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작성자 : 곽
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조회수 : 3161
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Clones Express Themselves Like Other Embryos
By John Bohannon
ScienceNOW Daily News
28 November 2005
Getting a cloned embryo to develop into a fully grown animal isn't easy뾪ost clones die before birth. Challenging the mainstream explanation for these woes, a study of cloned cow embryos concludes that abnormal genetic programming is not the cause of the trouble.
Scientists have cloned a menagerie of different animal species. But cloning is hampered by a very high failure rate, with 99 out of every 100 embryos dying before birth뾞nd the ones that are born often develop health problems. Clones are created when the nucleus of an adult tissue cell is transplanted into an egg cell that has had its own nucleus sucked out, a process called nuclear transfer (NT). According to a leading theory, this is where the trouble starts. Because the genes inside the transferred nucleus come with the programming of an adult tissue cell, they would typically produce, or "express," proteins at completely different levels than the same genes do in an egg. The hope is that the egg cell molecules will reprogram the genes for proper expression, but the 99% failure rate of NT embryos is chalked up to faulty reprogramming.
To see if improper gene expression really is at fault, a team led by Xiangzhong Yang, a reproductive biologist at the University of Connecticut, Storrs, used NT to make 15 cow embryos. The researchers compared these to the cells used as nucleus donors for the NT embryos, 15 embryos fertilized by in vitro fertilization (IVF) in a petri dish, and 14 embryos fertilized naturally through artificial insemination (AI). They let the NT and AI embryos grow for 7 days in the lab, and the IVF embryo grow 7 days in the womb, and then harvested RNA from the cells. For a gene to be expressed as a protein, its DNA must first be transcribed into RNA, so the amount of RNA produced by different genes adds up to a kind of gene-expression fingerprint.
Compared to their activity in the adult donor cells, 84% of the genes in the NT embryos were expressed at different levels. After 7 days of growth, the genes in the cloned embryos had switched to an expression pattern 99% similar to that of the AI embryos, the team reports this week in the Proceedings of the National Academy of Sciences. In short, the gene activity in the cloned embryos was more like that of other embryos and less like that of adult cells. Perhaps not surprisingly considering that the IVF embryos had spent a week in the uterine environment, the cloned embryos' gene expression came out as an even better match to that of AI embryos than IVF embryos.
The study shows that "reprogramming really works," says Thomas Wagner, a cell biologist at Clemson University in Greenville, South Carolina, and the problems with cloning "probably happen later when the embryo interacts with the placenta," perhaps because the NT procedure robs an egg of something it needs for this interaction. Research will now focus on what those missing embryo-to-placenta signals might be, he says.
번역 --------------------------
복제 배아를 완전한 성체로 발생시키는 것이 쉽지 않은 한 가지 이유는 대부분의 복제 배아들이 태어나기 전에 죽기 때문이다. 한 연구에 의하면 이런 난점의 주요 이유는 비정상적인 유전적 프로그래밍인 것으로 보인다.
과학자들은 많은 종류의 동물을 복제해왔다. 그러나 복제에는 항상 극히 높은 실패율이라는 어려움이 있었다. 즉, 100개의 배아 중 99개는 사산되며, 태어난 것들도 건강 문제를 가지곤 했다. 복제는 성체조직 세포의 핵을 핵이 제거된 난자 속으로 이식함으로 이루어지는데, 이 과정을 핵치환 (nuclear transfer )이라고 부른다. 한 유력한 이론에 따르면, 바로 이것이 문제의 출발점이다. 즉, 이식된 핵 내부에 있는 유전자들은 성체조직 세포의 프로그래밍을 따르기 때문에, 이 유전자들은 같은 유전자들이 난자에서 작동되는 방식과 다르게 발현될 것이라는 것이다. 희망은 그 난자 세포 분자들이 이 유전자들을 다시 프로그래밍하여 적절하게 발현되는 것이지만, 핵치환 배아의 99%는 적절한 재프로그래밍에 실패한다는 것이다.
부적절한 유전자 발현이 그 원인인지를 알아보기 위해서, 생식 생물학자인 Xiangzhong Yang이 이끄는 팀은 핵치환을 이용하여 15개의 소 배아 (cow embryos)를 만들었다. 이렇게 만들어진 배아 (NT embryos)를 핵공여자로 이용된 세포, 페트리 디쉬에서의 생체외 수정법으로 만들어진 15개 배아 (IVF embryo), 그리고 인공수정을 통해 자연적으로 수정된 14개 배아 (AI embryos)와 비교했다. NT 배아와 AI 배아를 7일간 실험실에서 키우고, IVF 배를 7일간 자궁에서 자라게 한 후에, 이 세포들에서 RNA를 채취했다.
성체공여세포에서의 유전자들의 활성에 비교해보았을 때, NT배아에서는 84%의 유전자가 다른 수준으로 발현되었다. 7일간의 성장 후에 복제 배아에서 유전자들은 그 발현 양상이 바뀌어 99%가 AI배에서의 발현 양상과 유사했다는 것을 the Proceedings of the National Academy of Sciences 에 이 팀은 발표했다.
요컨대, 그 복제 배아에서의 유전자 활성은 다른 배아에서의 유전자 활성과 더 유사했으며, 성체 세포의 유전자 활성과는 덜 유사했다. IVF 배아가 태반환경에서 일주일간을 보냈다는 것을 고려하면, 복제된 배아의 유전자 발현은 IVF 배보다는 AI 배의 유전자 발현과 더 유사하다는 결과는 당연한 것인지도 모른다.
세포 생물학자인 Thomas Wagner는 다음과 같이 말했다. 이 연구는 재프로그래밍이 실제로 작동한다는 것을 보여 준다. 그리고 복제에 수반되는 문제들은 배아가 태반과 상호작용한 후에도 발생할 수 있는데, 그 이유는 핵치환 과정으로 인해서 난자로부터 이런 상호작용에 필요한 어떤 것이 제거되기 때문일 수도 있다. 이제 연구는 배아에서 난자로의 잃어버린 신호가 무엇인지에 초점이 맞추어 질것이다.
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