Τι είναι η κλωνοποίηση;

Η κλωνοποίηση είναι η παραγωγή γενετικά πανομοιότυπων οργανισμών. Ο πρώτος κλώνος ενός ενήλικου ζώου ήταν η Ντόλλυ, το περίφημο πρόβατο του Εδιμβούργου. Αν και τεχνικά δεν αποτελούσε ένα ακριβές αντίγραφο της μητέρας της (και ως εκ τούτου δεν είναι πραγματικός κλώνος), το επαναστατικό μέρος του πειράματος ήταν ότι ανέτρεψε την για χρόνια διαδεδομένη άποψη ότι τα μη- φυλετικά κύτταρα ενός ενήλικα (σωματικά κύτταρα) έχουν διαφοροποιηθεί σε ένα τέτοιο βαθμό που έχασαν κάθε δυνατότητα να εξελιχθούν σε ένα νέο ενήλικο οργανισμό. Οι επιστήμονες είχαν πιστέψει ότι άπαξ το κύτταρο εξειδικεύεται σε κύτταρο πνεύμονα, ήπατος, ή οποιοδήποτε άλλο τύπο κυττάρων του ενήλικου οργανισμού, η αλλαγή ήταν αμετάκλητη και τα άλλα γονίδια μέσα στο κύτταρο είναι πλέον μόνιμα ανενεργά. Η άλλη μεγάλη πρόκληση ήταν το να είμαστε σε θέση ώστε να ξεκινήσει ο πολλαπλασιασμός των γενετικά τροποποιημένων κυττάρων και στη συνέχεια να παρέχεται το κατάλληλο περιβάλλον στο οποίο να μπορούσε να γίνει η ανάπτυξη του νέου οργανισμού.

Με τη Dolly, οι επιστήμονες μετέφεραν γενετικό υλικό από τον πυρήνα του κυττάρου ενός ενηλίκου προβάτου - δότη σε ένα ωάριο, ο πυρήνας του οποίου, και κατά συνέπεια το γενετικό υλικό του, είχαν αφαιρεθεί. Αυτό το ωάριο, που περιείχε το DNA από ένα κύτταρο δότη, έπρεπε να αντιμετωπιστεί με χημικά ή με ηλεκτρική ώση, προκειμένου να τονωθεί η κυτταρική διαίρεση. Μόλις το κλωνοποιημένο έμβρυο έφθασε σε ένα κατάλληλο στάδιο, μεταφέρθηκε σε ένα πολύ φιλόξενο περιβάλλον - τη μήτρα ενός άλλου πρόβατου - όπου συνέχισε να αναπτύσσεται μέχρι τη γέννηση.
 
Κλωνοποίηση εναντίον Γενετικής Μηχανικής

Σε αντίθεση με την αναπαραγωγή ολοκληρωμένου οργανισμού, στον τομέα της γενετικής μηχανικής, δύναται να αλλάζει το DNA από ένα συγκεκριμένο κύτταρο, ώστε να μπορεί να προάγεται η παραγωγή πρωτεϊνών για τη διόρθωση γενετικών ελαττωμάτων ή να παράγονται άλλες ευεργετικές αλλαγές σε έναν οργανισμό. Το πρωταρχικό βήμα στον τομέα της γενετικής μηχανικής είναι να απομονωθεί το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για το πρόβλημα. Το επόμενο βήμα είναι να κλωνοποιείται (να πολλαπλασιάζεται) το γονίδιο. Το τελευταίο βήμα είναι να εισάγεται το γονίδιο μέσα στο κύτταρο, ώστε να μπορεί να λειτουργήσει για να αλλάξει τη σωματική λειτουργία.

Το πρώτο γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την απώλεια μαλλιών στους ανθρώπους ανακαλύφθηκε από την Δρ Angela Christiano στο Πανεπιστήμιο Columbia. Τα άτομα με αυτό το γονίδιο γεννήθηκαν με μαλλιά που σύντομα πέφτουν (στο βρέφη τα μαλλιά συχνά πέφτουν), αλλά στη συνέχεια δεν μεγαλώνουν και πάλι. Έχει χαρτογραφηθεί η ασθένεια στο χρωμόσωμα 8p21 στον άνθρωπο και πράγματι κλωνοποίησαν ένα σχετικό γονίδιο τριχόπτωσης σε ποντίκια. Παρά το γεγονός ότι αυτό αποτέλεσε ένα τεράστιο βήμα, το γονίδιο δεν είναι το ίδιο με εκείνο (-α) που προκαλούν την κοινή φαλάκρα.

