Kloonimine

**Kloonimine** (tuletatud vanakreeka sõnast **' (klõn) – 'oksake') on geneetiliselt identsete [[organism]]ide saamine [[suguline sigimine|sugulise]] või [[suguta sigimine|mittesugulise]] (sealhulgas ka [[vegetatiivne paljunemine|vegetatiivse]]) paljunemise tulemusena. Biotehnoloogias tähendab kloonimine ka [[desoksüribonukleiinhape|DNA]] fragmendi koopiate (molekulaarne kloonimine), [[rakk]]ude (rakukloonimine) või teiste väiksemate elundiosade kloonimist.
Kloonimisest hakati rohkem rääkima pärast seda, kui 1996. aastal õnnestus edukalt liita udara- ja [[munarakk]]. Sellest kasvas kloonlammas [[lammas Dolly|Dolly]].
Kloonimistehnoloogiate arenguga loodetakse tulevikus ennetada ja ravida seni ravimatuid haigusi. Lisaks sellele avanevad perspektiivid põllumajanduses [[tõuaretus]]ega ja pereplaneerimises [[Viljatusravi|viljatusraviga]].


==Mõiste==

Kloonimine tähendas juba Vana-Kreeka ajal protsessi, milles uus [[taimed|taim]] saab alguse väikesest oksakesest [[vegetatiivne sigimine|vegetatiivse paljunemise]] tulemusena. Nendel taimedel oli oluline väärtus aianduses, kuna nad olid identsed oma eellastega ning olid uue [[sort|sordi]] aretamise aluseks. Hiljem hakati kogu sellist tahtlikult vegetatiivset paljundamisprotsessi nimetama kloonimiseks.

Ajaga on mõiste laienenud ning seda on hakatud kasutama [[bakterid|bakterikultuuride]] kasvatamisel.

Hiljem kasutati terminit "kloonimine" kõikide identsete organismide saamise tehnoloogiate puhul, alates [[rakutuum|tuumade]] asendamisest kullestel, lõpetades erinevate organismide, ka [[lammas Dolly|lamba Dolly]] saamisega.

Juba 1990. aastate lõpus hakati rääkima võimalusest kasutada seda sama tehnoloogiat, et saada geneetiliselt identseid inimesi. Mõiste "kloonimine" väljus ka teadusringkondade sõnavarast üldisele rahvamassile kasutamiseks. Seda hakati kasutama nii [[meedia]]s, [[kino]]maastikul, [[kirjandus]]es kui ka [[arvutimäng]]ude tootmisel.

==Molekulaarne kloonimine==

Molekulaarne kloonimine on protsess, mille läbi saadakse labori tingimustes ühest [[molekul]]ist mitu samasugust molekuli. Molekulaarset kloonimist kasutatakse laialdaselt nii bioloogilistes eksperimentides kui ka praktilistes rakendustes, alates DNA analüüsidest ja lõpetades [[valk]]ude tootmisega. Tavaliselt kasutatakse kloonimist pikendamaks DNA fragmente, mis sisaldavad terveid [[geen]]e. Samuti kasutatakse seda, et pikendada igasuguseid DNA järjestusi, näiteks [[promootor]]it, [[mittekodeerivad järjestused|mittekodeerivaid järjestusi]] ja juhuslikke DNA lõike. 
 
**DNA fragmendi kloonimine hõlmab nelja etappi:** 

#[[fragmentatsioon]] – valitud lõigu eraldamine DNA-st;
#[[ligeerimine]] – oma DNA kleepimine valitud lõiku;
#[[transformatsioon]] – moodustatud uue lõigu sisestamine rakku;
#[[analüüsimine]]/[[selekteerimine]] – edukalt kloonitud rakkude väljavalimine.

Kuigi need on kloonimise põhiprotsessid, leidub ka alternatiivseid meetodeid.

