クローン

細胞クローニングとは、単一の細胞から細胞集団を誘導することを意味します。細菌や酵母などの単細胞生物の場合、このプロセスは非常に簡単で、適切な培地に接種するだけで済みます。しかし、多細胞生物の細胞培養の場合、これらの細胞は標準的な培地では容易に増殖しないため、細胞クローニングは困難な作業となります。

細胞株の異なる系統をクローン化するために用いられる有用な組織培養技術には、クローニングリング（円筒）の使用が含まれる。^{[ 14 ]}この技術では、変異原性物質または選択を促進するために使用される薬剤に曝露された細胞の単細胞懸濁液を高希釈で播種し、それぞれが単一の潜在的にクローン化された異なる細胞から生じる分離コロニーを作成する。コロニーが数個の細胞のみで構成される初期の成長段階で、グリースに浸した滅菌ポリスチレンリング（クローニングリング）を個々のコロニーの上に置き、少量のトリプシンを加える。クローン化された細胞はリングの内側から回収され、さらなる成長のために新しい容器に移される。

体細胞核移植（SCNTとして広く知られている）は、研究や治療目的で胚を作成するためにも使用できます。最も可能性の高い目的は、幹細胞研究で使用するための胚を作成することです。このプロセスは「研究クローニング」または「治療クローニング」とも呼ばれます。目標はクローン人間（「生殖クローニング」と呼ばれる）を作成することではなく、人間の発生を研究し、将来的に病気を治療するために使用できる幹細胞を採取することです。クローンヒト胚盤胞は作成されていますが、クローン源から幹細胞株を分離することはまだできていません。^{[ 15 ]}

治療用クローニングは、糖尿病やアルツハイマー病などの疾患の治療を目的として、胚性幹細胞を作成することによって実現されます。このプロセスは、卵細胞から核（DNAを含む）を取り出し、クローン化したい成体細胞の核を挿入することから始まります。^{[ 16 ]}アルツハイマー病患者の場合、その患者の皮膚細胞の核が空の卵子に入れられます。卵子が移植された核と反応するため、再プログラムされた細胞は胚へと発達し始めます。胚は患者と遺伝的に同一になります。^{[ 16 ]}その後、胚は胚盤胞を形成し、胚盤胞は体内のあらゆる細胞を形成／分化する可能性を秘めています。^{[ 17 ]}

SCNTがクローニングに用いられる理由は、体細胞が実験室で容易に入手・培養できるからである。このプロセスにより、家畜の特定のゲノムを追加または削除することができる。重要な点は、クローニングは卵母細胞が正常な機能を維持し、精子と卵子のゲノムを使用して複製する代わりに、ドナーの体細胞核が卵母細胞に挿入されたときに達成されるということである。^{[ 18 ]}卵母細胞は、精子の核と同様に、体細胞核に反応する。^{[ 18 ]}

SCNT を用いて特定の家畜をクローン化するプロセスは、どの動物でもほぼ同じです。最初のステップは、クローン化する動物から体細胞を採取することです。体細胞はすぐに使用することも、後で使用するために研究室に保存することもできます。^{[ 18 ]} SCNT で最も難しいのは、第二減数分裂中期の卵母細胞から母性 DNA を除去することです。これが完了すると、体細胞核を卵細胞質に挿入することができます。^{[ 18 ]}これにより、1 細胞胚が形成されます。次に、グループ化された体細胞と卵細胞質に電流を流します。^{[ 18 ]}このエネルギーによって、クローン化された胚の発生が開始されることが期待されます。正常に発生した胚は、家畜の場合は牛や羊などの代理母に移植されます。^{[ 18 ]}

