Klon nie jest kopią

Japońscy badacze przez 20 lat klonowali myszy z materiału genetycznego jednej samicy. Przez długi czas zwierzęta wyglądały zdrowo, ale w ich DNA stopniowo narastały mutacje. Ostatecznie 58. pokolenie nie przeżyło nawet doby.

Wyniki – opisane w tekście „Limitations of serial cloning in mammals”¹ opublikowanym w „Nature Communications”– wskazały, że u ssaków klonowanie nie może zastąpić rozmnażania płciowego.

W nauce klon definiuje się jako organizm genetycznie identyczny z dawcą. Nowe badanie pokazuje jednak, że w praktyce ta zgodność szybko zaczyna się rozmywać. Zespół z University of Yamanashi od 2005 r. prowadził eksperyment polegający na tworzeniu kolejnych pokoleń klonów. Pierwsze powstało z komórek somatycznych jednej samicy myszy, a każde kolejne wykorzystywało genom poprzedników. W sumie powstało ponad 1200 zwierząt.

Przez wiele lat wszystko przebiegało zaskakująco dobrze. W 2013 r. badacze informowali, że udało się osiągnąć 25. pokolenie bez widocznych problemów zdrowotnych. Myszy nie wykazywały fizycznych nieprawidłowości, żyły podobnie długo jak osobniki z naturalnego rozrodu i sprawiały wrażenie w pełni zdrowych. Wydawało się, że proces można kontynuować bez ograniczeń.

Dalsze wyniki pokazały jednak wyraźną granicę. Skuteczność klonowania zaczęła spadać po 27. pokoleniu, a przy 57. rundzie wynosiła już średnio zaledwie 0,6 proc. W 58. pokoleniu wszystkie klony padły w ciągu doby. Teruhiko Wakayama, biolog rozwojowy i współautor badania, podkreśla, że nikt wcześniej nie prowadził ponownego klonowania tak długo.

Nie tylko epigenetyka

Klonowanie ssaków od dawna uchodzi za technikę trudną i obarczoną ryzykiem. Dotychczas głównym problemem uznawano błędy epigenetyczne, czyli zakłócenia w chemicznych znacznikach regulujących aktywność genów. W tym badaniu sprawdzono jednak, czy wraz z kolejnymi rundami nie narastają także zmiany w samym DNA.

Sekwencjonowanie genomów myszy z różnych pokoleń wykazało, że w każdej generacji pojawiało się średnio 69,4 nowych mutacji punktowych oraz 1,4 insercji lub delecji. Łącznie między pierwszym a 57. pokoleniem zidentyfikowano około 3,7 tys. mutacji punktowych i 80 niewielkich zmian strukturalnych, nie licząc powtarzalnych fragmentów genomu. Odnotowano również 80–84 warianty strukturalne, a po 25. pokoleniu coraz częściej pojawiały się duże, potencjalnie groźne zmiany chromosomowe.

To właśnie one wydają się kluczowe. W późniejszych pokoleniach zaobserwowano między innymi utratę jednego chromosomu X, rozległe utraty heterozygotyczności i translokacje między chromosomami. Udział mutacji uznanych za szkodliwe rósł wraz z kolejnymi rundami klonowania. W praktyce oznaczało to, że zwierzęta nadal wyglądały normalnie, ale ich materiał genetyczny był coraz bardziej obciążony.

Badanie pozwoliło także porównać klonowanie z rozmnażaniem płciowym. Linie myszy rozmnażanych naturalnie przez ponad 60 pokoleń gromadziły mutacje znacznie wolniej – w przypadku mutacji punktowych tempo było około trzykrotnie niższe niż u klonów. To pokazuje, że sam transfer genomu nie jest problemem. Problemem jest brak mechanizmów, które w rozmnażaniu płciowym ograniczają kumulację szkodliwych zmian.

Seks zamiast kopiowania

Autorzy sprawdzili również, co się stanie, gdy klonowane myszy zaczną rozmnażać się w sposób płciowy. Same klony przez długi czas pozostawały płodne, ale z każdym pokoleniem rodziły coraz mniej młodych. W 20. pokoleniu liczba potomstwa była jeszcze zbliżona do normy, natomiast w 50. i 55. spadła do około 2–3 młodych w miocie, podczas gdy u myszy rozmnażających się naturalnie wynosiła średnio ponad 10.

Obraz zmieniał się jednak w przypadku potomstwa klonów, czyli myszy urodzonych z klonowanych samic i normalnych samców. Te zwierzęta radziły sobie wyraźnie lepiej niż ich matki – w kolejnych pokoleniach rodziły średnio około 7 młodych. Do normy wracała także wielkość łożysk, które u klonów były nienaturalnie powiększone. Wyniki sugerują, że rozmnażanie płciowe może częściowo „naprawiać” skutki błędów nagromadzonych podczas klonowania.

W komentarzu dla „New Scientist”² Wakayama podsumował to ostrożnie.

– Choć kiedyś sądzono, że klony są identyczne z oryginałem, dziś wiemy, że tak nie jest, co może ograniczać ich zastosowanie – stwierdził, dodając, że konieczne są dalsze badania, aby ocenić znaczenie tych mutacji w praktyce.

Nie wszyscy badacze zgadzają się co do źródła obserwowanych zmian.

Shoukhrat Mitalipov z Oregon Health & Science University³ stwierdził, że wzrost liczby mutacji u klonów może wynikać raczej ze stanu komórek dawcy niż z samego procesu klonowania. Niezależnie od tej dyskusji jedno wydaje się jasne: klonowanie ssaków nie działa jak kopiowanie pliku bez strat.

To ważna informacja dla zespołów pracujących nad wykorzystaniem klonowania w hodowli, ochronie zagrożonych gatunków, medycynie regeneracyjnej czy projektach odtwarzania wymarłych zwierząt. Badanie nie dowodzi, że każda forma klonowania jest zbyt ryzykowna. Pokazuje jednak, że ta technika ma biologiczne ograniczenia głębsze, niż sądzono jeszcze kilkanaście lat temu.

Źródła:

1. Sayaka Wakayama, Daiyu Ito, Rei Inoue i in., „Limitations of serial cloning in mammals”, „Nature Communications” (2026), DOI: 10.1038/s41467-026-69765-7
2. Michael Le Page, „Landmark experiment reveals a big unexpected problem with cloning”, „New Scientist”, 25 marca 2026 r.
3. Will Dunham, „Mouse study shows repeated cloning causes grave genetic mutations”, Reuters, 24 marca 2026 r.

Tekst opublikowano na stronie internetowej Academii – portalu Polskiej Akademii Nauk.

Przeczytaj także: „Victor Ambros o RNA, dezinformacji i zaufaniu do nauki”.