Et pikendada elava organismi DNA lõiku, peab see olema ühenduses [[replikatsiooni alguspunktiga]], mis suunab nii enda kui ka ühendatavate lõikude [[paljunemine|paljunemist]]. Lisaks sellele on vajalikud mitmesugused protsessid ja spetsialiseerinud [[kloonimisvektor]]id (tükike DNA-d, millesse saab lisada võõra DNA fragmente), et algaks valgu [[ekspressioon]], [[sildistamine]], üheahelalise [[RNA]] ja DNA moodustamine jne.

Alguses tuleb eraldada DNAst sobiva suurusega lõik. Seejärel ligeerimise abil sisestatakse [[amplifitseeritud DNA]] [[vektor]]isse (DNA lõik). Vektor (mis on tavaliselt ümmargune) [[lineariseerimine|lineariseeritakse]], kasutades selleks [[restriktsiooniensüüm]]e. Järgmisena inkubeeritakse vektor meid huvitava fragmendiga kindlates tingimustes koos [[ensüüm]]i DNA ligaasiga. Pärast ligeerimist siseneb vektor meid huvitava DNA lõiguga [[peremeesrakk]]u. Esineb ka teisi võimalikke tehnikaid, näiteks [[elektroporatsioon]], [[optiline süstimine]] ja [[DNA-püss]]i abil. Lõpuks saadud [[transformatsioon|transformeeritud]] rakud pannakse kasvama. Olenemata sellest, millist sisestamismeetodit kasutati, on võõr-DNA rakku sisenemine väikese efektiivsusega. Ainult teatud väike osa rakkudest võtab võõr-DNA oma koosseisu. Selleks, et kindlaks teha, millised rakud on edukalt kloonitud, kasutatakse vektorisse ehitatud [[markergeen]]e. Tänapäevased kloonimisvektorid sisaldavad valikulisi [[antibiootiku]]miresistentsusmarkereid, mis võimaldavad söötmel kasvada ainult nendel rakkudel, millel on see vektor olemas.

==Raku kloonimine==

**Ainuraksete organismide kloonimine*'

Raku kloonimine tähendab rakupopulatsiooni saamist ühest rakust. [[bakterid|Bakterite]] ja [[pärm]]i ([[ainuraksed]] organismid) puhul on see protsess erakordselt lihtne, kuna võõrkeha tuleb kõigest siirata sobivasse [[kasvukeskkonda]]. 
See-eest keerukamate rakuliinide kloonimisel on protsess raskendatud, kasutatakse [[kloonimisrõngad|kloonimisrõngaid]] (silindreid). Selle tehnika jaoks vajavad rakud eelnevat eeltöötlemist. [[Rakususpensioon]], mis on kokku puutunud [[mutageense]] aine või selektsiooni teostava ravimiga, külvatakse tugevale lahusele. Sellel alusel kasvavad isoleeritud [[kolooniad|kolooniaid]]. Varajases kasvufaasis, kui kolooniad koosnevad vaid üksikutest rakkudest, asetatakse nende ümber steriilsed [[polüstüreenirõngad]] (kloonimisrõngad). Rõngad on eelnevalt kastetud rasva sisse ja nendesse lisatakse väike kogus [[trüpsiin]]i. Seejärel siiratakse võõrkeha kolooniatesse. Kloonitud rakud korjatakse rõngaste seest kokku ja viiakse uuele söötmele edasiseks kasvuks.


==Tüvirakkude kloonimine==

[[somaatiline rakk|Somaatilise]] rakutuuma siirdamist (SCNT, *somatic-cell nuclear transfer*) kasutatakse [[embrüo]]te loomiseks uuringute või ravi eesmärgil. Levinuim rakendusvaldkond on [[tüvirakk]]ude uuringud. Seda protsessi nimetatakse ka "ravikloonimiseks" ja "[[terapeutiliseks kloonimiseks]]". Eesmärgiks pole luua kloonitud inimkeha ([[reproduktiivne kloonimine]]), vaid eraldada tüvirakke. Somaatilist rakutuuma siirdamist kloonimisel kasutatakse aktiivselt selle tõttu, et keharakke saab kergelt kasvatada ja hoida laboritingimustes.