SCNTは、食用となる家畜を生産するための優れた方法と見なされています。羊、牛、ヤギ、豚のクローン化に成功しています。また、SCNTは絶滅寸前の絶滅危惧種のクローン化の解決策としても期待されています。^{[ 18 ]}しかし、卵細胞と導入された核の両方にかかるストレスは非常に大きいため、初期の研究では、結果として得られる細胞の損失が大きかったのです。例えば、クローン羊のドリーは、SCNTに277個の卵子が使用され、29個の生存可能な胚が作られました。これらの胚のうち、出生まで生き残ったのはわずか3個で、成体まで生き残ったのは1個だけでした。^{[ 19 ]}この手順は自動化できず、顕微鏡下で手動で行う必要があったため、SCNTは非常に多くの資源を必要としました。分化した体細胞核の再プログラム化と受容卵子の活性化に関わる生化学的メカニズムも、まだ十分に解明されていませんでした。しかし、2014年までに研究者たちはクローン成功率が10個中7～8個であると報告し^{[ 20 ]}、2016年には韓国の企業Sooam Biotechが1日に500個のクローン胚を生産していると報告された^{[ 21 ] 。}

体細胞核移植（SCNT）では、ドナー細胞の遺伝情報がすべて移植されるわけではなく、ドナー細胞自身のミトコンドリアDNAを含むミトコンドリアは残されます。その結果、ハイブリッド細胞は、もともと卵子に由来するミトコンドリア構造を保持します。したがって、ドリーのようなSCNTによって生まれたクローンは、核のドナーと完全に同じではありません。

クローンという用語は、園芸において、栄養繁殖または無融合生殖によって生み出された単一の植物の子孫を指すのに使用されます。多くの園芸植物の栽培品種はクローンであり、単一の個体から派生し、有性生殖以外のプロセスによって増殖されています。^{[ 23 ]}例えば、ヨーロッパのブドウの栽培品種の中には、2000年以上にわたって繁殖されてきたクローンがあります。他の例としては、ジャガイモやバナナがあります。^{[ 24 ]}

接ぎ木は、接ぎ木部分から生じるすべての芽や枝が遺伝的に単一の個体のクローンであるため、クローン作成の一種とみなすことができるが、この種のクローン作成は倫理的な精査の対象とはなっておらず、一般的には全く異なる種類の操作として扱われている。

多くの樹木、低木、つる植物、シダ類、その他の多年生草本は、自然にクローンコロニーを形成します。個々の植物の一部が断片化によって分離し、成長して独立したクローン個体となることがあります。一般的な例としては、コケ類やゼニゴケ類の配偶体クローンが芽子によって栄養繁殖するケースが挙げられます。タンポポや一部の胎生イネ科植物などの維管束植物も、無性生殖（アポミクシス）によって種子を形成し、遺伝的に同一の個体からなるクローン集団を形成します。

Clonal derivation exists in nature in some animal species and is referred to as parthenogenesis (reproduction of an organism by itself without a mate). This is an asexual form of reproduction that is only found in females of some insects, crustaceans, nematodes,^[25] fish (for example the hammerhead shark^[26]), Cape honeybees,^[27] and lizards including the Komodo dragon^[26] and several whiptails. The growth and development occurs without fertilization by a male. In plants, parthenogenesis means the development of an embryo from an unfertilized egg cell, and is a component process of apomixis. In species that use the XY sex-determination system, the offspring will always be female. An example of partenogenesis is the little fire ant (Wasmannia auropunctata), which is native to Central and South America but has spread throughout many tropical environments.

Artificial cloning of organisms may also be called reproductive cloning.

羊のドリー

Dolly, a Finn-Dorsetewe, was the first mammal to have been successfully cloned from an adult somatic cell. Dolly was formed by taking a cell from the udder of her 6-year-old biological mother.^[31] Contrary to popular belief, she was not the first animal to be cloned.^[32] Dolly's embryo was created by taking the cell and inserting it into a sheep ovum. It took 435 attempts before an embryo was successful.^[33] The embryo was then placed inside a female sheep that went through a normal pregnancy.^[34] She was cloned at the Roslin Institute in Scotland by British scientists Sir Ian Wilmut and Keith Campbell and lived there from her birth in 1996 until her death in 2003 when she was six. She was born on 5 July 1996 but not announced to the world until 22 February 1997.^[35] Her stuffed remains were placed at Edinburgh's Royal Museum, part of the National Museums of Scotland.^[36]

Dolly was publicly significant because the effort showed that genetic material from a specific adult cell, designed to express only a distinct subset of its genes, can be redesigned to grow an entirely new organism. Before this demonstration, it had been shown by John Gurdon that nuclei from differentiated cells could give rise to an entire organism after transplantation into an enucleated egg.^[37] However, this concept was not yet demonstrated in a mammalian system.

