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关于“克隆”你想知道的都在这儿
  经过五年研究攻关,我国科学家成功克隆出了两只食蟹猴,这也是世界首例通过体细胞克隆技术诞生的灵长类动物,对于构建非人灵长类动物模型、研究人类疾病等具有重要意义。
  1997年,科学领域发生了一个大事件,这就是克隆羊——“多莉”的诞生。20多年过去了,科学家利用克隆多莉羊的方式——体细胞核移植技术(SCNT)克隆出许多其他哺乳动物,如猪、牛、羊、猫、狗等,甚至包括了人(仅仅只是以胚胎的形式,并未真正把人克隆出来),然而有关灵长类动物的克隆,一直未获得成功。
  这次克隆猴的成功关键在哪?
  为何灵长类动物的克隆难度这么大?江苏省异种移植重点实验室主任、“千人计划”学者戴一凡表示,“不同物种之间卵子成熟、胚胎发育条件都不一样,灵长类取卵的成本很高,不能做很多试验来摸条件。只要测试很多不同条件,或找到最佳条件,克隆猴的出现是迟早的事。”
  这次中科院研究者有独特的方法,还有坚持不懈的努力。他们发现,已分化的猴细胞核对体细胞核移植技术有抗性。在研究过程中尝到很多失败后,他们最后摸索到了一种成功的方法,这就是在细胞核转移后,向新融合的细胞中引入一种“表观遗传调节剂”,能极大地改进滋养体发育和在代孕母猴中成功怀孕的比例。
  另外细胞核的来源也成为此次实验成功的关键。在这项研究中,研究人员设计了两组实验:一组是利用猴子胎儿纤维组织母细胞,作为融合细胞的细胞核来源,这些细胞来自流产幼猴的组织(这些细胞的全分化能力很强);另一组实验,利用成年猴子的卵丘细胞作为融合细胞的细胞核来源。
  两组实验取得了不同的结果:在第一组实验中,21只代孕母猴中的6只成功怀孕,最终生下了2只健康的猴子,它们就是“中中”和“华华”;另一组研究,42只代孕母猴中有22只成功怀孕,最后也有两只猴子出生,可惜的是,它们短暂存活后死亡。如此看来,成功仍是小概率事件。
  此次实验的成功之处还在于建立了非常高效的流程。为快速精准地从卵细胞中取出细胞核,并促使细胞核和细胞质融合,这项研究的第一作者刘真博士花费了3年时间练习以及优化该流程。灵长类卵母细胞的细胞核难以发现,他们就用偏振光来快速定位细胞核的位置(总时间小于10秒),而体细胞的细胞核取出时间也小于15秒。整个实验花费了神经所这一实验室很多成员5年的时间。
  目前,两个克隆猴出生时间分别为8周和6周,它们同普通的猴子一样,能正常地生长。研究人员表示,未来会有更多的猴子以这种方式出生。 
  克隆猴的价值在哪里?
  Cell杂志主编EmilieMarcus对这项研究予以了高度评价,她表示,“这项成果将不仅为动物研究带来革命性的变化,还会促进人类疾病治疗新方案的开发。我们也很高兴地看到来自中国的高质量稿件的不断增长,这篇具有开创性意义的论文就是一个例子。”
  克隆猴的成功,将推动中国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链,促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程,同时也会让中国成为世界脑科学人才的汇聚高地。
  通过这种方式克隆的猴,能在短时间内产生大批遗传背景相同的模型猴。孙强表示,“有关灵长类的很多研究问题,都可以通过这一技术构建的灵长类动物模型得到解答。通过克隆技术,我们可以生产出遗传背景一致的猴子。这可以用在大脑疾病、癌症、免疫甚至代谢类疾病研究方面。它也可以帮助我们在药物临床前试验中,检测其有效性。”
  同济大学医学院教授、“千人计划”学者孙毅亦表示,“长远来看,灵长类动物做疾病模型优势巨大,目前很多疾病的分析方法还没有完全在灵长类模型上成熟应用,不过这也是时间和经费的问题。研究灵长类和研究人类有很多相似性,由于能收割猴的组织直接分析,从而会协助和建立无创或微创方法用于临床,意义重大。”
  人是否也可以被克隆出来?