Protsess algab tuuma (sisaldab DNA-d) väljavõtmisega [[somaatiline rakk|somaatilisest rakust]] (keharakk), mis hiljem pannakse tuumata [[munarakk]]u. Somaatiline tuum ja munaraku tsütoplasma ühendatakse omavahel [[elektrišoki]] abil. Elektrišoki energia võimaldab kloonitud embrüol hakata arenema. Väljaarenev embrüo on geneetiliselt identne patsiendiga. Uus embrüo loob [[blastotsüst]]e, mis võib moodustuda ükskõik mis rakuks inimese kehas. Oluline on teada, et kloonimine toimub ainult siis, kui munarakk säilitab oma normaalsed [[funktsioonid]]. Selle asemel, et [[paljunema|replitseeruda]] kasutades [[spermatosoid|sperma]] ja munaraku genoomi, sisestatakse somaatiline rakutuum munarakku. Munarakk reageerib keharaku tuumale samamoodi, nagu ta reageeriks spermarakule.

Somaatilise rakutuuma siirdamisprotsessi peetakse ka heaks meetodiks, et toota põllumajandusloomi toidu otstarbeks. See tehnoloogia on edukalt klooninud lambaid, veiseid, kitsi ja sigu. Teisalt väga suur kasu somaatiliste tuumade siirdamisel on väljasuremisohus olevate liikide kloonimine. 
Kahjuks suure surve tõttu nii munarakule kui ka siiratavale tuumale läheb palju rakke kaduma protsessi käigus. Siiamaani pole võimalik seda protseduuri [[automatiseerima|automatiseerida]], kõike tuleb käsitsi mikroskoobi all teostada, mille tõttu on see protseduur väga ressursimahukas. [[Biokeemia]]ga seotud keharakutuumade ümberprogrammeerimine ning munaraku aktiveerimine pole samuti kaugeltki hästi arusaadavad protsessid.

==Aiandus==

Mõistet "kloon" kasutatakse aianduses, kui räägitakse taimest, mis on järeltulija vegetatiivse paljunemise tulemusena. Paljud aiakultuuride sordid on kloonid, mis on alguse saanud ühest taimest ja on mitmekordistatud mingis vegetatiivses protsessis. Näiteks mõned Euroopa taimesordid, nagu näiteks viinamarjad, kartulid ja banaanid on aastatuhandeid vanad kloonid. 
Paljud puud, põõsad, viinamarjad, sõnajalad ja muud rohttaimed ja püsililled moodustavad loomulikke kolooniaid kloonidest. See toimub siis, kui taimest eraldunud mingi osa hakkab individuaalse taimena eraldi kasvama. [[sammaltaimed|Sammal]] on samuti üks levinud näide vegetatiivsest paljunemisest. Mõned [[soontaimed]], näiteks võilill ja heintaimed moodustavad ka seemneid aseksuaalselt, mille tulemusena moodustuvad geneetiliselt identsetest indiviididest kloonide populatsioonid.

==Partenogenees==

Klonaalne päritolu esineb looduses mõningatel loomaliikidel ja seda nimetatakse [[partenogenees]]iks (organismi paljunemine ilma kaaslaseta). See mittesugulise paljunemise vorm esineb ainult mõningatel emastel putukatel, vähkidel ja sisalikel. Kasv ja areng toimub ilma isaslooma poolt viljastamiseta. Taimedel partenogenees tähendab embrüo arengut viljastamata munarakust. Seda kutsutakse ka [[apomiksis]]eks.

==Organismide kunstlik kloonimine==

Kunstlikku organismide kloonimist võib nimetada ka [[reproduktiivne kloonimine|reproduktiivseks kloonimiseks]].