The first mammalian cloning (resulting in Dolly) had a success rate of 29 embryos per 277 fertilized eggs, which produced three lambs at birth, one of which lived. In a bovine experiment involving 70 cloned calves, one-third of the calves died quite young. The first successfully cloned horse, Prometea, took 814 attempts. Notably, although the first clones were frogs, no adult cloned frog has yet been produced from a somatic adult nucleus donor cell.^[38]

ドリーには加速老化に似た病理が見られたという初期の主張があった。科学者たちは、2003年のドリーの死は、線状染色体の末端を保護するDNA-タンパク質複合体であるテロメアの短縮に関連していると推測した。しかし、ドリーのクローン化に成功したチームを率いたイアン・ウィルムットを含む他の研究者たちは、呼吸器感染症によるドリーの早期死亡はクローン化プロセスの問題とは無関係であると主張している。核が不可逆的に老化していないというこの考えは、2013年にマウスで正しいことが示された。^{[ 39 ]}

ドリーは、彼女を作るためにクローンされた細胞が乳腺細胞由来であり、パートンが豊かな胸で知られていることから、パフォーマーのドリー・パートンにちなんで名付けられました。 ^{[ 40 ]}

After an eight-year project involving the use of a pioneering cloning technique, Japanese researchers created 25 generations of healthy cloned mice with normal lifespans, demonstrating that clones are not intrinsically shorter-lived than naturally born animals.^[39][162] Other sources have noted that the offspring of clones tend to be healthier than the original clones and indistinguishable from animals produced naturally.^[163]

Some posited that Dolly the sheep may have aged more quickly than naturally born animals, as she died relatively early for a sheep at the age of six. Ultimately, her death was attributed to a respiratory illness, and the "advanced aging" theory is disputed.^[164]

A 2016 study indicated that once cloned animals survive the first month or two of life they are generally healthy.^[165] However, early pregnancy loss and neonatal losses are still greater with cloning than natural conception or assisted reproduction (IVF). Current research is attempting to overcome these problems.^[40]

SFは、アイデンティティや優生学の問題を扱うために、クローン技術、特に人間のクローン技術を最も一般的に、そして具体的には人間のクローン技術として用いてきた。^{[ 180 ] [ 181 ]}『A Number』は、イギリスの劇作家キャリル・チャーチルによる2002年の戯曲で、人間のクローン技術とアイデンティティ、特に先天性と後天性の問題をテーマにしている。近未来を舞台にしたこの物語は、父親（サルター）と息子たち（バーナード1、バーナード2、マイケル・ブラック）の間の葛藤を中心に構成されている。息子たちのうち、後の2人は父親のクローンである。『A Number』は、キャリル・チャーチルによってテレビドラマ化され、 BBCとHBO Filmsの共同制作となった。^{[ 182 ]}

2012年に日本のテレビドラマ「分身」が制作された。物語の主人公マリコは、北海道で児童福祉を学んでいる女性である。彼女は、自分とは全く似ておらず、9年前に亡くなった母親の愛情を常に疑って育った。ある日、親戚の家で母親の遺品を見つけ、出生の真相を探るため東京へ向かう。そして後に、自分がクローンであることを知る。^{[ 183 ]}

2013年のテレビシリーズ『オーファン・ブラック』では、クローンはクローンの行動適応に関する科学的研究として用いられている。^{[ 184 ]}同様に、ノーベル賞受賞作家ジョゼ・サラマーゴの小説『二重人格』では、自分がクローンであることを知った男の感情的な体験が描かれている。^{[ 185 ]}

クローン技術は、歴史上の人物を再現する方法としてフィクションで用いられてきた。1976年のアイラ・レヴィンの小説『ブラジルから来た少年』とその1978年の映画化作品では、ヨーゼフ・メンゲレがクローン技術を用いてアドルフ・ヒトラーの複製を作成する。^{[ 186 ]}