Ένα νέο φάρμακο που δρα ως ενεργοποιητής της «αντίδρασης Hedgehog» έχει αποδειχθεί ότι τονώνει την ανάπτυξη των τριχών σε ενήλικα ποντίκια. Η μελέτη έδειξε ότι ένα φάρμακο που εφαρμόζεται τοπικά μπορεί να κινήσει τη Hedgehog διαδικασία αντίδρασης για την τόνωση των τριχοθυλακίων ώστε αυτά να περάσουν από την φάση ηρεμίας στο στάδιο της ανάπτυξης του κύκλου της τρίχας στα ποντίκια. Αυτή η τεχνολογία δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί σε ανθρώπους.
 
Τι είναι ο Πολλαπλασιασμός των Μαλλιών;

Στον πολλαπλασιασμό των μαλλιών, οι τρίχες αποπτερώνονται απλώς από το τριχωτό της κεφαλής ή τη γενειάδα και στη συνέχεια εμφυτεύονται στο φαλακρό μέρος του τριχωτού της κεφαλής. Η ιδέα είναι ότι ορισμένα βλαστικά κύτταρα στη βάση του θυλακίου της τρίχας θα πρέπει θεωρητικά να αποχωρήσουν μαζί με τα μαλλιά που εξάγονται. Μόλις η τρίχα εμφυτεύεται, αυτά τα κύτταρα θα είναι σε θέση εκ νέου να αναπαραγάγουν ένα νέο θυλάκιο. Θεωρητικά, η μικροσκοπική εξέταση των εκβλαστώμενων μαλλιών θα μπορούσε να βοηθήσει στη διάγνωση εκείνων των τριχών που έχουν τα περισσότερα βλαστικά επισυναπτόμενα κύτταρα και, συνεπώς, εκείνων εκ των οποίων είναι πιο πιθανό να ξαναμεγαλώσουν. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται "πολλαπλασιασμός της τρίχας" δεδομένου ότι τα αποσπώμενα τριχοθυλάκια θα επαναναπτυχθούν σε νέα μαλλιά, δίνοντας δυνητικά απεριόριστη προσφορά.

Σε μια τροποποίηση της διαδικασίας αυτής, οι βολβοί των μαλλιών διαχωρίζονται από τους άξονές τους και στη συνέχεια καλλιεργούνται in vitro (έξω από το σώμα). Μετά τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, διοχετεύονται στους πόρους των τοπικών, αδρανών θυλάκων των τριχών στην φαλακρή περιοχή. Το πρόβλημα με την εκάστοτε τεχνική είναι ότι τα μητρικά κερατινοκύτταρα (ή αποσπώμενα κύτταρα) αποτελούν μόνο παροδικούς ενισχυτές, και τα βλαστικά κύτταρα γύρω από την διογκωμένη περιοχή του θύλακα, αυτά που είναι τελικά πιο σημαντικά για την ανάπτυξη των μαλλιών, δεν έχουν συλλεγεί σε σημαντικούς αριθμούς και δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν τόσο εύκολα ώστε παράγουν μαλλιά.
 
Το μοντέλο για την κλωνοποίηση μαλλιών

Όταν πρόκειται για την κλωνοποίηση, τα θυλάκια της τρίχας αποτελούν δύσκολο πόνημα. Είναι πολύ περίπλοκο να καλλιεργηθούν απλά ( η καλλιέργεια θυλάκων των τριχών σε δοκιμαστικό σωλήνα θα είναι σαν να προσπαθούμε να αναπτύξουμε μια σειρά οδόντων) και τα τριχοθυλάκια δεν είναι ολόκληροι οργανισμοί (όπως η Ντόλυ) και, ως εκ τούτου, δεν μπορεί να κλωνοποιηθούν εξ’ ολοκλήρου Σε μια πολύ γνωστή διατριβή πάνω στο θέμα, τη «Δια – φυλετική επαγωγή των Τριχοθυλακίων», οι ερευνητές έχουν δείξει ότι τα κύτταρα - θήκης του δέρματος, που βρίσκονται στο κάτω μέρος του θύλακα στον άνθρωπο, μπορεί να απομονωθούν από ένα άτομο και στη συνέχεια να διοχετευτούν στο δέρμα ενός άλλου ατόμου για την προώθηση της δημιουργίας νέων εντελώς ανέπαφων μαλλιών. Τα κύτταρα που εμφυτεύονται αντιδρούν σε τοπικό επίπεδο για την τόνωση της δημιουργίας πλήρους μονάδας (π.χ. κανονικής) τριχοθυλακίων. Αν και αυτό δεν είναι στην πραγματικότητα κλωνοποίηση (βλέπετε τον ορισμό παραπάνω), η δερματική θήκη κυττάρων μπορεί δυνητικά να πολλαπλασιαστεί σε τρυβλίο Petri, και στη συνέχεια να εγχέεται σε μεγάλους αριθμούς ώστε να παραγχεί ένα πλήρες τριχωτό της κεφαλής. Η λέξη ενδεχομένως να τονίζεται, αφού αυτού του είδους ο πολλαπλασιασμός δεν έχει ακόμη επιτευγχθεί. Φαίνεται, ωστόσο, ότι αυτές οι διεργασίες «επαγωγής της τρίχας» είναι ίσως το μοντέλο που είναι πιο πιθανό να επιφέρει αποτελέσματα.

Μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή του πειράματος είναι ότι τα κύτταρα του δότη προήλθαν από άνδρα, αλλά ο αποδέκτης, ο οποίος ανέπτυξε στην πραγματικότητα τα μαλλιά, ήταν γυναίκα. Η σημασία αυτού είναι ότι τα κύτταρα του δότη μπορούν να μεταφερθούν από ένα άτομο στο άλλο χωρίς να απορριφθούν. Δεδομένου ότι επαναλαμβανόμενες εμφυτεύσεις, δεν προκάλεσαν τις τυπικές απαντήσεις απόρριψης, έστω και αν ο δότης ήταν του αντίθετου φύλου και είχε ένα πολύ διαφορετικό γενετικό προφίλ, αυτό δείχνει ότι η θήκη δερματικών κυττάρων διαθέτει μια ειδική ανοσολογική κατάσταση και ότι το υποδιαίστερο θυλάκιο της τρίχας είναι μια από τις θέσεις του οργανισμού που είναι "ανοσοποιητικά προνομιακές".

Επιπλέον, υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι ο τύπος δέρματος του παραλήπτη μπορεί να επηρεάσει την εμφάνιση των μαλλιών. Έτσι, η τελική εμφάνιση του ασθενούς μπορεί να μοιάζει περισσότερο με την εμφάνιση των αρχικών προ της φαλάκρας μαλλιών του, παρά με την εικόνα των μαλλιών του προσώπου που δωρίζει τα επαγόμενα κύτταρα. Η από άτομο σε άτομο μεταφορά των κυττάρων θα ήταν μάλλον σημαντική σε περιπτώσεις όπου υπάρχει πλήρης απουσία μαλλιών. Ευτυχώς, στην περίπτωση της ανδρογενετικής αλωπεκίας (γενετική τριχόπτωση) υπάρχει μια προσφορά μαλλιών στο πίσω μέρος και στα πλάγια του κρανίου που θα χρησιμεύσει ως την πηγή των κυττάρων θήκης του δέρματος, ώστε η μεταφορά μεταξύ των ανθρώπων θα σπανίως είναι αναγκαία.

Ίσως η πιο σημαντική πτυχή αυτού του πειράματος είναι το γεγονός ότι αυτά τα "επαγόμενα" κύτταρα θήκης του δέρματος είναι ινοβλάστες. Οι ινοβλάστες, όπως αποδεικνύεται, είναι από τα ευκολότερα κύτταρα σ’ ό,τι αφορά την ανάπτυξη, ούτως ώστε η δότρια περιοχή θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως απεριόριστη περιοχή προσφοράς μαλλιών.
 
Τι χρειάζεται ακόμη να γίνει

Υπάρχουν ορισμένα προβλήματα που εξακολουθούμε να έχουμε να αντιμετωπίσουμε στην κλωνοποίηση μαλλιών. Πρώτον, υπάρχει η ανάγκη να προσδιοριστούν τα πλέον κατάλληλα τριχοθυλακικά στοιχεία για τη χρήση αυτή (θήκη δερματικών κυττάρων, αυτές που χρησιμοποιούνται στο πείραμα Collin / Jahoda, είναι δύσκολο να απομονωθούν και μπορεί να μην παράγουν πράγματι καλύτερα μαλλιά). Στη συνέχεια, τα κύτταρα αυτά που απομονώνονται πρέπει να καλλιεργηθούν επιτυχώς έξω από το σώμα. Τρίτον, ένα μητρικό κύτταρο μπορεί να χρειαστεί ώστε να τα κρατήσει σωστά ευθυγραμμισμένα ενώ αυξάνονται. Τέλος, τα κύτταρα πρέπει να ενίενται επιτυχώς στο κρανίο - δέκτη με έναν τρόπο που θα ωθεί συνεχώς τα μαλλιά να αυξάνονται.