===Esimesed sammud kloonimiseks===

1935. aastal pälvis saksa [[embrüoloog]] [[Hans Spemann]] [[Nobeli auhind|Nobeli auhinna]] meditsiinis, kui ta avastas praeguseks tuntud embrüonaalse [[induktsioon]]i. Ta eksperimenteeris erinevate embrüo osadega, mis vastutavad erinevate [[kude]]de ja elundite arengu eest. 1928. aastal teostasid Spemann ja tema õpilane [[Hilde Mangold]] somaatiliste rakkude tuuma siirdamist, kasutades selleks [[kahepaiksed|kahepaiksete]] embrüoid. See oli üks esimesi samme kloonimise suunas.

===Lammas Dolly===


Dolly oli esimene imetaja, kelle kloonimine täiskasvanud rakust saavutas edu. Teda klooniti rakust, mis oli võetud ta bioloogilise ema [[udar]]ast. Võetud emarakk viidi lamba munarakku ja sellest arenes välja embrüo. 
Dolly kloonimine oli väga väikese edukusega ühe viljastatud munaraku kohta. Tema kloonimisel kasutati 277 munarakku, millest 29 arenesid embrüoteks. Nendest sündis 3 lammast ja ainult üks jäi ellu.

Kloonimine viidi läbi [[Šotimaa]]l Roslini ülikoolis, kus lammas terve oma elu elas (1996–2003). Paljud teadlased arvavad, et Dolly suri kiirenenud vananemise tõttu. Spekuleeriti, et surm oli seotud lühenenud [[telomeer]]idega. Need on kompleksid, mis kaitsevad [[kromosoom]]e kahjustuste eest. [[Ian Wilmut]], kes viis Dolly kloonimist läbi, vaidleb sellele vastu. Tema arvates oli Dolly varajane surm seotud [[hingamisteed]]e [[infektsioon]]iga. Arvatavasti tulenes see kloonimisprotsessi puudujääkidest.

Dollyst on järel topis, mis seisab Edinburghi Kuninglikus muuseumis.

Esimese imetaja kloonimine oli avalikkuses väga olulise tähtsusega. Dolly kloonimine näitas, et geneetiline materjal kindlast täiskasvanud rakust on võimeline ümber programmeeruma täiesti uueks organismiks.

===Inimese kloonimine===

Inimese kloonimine tähendab olemasolevast või varem eksisteerinud inimesest geneetiliselt identse koopia loomist. Seda mõistet kasutatakse tavaliselt selleks, et määratleda inimese kunstlikku kloonimist. Loomuliku paljunemise ajal võib toimuda samuti kloonimine, selle tulemusena sünnivad [[identsed kaksikud]].
Eristatakse kahte inimkloonimist: üks on terapeutiline kloonimine ja teine reproduktiivne kloonimine. Teoreetiliselt on võimalik ka kolmas kloonimise variant, kus ühendatakse nii terapeutiline kui ka reproduktiivne kloonimine. Seda kutsutakse [[asenduskloonimiseks]]. See tähendaks ulatuslikult kahjustunud kehaosa asendamist, millele järgneks osaline või täielik [[ajusiirdamine]].

Erinevad inimkloonimise tüübid on tekitanud palju vaidlusi. Enamik teadus-, valitsus- ja usuorganisatsioone on rangelt reproduktiivse kloonimise vastu. Ameerika Ühendriikide teaduse edendamise liit (AAAS) ja paljud teised teadusühingud on teinud avaldusi, et inimese kloonimine tuleks keelustada seni, kuni on lahendatud kõik ohutuse probleemid. Samuti on räägitud probleemist, mis saab siis, kui tulevikus hakatakse kloonidelt eemaldama üksikuid elundeid.
Alternatiivina on kaalutud mõtet hakata eraldi kasvatama elundeid, mille tulemusena ei tekiks eetilisi probleeme ega peaks kloonitud inimest kahjustama. Uuritakse ka võimalust, mille kohaselt inimesele bioloogiliselt vastuvõetavad elundid kasvatatakse mingi teise organismi, näiteks sea või lehma sees. Seejärel siiratakse valmis elund inimkehale.

