleme sind Defekte in Organen wie Gehirn, Herz und Leber.
Kälber- und Lammklone, die bei der Geburt Anomalien aufweisen, können in den ersten Lebensmonaten gesundheitliche Probleme haben.Nach sechs Monaten sind sie jedoch hinsichtlich des Aussehens und der Blutwerte von normal gezüchteten Tieren im gleichen Alter nicht zu unterscheiden.
Die negativen Auswirkungen des Klonens auf das Wohlergehen der Tiere haben das Europäische Parlament 2015 dazu veranlasst, das Klonen von Nutztieren zu verbieten. In den USA wird das Klonen von Rindern jedoch zu Hunderten fortgesetzt.
6 Auferstehung von einem Steak
Die Schwierigkeit beim Klonen von Kühen, um das beste Rindfleisch herzustellen, besteht darin, dass es unmöglich ist zu erkennen, ob das Fleisch außergewöhnlich hochwertig ist, ohne die Kuh zu töten. Glücklicherweise gibt es eine Möglichkeit, dies zu umgehen: Einfach von den Steaks klonen.
Nur 3 von 10.000 Kuhkadavern qualifizieren sich für die beste Form von Rib-Eye-Steak, das reichlich Fett in den Muskelfasern für den Geschmack hat, aber wenig von der dünnen Rückenfettschicht, die keiner möchte. Als ein Wissenschaftler der West-Texas A & M University (WTAMU) zwei dieser seltenen Rippenaugen nacheinander vorbeiziehen sah, rief er Dean Hawkins an, Leiter der Abteilung für Tierwissenschaften an derselben Universität.
Es brauchte nur etwas Fleisch, um Zellen zu züchten
WTAMU hat die Klone gezüchtet, um die Gene für ausgezeichnetes Rindfleisch weiterzugeben. Die 13 Kälber der Klone waren die ersten Rinder, die aus zwei geklonten Schlachtkörpern stammten. Sieben dieser Klonnachkommen wurden geschlachtet. In der folgenden Bewertung wurden die Schlachtkörper deutlich über dem Branchendurchschnitt eingestuft.
5 ET und Kühe
In den 1970er Jahren begannen amerikanische Viehzüchter mit einer Technik namens Embryotransfer (ET) die Grenzen der Natur zu überwinden. Während eine Kuh normalerweise immer nur einen Embryo tragen kann, produzieren Kühe, die eine ET-Therapie durchlaufen, normalerweise sechs oder sieben verwendbare Embryonen. Einige können sogar 80 bis 90 Embryonen gleichzeitig herstellen.
Diese Embryonen werden mit dünnen Röhrchen herausgenommen und dann zur Trächtigkeit in Ersatzkühe gebracht. Mit ET können Landwirte Dutzende Kälber pro Jahr aus genetisch überlegenen Kühen produzieren, ohne dass die Kühe selbst gebären müssen.
Bei ET besteht Inzuchtgefahr. Wenn Landwirte sich entscheiden, nur Nachkommen einer einzigen Kuh zu züchten, könnte dies die genetische Vielfalt der Herde verringern und sie anfälliger für Krankheiten machen. Paradoxerweise kann ET auch die genetische Vielfalt unterstützen. Das USDA verfügt über einen Vorrat an Embryonen von verschiedenen Nutztierrassen in Fort Collins, Colorado.
4 Künstliches Twinning
In gewisser Weise sind Klone sehr natürlich. Wenn ein einzelnes befruchtetes Ei in zwei Teile zerlegt wird, um zwei genetisch identische Individuen zu bilden, ergeben sich einfach identische Zwillinge. Der einfachste Weg, ein Tier zu klonen, ist die Spaltung eines Embryos im Frühstadium, wodurch künstliche Zwillinge entstehen. Der Prozess der künstlichen Zwillinge wurde bei Kühen ausgiebig durchgeführt, wobei Tausende von Kälbern produziert wurden.
Das erste Experiment über künstliche Partnerschaften wurde 1885 von Hans Driesch durchgeführt. Driesch schüttelte einen Behälter mit einem zweizelligen Seeigel-Embryo und trennte die beiden Zellen. Die zwei Zellen wuchsen dann zu normalen, gesunden Seeigellarven. 1902 tat Hans Spemann dasselbe bei Wirbeltieren, indem er einen Salamander-Embryo mit einer Babyhaarschlinge spaltete.
Im Jahr 2000 wurde ein Rhesus-Affe namens Tetra der erste Primat, der über künstliche Partnerschaften geklont wurde. Tetra wurde durch Aufteilen eines achtzelligen Embryos in vier Zweizellenstücke hergestellt.
Obwohl die Methode anders war, war Tetra sehr ähnlich wie Dolly, da sie viele Versuche brauchte, um sie zu machen. Die Forscher stellten 368 Embryonen her, indem sie 107 Embryonen in zwei oder vier Stücke spalteten. Nicht alle Embryonen überlebten. Von allen Leihmüttern hatte nur Tetras Leihmutter eine normale Schwangerschaft.