Σε αντίθεση, η Μεταμόσχευση (τριχο-) Θυλακικής Μονάδα (FUT), κατά την οποία μια ολόκληρη ανέπαφη μονάδα τριχοθυλακίου εμφυτεύεται στο τριχωτό της κεφαλής κατά την ακριβή κατεύθυνση που θέλει ο χειρουργός τα μαλλιά να μεγαλώνουν, σε σχέση με την εμφύτευση κυττάρων, δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι η μεταμοσχευμένη τρίχα θα αυξηθεί προς τη σωστή κατεύθυνση ή θα έχει το χρώμα, την πυκνότητα ή την υφή με αυτή των φυσικών μαλλιών. Για να παρακαμφθεί το πρόβλημα αυτό, θα μπορούσε κανείς να χρησιμοποιήσει τα μαλλιά που εμφυτεύονται στο κεντρικό τμήμα του τριχωτού της κεφαλής για να έχουμε έτσι τον όγκο και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει τις παραδοσιακές FUT τεχνικές μεταμόσχευσης για το τέλος ώστε να δημιουργηθεί τελικά μια πιο φυσική εμφάνιση. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη βέβαιο ότι τα μεταμοσχευθέντα τριχοθυλάκια θα αυξηθούν πράγματι αρκετά και θα μεγαλώσουν ώστε να παράγουν σημαντικό ποσό μαλλιών. Και άπαξ μια φορά τα μαλλιά μεταμοσχεύονται στο κανονικό κύκλο ανάπτυξής τους, δεν υπάρχουν εγγυήσεις ότι αυτά τα συγκεκριμένα θα έχουν τη δυνατότητα να μεγαλώνουν κατά τη φάση ανάπτυξης του κύκλου τους.

Η φυσιολογική τρίχα μεγαλώνει κατά κύκλους που μπορεί να διαρκούν 2 με 6 χρόνια. Τα μαλλιά εγκαθίστανται με αυτό τον τρόπο, στη συνέχεια, τα τριχοθυλάκια παραμένουν ψευδώς αδρανή για περίπου τρεις μήνες πριν από την παραγωγή νέων μαλλιών και την εκκίνηση του κύκλου ξανά

Ένα σημαντικό τεχνικό πρόβλημα στην κλωνοποίηση της τρίχας είναι ότι τα κύτταρα κατά την καλλιέργειά τους αρχίζουν να άπο-διαφοροποιούνται, καθώς πολλαπλασιάζονται και επανέρχονται σε λειτουργία, ως ινοβλάστες και πάλι, παρά ως τελική τρίχα. Βρίσκοντας το κατάλληλο περιβάλλον στο οποίο τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν, έτσι ώστε να διατηρούνται σε μια έστω διαφοροποιημένη κατάσταση (όπως τα μαλλιά δηλαδή), είναι η μεγάλη πρόκληση για τους ερευνητές και φαίνεται τελικά να είναι το ενιαίο μεγαλύτερο εμπόδιο στην απόδοση αυτής τη μορφής θεραπείας. Αυτό δεν έρχεται άλλωστε σε αντίθεση με τα προβλήματα κατά την κλωνοποίηση ολόκληρων οργανισμών όπου το περιβάλλον όπου τα εμβρυϊκά κύτταρα αναπτύσσονται είναι το κλειδί για την σωστή διαφοροποίηση και εν τέλει επιβίωσή τους.

Υπάρχουν τέσσερις κύριες πειραματικές τεχνικές που έχουν περιγραφεί πρόσφατα από τον Teumer. Αυτές είναι:

• Εμφύτευση μόνο Θυλακικών Δερματικών κυττάρων
• Τοποθέτηση των κυττάρων Θ.Δ.Κυττάρων κατά μήκος μιας πλευράς αποπτερωμένων θυλακίων
• Εμφύτευση κυττάρων Θ.Δ. μαζί με κερατινοκύτταρα («Πρωτο-τρίχες»), και 
• Εμφύτευση κυττάρων χρησιμοποιώντας ένα μητρικό (βλέπετε Μεθόδους Κλωνοποίησης Μαλλιών)

Σχετικά με το καθεστώς της κλωνοποίησης – αυτό εξακολουθεί να είναι ένα έργο σε εξέλιξη. Αν και έχει επιτυχία, κι αν και διαθέτουμε επιτέλους ένα μοντέλο εργασίας για το πώς η κλωνοποίηση μαλλιών μπορεί τελικά να επιτευχθεί, χρειάζεται ακόμη πολλή δουλειά πάνω σ’ αυτό το σκοπό.