  值得一提的是,此次实验严格地遵循美国国立卫生研究院(NIH)国际动物研究指导条例的科学实验规范。那么猴子克隆成功了,人是否也能通过这种方式克隆成功?答案是显而易见的,先后有两组研究团队克隆出“人”。
  2013年,美国俄勒冈健康科学大学(OregonHealthandScienceUniversity)发育生物学家舒克拉特·米塔利波夫(ShoukhratMitalipov)利用体细胞核移植的技术,在全球首次克隆出人体胚胎干细胞。如果不是因为伦理和法律的限制,将这些胚胎干细胞移植到女性的子宫中,很有可能会克隆人出来,但是研究者显然不会这么做。米塔利波夫是国际著名的生物学家,克隆人胚胎干细胞使用的材料是婴儿和胎儿的体细胞,这个实验也招引了很多人的猛烈批评。事实上,他之前也做过猴子的克隆实验,可惜未能成功。
  2014年,另一组研究团队也克隆出来了人体胚胎干细胞。来自AdvancedCellTechnology生物技术公司首席科学家罗伯特·兰扎(RobertLanza)同样利用体细胞核移植技术克隆出了人体胚胎干细胞,只不过他使用的是成年人的体细胞。
  由此可见,利用体细胞核移植技术克隆人,并不存在很大的技术障碍。全球绝大多数国家都坚决反对以克隆人为目的的实验。不过,各国因为文化、宗教以及政治形态的差异,对克隆人的态度也有所差异。
  胚胎干细胞克隆可分为两类,一类是治疗性克隆,另一类是生殖性克隆。治疗性克隆被大多数国家许可,而生殖性克隆则是研究者的禁区。
  克隆技术有哪些作用?
  事实上,当年克隆羊多莉诞生后,科学家并不满足于科学上带来的突破,而是急于希望把克隆技术应用于实际生活中。有人曾提出了以治疗研究为目的的人体胚胎克隆实验,但遭到了国际社会舆论的强烈反对,后来不了了之。
  但是,克隆多莉羊的实验团队却不甘心,他们在美国弗吉尼亚州成立了PPL公司,主要通过克隆的羊,产生人体所需要的蛋白,例如让羊产生人奶。但这事被当地的动物保护组织发现,公司遭受极大的舆论压力,不得不关停项目。2003年,该公司又成立了一家公司Revivicor,以克隆猪为对象,进行异种器官移植的研究,后来该公司被United治疗公司以800万美元的低价收购。
  目前,United公司是全球推动异种器官移植的领导者。克隆猪可为人类提供心脏、肝脏、肾脏以及胰腺等器官,但该公司只用克隆猪来为人类提供安全有效的肺,难度极大,一直未成功。 
  United公司打算2019年进行异种器官的临床试验,预计2023年美国食品药品监督管理局(FDA)批准异种器官的移植。
  克隆技术还是动物学家恢复濒危物种或已经灭绝物种的利器。事实证明,这种方法有一定的可取性。2013年3月15日,澳洲博物馆馆长迈克·阿彻(MikeArcher)宣布,成功利用体细胞核移植技术将已灭绝30多年的胃育溪蛙复活。他成功克隆出胃育溪蛙的胚胎,但胚胎在几天之后死亡。除此之外,研究人员还成功克隆出西班牙已灭绝的山羊,同样的,该物种也只是短暂存活。未来克隆技术在“复活”物种和保育中,还有巨大的潜力。
  总体来说,动物克隆技术的诞生不仅给我们打开窥探神奇世界的一扇窗,也给我们救助濒危物种、医治病患提供一种可行的手段。
  (据央视新闻公众号、谷雨实验室公众号)