3 Embryo-Screening
Die genetische Präimplantationsdiagnostik (PID) ist eine Art Embryoscreening, das Paaren, die eine In-vitro-Fertilisation (IVF) durchlaufen, hilft, Mutationen zu vermeiden, die bei Kindern zu einer Behinderung oder Krankheit führen können. Im Allgemeinen umfasst PGD die Entnahme einer oder einiger Zellen eines mit IVF hergestellten Embryos und das Testen seiner Gensequenzen und Chromosomen. Normalerweise werden Embryonen, die diese Tests nicht bestehen, verworfen.
Fruchtbarkeitskliniken in China sind riesig und wachsen weiter. Die größte Klinik verzeichnete im Jahr 2016 41.000 IVF-Verfahren, was ungefähr einem Viertel der Jahreszahl für die gesamten USA entspricht. Da das Wachstum der PID-Verfahren auf 60 bis 70 Prozent pro Jahr geschätzt wird, wird erwartet, dass es in den nächsten Jahren pro Kopf aufholen wird.
Organisierte Bemühungen, genetische Störungen und Behinderungen zu beseitigen, werfen ethische Bedenken auf. Einige befürchten, dass der Drang, Behinderungen loszuwerden, das Leben derer abwertet, die sie bereits haben. Die Kosten der PID machen auch Bedenken hinsichtlich der genetischen Merkmale aus, wodurch die Kluft zwischen Arm und Reich weiter vergrößert wird. In China konzentrieren sich die meisten Gedanken auf die Vorteile des Verfahrens.
Obwohl Kliniken, die für die PID-Zulassung zugelassen sind, diese nur zur Vorbeugung schwerer Erkrankungen oder zur Behandlung von Unfruchtbarkeit verwenden können, fragen manche Menschen nach mehr. Laut Sijia Lu, Chief Technology Officer von Yikon Genomics, bitten einige Familien, die Mutation auszusondern, die es vielen Asiaten unmöglich macht, Alkohol zu verarbeiten, was die Fähigkeit beeinträchtigen könnte, an oft alkoholgetränkten chinesischen Geschäftsessen teilzunehmen. (Das Unternehmen sagt nein.)
2 künstliche Embryonen
Wissenschaftler der University of Cambridge behaupteten, aus zwei Arten von Stammzellen einen künstlichen Mausembryo geschaffen zu haben. Bei einem Typ handelte es sich um embryonale Stammzellen, während der andere Typ die Plazenta bildete.
Die Wissenschaftler legten die Mischung aus Stammzellen auf ein 3-D-Gerüst, das das natürliche Zellunterstützungssystem nachahmte und zur Entwicklung der wachsenden Zellen beitrug. Viereinhalb Tage später wuchsen die Zellen so, dass sie einem normalen Mausembryo ähnelten.
Magdalena Zernicka-Goetz, die Hauptautorin der Studie, sagte gegenüber Reuters, der Prozess werde es den Menschen ermöglichen, die wichtigsten Ereignisse dieser Phase der menschlichen Entwicklung zu untersuchen, ohne tatsächlich an Embryonen arbeiten zu müssen.Sie fügte hinzu, dass das Wissen, wie Entwicklung normalerweise vor sich geht, es den Menschen ermöglicht zu verstehen, warum es so oft schief geht.
Der Vorschlag wirft ethische Fragen auf. Derzeit können Wissenschaftler nur ausrangierte menschliche Embryonen verwenden und sie nur 14 Tage nach der Befruchtung am Leben erhalten.
1 Die Geschichte von der Mausprinzessin
Im Jahr 2004 gelang den Wissenschaftlern der Tokyo University of Agriculture eine märchenhafte Unmöglichkeit: eine Maus ohne Vater.
Obwohl Säugetier-Eizellen künstlich zur Teilung hergestellt werden können, stirbt der resultierende Fötus immer im Mutterleib. Wissenschaftler haben lange vermutet, dass dies etwas mit dem Einprägen zu tun hatte, einem Prozess, bei dem einige Gene während der Gametenentwicklung ein- oder ausgeschaltet werden.
Die Wissenschaftler konnten das Problem umgehen, indem sie eine noch nicht durchgeprägte unreife Eizelle mit einer reifen Eizelle verschmolzen. Das unreife Ei stammte aus einer Maus, die genetisch so modifiziert war, dass bestimmte Gene fehlten, die die Entwicklung unbefruchteter Eier zu Föten behindern könnten.
Dieses glückliche Ende brachte einige Kämpfe mit sich. Von 457 Eifusionen überlebten nur 371 bis zu einem frühen Stadium der Zellklumpenbildung, um sie als Ersatz zu verwenden. Es wurden nur 10 lebende Mäusewelpen geboren, und nur einer überlebte bis zum Erwachsenenalter. Der einzige Erfolg wurde Kaguya genannt, nachdem eine japanische Märchenprinzessin als Baby in einem Bambusstumpf gefunden worden war.
Nach Ansicht der Wissenschaftler ist es verfrüht, diese Methode auf den Menschen anzuwenden, da die Technik sehr arbeitsintensiv ist und eine hohe Ausfallrate aufweist. Es würde auch die genetische Veränderung menschlicher Eier beinhalten, was im Allgemeinen als ethisch nicht akzeptabel angesehen wird.