ノーマン・スピナードの風刺小説『鉄の夢』（1972年出版）は、ジェノサイド的な人種戦争の余波で、身長7フィート（約2.1メートル）の金髪で超知能を持つ男性SSクローン300人が冷凍睡眠状態で宇宙に打ち上げられ、ヒトラーの類似人物による銀河帝国の建設を開始するという結末を迎える。（彼らはピュロスの勝利を収めた。亜人種の指導者が最後の行動として終末兵器、具体的にはコバルト爆弾を爆発させ、遺伝子プールを修復不可能なほど汚染したためである。）^{[ 187 ]}

マイケル・クライトンの1990年の小説『ジュラシック・パーク』は、一連の映画シリーズ『ジュラシック・パーク』を生み出した。この小説では、バイオエンジニアリング企業インジェンが、化石から抽出したDNAを用いてクローン生物を作り出すことで、絶滅した恐竜を復活させる技術を開発する。クローン恐竜は、来園者を楽しませるためにジュラシック・パーク野生動物公園に導入される。しかし、恐竜が檻から脱走したことで、計画は悲惨な結果に終わる。^{[ 188 ]}

クローン技術を軍事目的で使用するという発想は、いくつかのフィクション作品でも取り上げられてきた。ドクター・フーでは、1973年の連続ドラマ「タイム・ウォリアー」で、装甲を身にまとった好戦的な異星人種族、ソンタランが登場した。ソンタランは、ずんぐりむっくりとした禿げ頭の生物で、戦闘用に遺伝子操作されている。彼らの弱点は、クローン作成過程に関連する首の後ろにある小さな穴、「プロビック・ベント」である。^{[ 189 ]}クローン兵士が戦闘用に育成されるという概念は、「ドクターの娘」（2008年）で再び取り上げられ、ドクターのDNAを使ってジェニーという女性戦士が作られた。^{[ 190 ]}

1977年の映画『スター・ウォーズ』は、クローン大戦と呼ばれる歴史的な紛争を背景にしている。この戦争の出来事は、前日譚映画『クローンの攻撃』（2002年）と『シスの復讐』 （2005年）で初めて完全に掘り下げられた。これらの映画では、重装甲のクローン・トルーパーの大軍が繰り広げる宇宙戦争が描かれ、銀河帝国の建国につながる。クローン兵士は工業規模で「製造」され、服従と戦闘能力を高めるように遺伝子操作されている。また、人気キャラクターのボバ・フェットは、クローン・トルーパーの遺伝子テンプレートとして使われた傭兵ジャンゴ・フェットのクローンとして生まれたことも明らかになっている。 ^{[ 191 ] [ 192 ]}

クローン小説の繰り返し登場するサブテーマの一つは、臓器移植のための臓器供給源としてのクローンの利用である。2005年のカズオ・イシグロの小説『わたしを離さないで』と2010年の映画化作品^{[ 193 ]}は、クローン人間が、完全に知覚力と自己認識を持っているにもかかわらず、自然に生まれた人間に臓器を提供するためだけに作られた架空の歴史を舞台としている。2005年の映画『アイランド』^{[ 194 ]}は、クローンが自分たちの存在理由を知らないという点を除けば、同様の筋書きを扱っている。

The exploitation of human clones for dangerous and undesirable work was examined in the 2009 British science fiction film Moon.^[195] In the futuristic novel Cloud Atlas and subsequent film, one of the story lines focuses on a genetically engineered fabricant clone named Sonmi~451, one of millions raised in an artificial "wombtank", destined to serve from birth. She is one of thousands created for manual and emotional labor; Sonmi herself works as a server in a restaurant. She later discovers that the sole source of food for clones, called 'Soap', is manufactured from the clones themselves.^[196]

In the film Us, at some point prior to the 1980s, the US Government creates clones of every citizen of the United States with the intention of using them to control their original counterparts, akin to voodoo dolls. This fails, as they were able to copy bodies, but unable to copy the souls of those they cloned. The project is abandoned and the clones are trapped exactly mirroring their above-ground counterparts' actions for generations. In the present day, the clones launch a surprise attack and manage to complete a mass-genocide of their unaware counterparts.^[197][198]