千龍網綜合報導“拔根毫毛、化身千萬”。 《西遊記》中, 孫悟空用一把毫毛, 就能變出千百個一模一樣的猴子。 而今, 中國科學家讓這古老神話變成了現實——克隆猴在中國成功了!
中國科學院近日公佈, 世界上首只體細胞克隆猴“中中”於2017年11月27日誕生, 10天后第二隻克隆猴“華華”誕生。 國際權威學術期刊《細胞》北京時間1月25日以封面文章形式線上發佈該成果。
提到“克隆”這個概念, 大家一定不陌生。 自1996年第一隻克隆羊“多莉”誕生以來, 20多年間, 各國科學家利用體細胞先後克隆了牛、鼠等動物, 但一直沒有克服與人類最相近的非人靈長類動物克隆的難題。
中科院神經科學研究所孫強團隊經過5年努力, 成功突破了世界生物學前沿的這個難題。 該消息一經公佈, 立刻引發了業界的強烈關注。 克隆猴為什麼難?它的誕生有什麼價值?打破非人靈長類動物克隆障礙,
刷爆朋友圈的兩隻小猴子來歷不凡
解讀:體細胞克隆猴有何優勢
先來解釋一下“克隆”, 克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖, 以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的後代個體組成的種群。
“中中”和“華華”“姐妹”倆的基因,
體細胞克隆猴為什麼這樣重要?2000年, 美國就誕生了胚胎細胞克隆猴, 兩者有什麼不同?
據中國科學院院士、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明介紹, 克隆動物是為了進行相關研究。 現在科學研究常用小鼠, 但小鼠和人類相距太遠, 與人類最相近的實驗動物就是獼猴。 因此, 各國科學家進行研究都要用大量的實驗獼猴。 但是, 在自然條件下, 想排除其他因素的影響、準確找出致病基因或評估藥物是否有效, 需要大量的實驗獼猴。
那麼, 體細胞克隆與胚胎克隆相比的優勢在哪裡呢?簡單地說, 胚胎細胞克隆就像是同卵雙胞胎, 理論上說, 它不能無限分裂, 也就是說不能夠製造足夠多具有相同遺傳背景的動物。 但體細胞克隆不同, 理論上說, 它可以產生無限量具有相同背景的動物。 同時, 體細胞克隆在基因編輯上也更簡單。 蒲慕明說:“基因編輯在胚胎克隆上有很多問題無法解決, 比如脫靶等。 但在體細胞克隆上進行基因編輯時, 這些問題都比較容易解決。
克隆猴的簡易流程圖
克隆猴“中中”“華華”誕生記
體細胞是一個相對於生殖細胞的概念, 它是一類細胞, 但不同於生殖細胞, 其遺傳信息不會遺傳給下一代。
“體細胞是執行特殊功能的, 比如紅細胞是執行運養功能的, 免疫細胞是執行免疫防禦功能的, 它們都不具有發育的特性。但是,有部分體細胞可以在體外進行培養實現無限增殖,進而得到無數的體細胞。”2012年,隨著體細胞克隆猴研究專案啟動,中國科學院神經科學研究所研究員孫強率領以博士後劉真為主的團隊開始了長達5年的不懈努力。
在此之前,體細胞克隆技術一度風光無限。1997年,首個體細胞克隆動物“多莉”羊出生;隨後,利用體細胞克隆技術不僅誕生出包括馬、牛、羊、豬和駱駝等在內的大型家畜,還誕生了包括小鼠、大鼠、兔、貓和狗在內的多種實驗動物。然而,與人類最為相近的非人靈長類動物體細胞克隆難題,卻一直沒有攻克。
2003年,權威學術期刊《科學》曾發表美國匹茲堡大學醫學院研究人員的一篇論文,論文稱,用現有技術克隆靈長類動物“是行不通的”。2010年,美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎僅發育至81天,最後以流產告終。
“近20年來,美國、中國、德國、日本、新加坡和韓國等多家科研機構在此方面不斷探索和嘗試,始終未能成功。”白春禮解釋,究其原因,一是供體細胞核在受體卵母細胞中的不完全重程式設計導致胚胎發育率低;二是用作受體的卵母細胞數量有限,並且非人靈長類動物胚胎操作技術尚不完善,兩方面因素疊加致使非人靈長類動物體細胞克隆屢屢失敗。
困難不言而喻,探索的腳步卻並未就此停滯。“傳統醫藥實驗大量採用小鼠,一個重要原因是:鼠類可快速近親繁殖。但藥物研發通常使用的小鼠模型和人類相差甚遠,在小鼠模型上花費巨大資源篩選到的候選藥物用於人類患者後,很多無效或有不可接受的副作用。”在白春禮看來,如果沒有克隆猴,就很難建立類比人類疾病的動物模型,諸如阿爾茨海默病、自閉症等腦疾病,以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的研究也無法順利有效開展。
可見,克隆猴成為體細胞克隆技術領域眾所周知的重大未解難題,全世界都在期待它的重大突破。按照中國科學院前瞻性戰略部署,在中國科學院院士、神經科學研究所所長蒲慕明的帶領下,孫強研究團隊向非人靈長類動物的體細胞克隆發起了進攻。
天道酬勤,兩隻精靈般的獼猴相繼出生,在非人靈長類研究領域,中國實現了從國際“並跑”到“領跑”的華麗轉身。
孫強透露,順利的話,第三個體細胞克隆猴“夢夢”可能會在本月底出生,與“中中”“華華”團聚。目前,科學家們已經研究獲知很多腦疾病的基因突變基礎。下一步,他們將重點“生產”一批針對不同疾病模型,如阿爾茨海默病、自閉症等的克隆猴,並在其基因裡插入相關疾病的突變基因進行針對性研究,以加快免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發進程,造福社會。
釋疑:中國克隆猴三問
1.克隆猴為什麼費勁?