Esimene inimhübriidkloon loodi novembris 1998. Täiustatud rakutehnoloogia abiga (*Advanced Cell Technology'', ACT) eemaldati lehma munarakust DNA ja sinna siirati inimese jalast rakk. See hävitati 12 päeva pärast. Kuna normaalne embrüo siirdub oma kohale alles 14 päeva pärast, siis kokkuleppe järgi ei saa hävitatud embrüot vaadelda kui inimorganismi. 
2008. aasta jaanuaris teatasid USA California osariigi teadlased Wood ja Andrew French, et on loonud viis esimest küpset embrüot, kasutades selleks täiskasvanud naharaku DNA-d. Nende eesmärk oli tagada elujõulised embrüonaalsed tüvirakud. Dr Samuel Wood ja tema kolleeg annetasid oma naharakud ning DNA nendelt rakkudelt oli siiratud inimese munarakku. Ei ole teada, kas nendel embrüotel oleks võimalik olnud edasi areneda tulevikus. Dr Wood selgitas, et võimaluse korral oleks see ebaeetiline ja illegaalne. Kõik 5 loodud embrüot hävitati.

### Hiire kloonimine
2005. aasta jaanuarist kuni 2025. aastani kloonisid jaapani teadlased aguuti värvi emast hiirt. Kloonid säilitasid korras tervise ja samasuguse välimuse kuni 25. põlvkonnani. Alates 26. põlvkonnast hakkas tüsistuste arv suurendama suremust. 58. põlvkond oli viimane, kuna nad elasid ühe päeva. Kokku klooniti 1200 hiirt.

## Kloonimine Eestis

22. juunil 2013 sündis Eesti Maaülikoolis transgeenne emane vasikas Juuni, kelle genoom sisaldas inimese kasvuhormooni geeni. Loodeti, et tulevikus hakkab lehm tootma oma piimas inimese kasvuhormooni. Maailmas on vaid mõni üksik lehmad, kelle piim sisaldab inimese valke, millest saab toota ravimeid. Transgeense tehnoloogia areng on farmaatsiatööstuses suureks läbimurdeks, kuna see võimaldab kvaliteetset ravimit toota odavamalt. Transgeenne lehmvasikas loodi Eesti Maaülikooli, Tartu Ülikooli ja Reproduktiivmeditsiini Tehnoloogiate Arenduskeskuse teadlaste koostöös. Sama aasta oktoobris suri vasikas ootamatult. Loomaarstid ei oska öelda, mis võis looma surma põhjuseks olla. Talle hakkas külge nakkushaigus. Eesti Maaülikooli teadusprorektor Ülle Jaakma sõnul võis surma põhjustada mittekloonitud loomadest nõrgem immuunsüsteem, mida on täheldatud kloonitud loomade esimestel elukuudel.

Lisaks Juunile on Eestis ilmale tulnud kloonitud vasikas Augustiina, kes elas kolm aastat. Ta suri pullvasika sünnitamisel.

Eesti kloonlehm on Tervisetehnoloogiate Arenduskeskuse alamprojekt, mida Ettevõtluse Arendamise Sihtasutus on rahastanud kuue miljoni euroga. Projekti alustati 2010. aastal.

Inimese kloonimine on Eestis nagu ka mujal maailmas keelatud.

## Kasutamine popkultuuris
Kloonimine esines aastal 2002. George Lucase filmis Tähtede sõda: osa II – Kloonide rünnak, kus Jedimeister Obi-Wan Kenobi reisis Kaminle ja avastas sealt tohutu klooniarmee, mille oli tellinud jedi Sifo-Dyas Galaktika Vabariigile.

## Viited