從第一隻克隆羊到第一隻克隆猴,歷時21年。期間,各國科學家先後克隆出牛、鼠、豬、貓、狗等多種動物,但對猴子一直無能為力。
2003年,權威學術期刊《科學》曾發表美國匹茲堡大學醫學院研究人員的一篇論文,論文稱,用現有技術克隆靈長類動物“是行不通的”。
最接近成功的一次實驗發生在2010年。美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎發育至81天,以流產告終。
中科院神經科學研究所研究員孫強介紹,克隆猴主要有三個難點。
難題之一,是細胞核不易識別,“去核”難度大。
作為受體的卵細胞,必須先把細胞核“摘除”,才能容納體細胞的細胞核這個“外來戶”。但是,猴的卵細胞核去核難度非常大。
孫強團隊中,博士後劉真是“去核”的主要操作者。借助顯微設備,劉真用一雙巧手反復練習,在最短時間內、用最小損耗完成“去核”工作,為後續的克隆工作奠定重要基礎。
難題之二,是卵細胞容易提前啟動。
克隆過程中,體細胞的細胞核進入卵細胞時,需先“喚醒”卵細胞,然後才啟動一系列發育“程式”。因此,“喚醒”的時機要求非常精准。但是,使用傳統方式,猴的卵細胞很容易被提前“喚醒”,往往導致克隆“程式”無法正常啟動。
難題之三,是體細胞克隆胚胎的發育效率低。
被轉移到卵細胞裡的細胞核,突然要扮演受精卵的角色,“趕鴨子上架”很不適應,需要科學家採取多種手段“保駕護航”。如果“保駕”不力,絕大多數克隆胚胎都難以正常發育,往往胎死腹中。
經過5年不懈努力,孫強團隊成功突破了克隆猴這個世界生物學前沿的難題。通過DNA指紋鑒定,“中中”和“華華”的核基因組資訊與供體體細胞完全一致,證明姐妹倆都是正宗的克隆猴。
2.克隆猴有啥實用價值?
那麼體細胞克隆猴技術的突破,究竟能用來做什麼?
中國科學院院士、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明說,現在研究人類疾病經常用鼠的模型,但是通過鼠模型篩選出來的藥物,在人體實驗的時候大多沒有效果,或是有副作用,這是因為鼠跟人畢竟相差太遠。相應地,靈長類動物,跟人類最為接近,通過體細胞克隆技術,將為阿爾茨海默症、自閉症等腦疾病以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的機理研究、干預、診治帶來前所未有的光明前景。
“這也是‘全腦介觀神經聯接圖譜’國際大科學計畫的關鍵技術。”蒲慕明說,我國目前在該領域處於國際領跑地位,將進一步使我國成為世界腦科學人才的彙聚高地。
中科院院長白春禮表示,除了在基礎研究上有重大意義外,此項成果也將推動我國率先發展出基於非人靈長類疾病動物模型的全新醫藥研發產業鏈,為應對我國人口健康領域的重大挑戰做出貢獻。
3、下一步會是克隆人嗎?
成果公佈後,人們最為關心的一個問題是:猴子都能克隆,下一步是不是就能克隆人了?
中國科學院院士、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明說:“這是公眾高度關切的,我可以明確地表示,我們做這項工作的目的,不是為了克隆人,而是為提高人類健康、研究腦科學基本問題服務的。”
他說,如今體細胞克隆猴技術的突破,意味著“克隆人的技術障礙已經去除”,也就是說原理上、技術上可行,但科研人員並不會考慮對人類進行相關克隆研究,後續也沒有克隆人的計畫。
“研究相關問題,並沒有必要進行克隆人的研究,而且社會的倫理道德也不允許克隆人。”蒲慕明說。在他看來,任何科學發現都是雙刃劍,既有可能帶來巨大的進步,也有可能造成一系列危機,核能、基因編輯都是典型的例子。至於生命科學的倫理問題,不僅是科學家需要注意的,更需要政府部門以及整個社會大眾共同參與,通過立法等方式約束人們的行為,作出正確的決策。
蒲慕明還補充道,“對新技術,我們要重視,但不要害怕。”按照他的說法,這次克隆猴研究的突破,還有望讓一些倫理爭議得到某種程度的“化解”。
目前,我國每年出口獼猴數萬隻,主要用於科學研究、藥物篩選。蒲慕明說,這樣的事情在倫理問題上存有爭議,如今有了體細胞克隆猴技術,科研人員就可以使用體細胞在體外有效地做基因編輯,產生基因型完全相同的大批胚胎,研製大批遺傳背景相同的模型猴。
蒲慕明說,科研人員只需要使用很少數量的克隆猴,就有可能完成很有效的藥物篩選。
克隆猴“中中”和“華華”在中科院神經科學研究所非人靈長類平臺育嬰室的恒溫箱裡得到精心照料。
克隆猴在中國誕生 外國專家怎麼看
觀點一、技術“有所更新”
這項研究使用體細胞克隆技術,即先從一隻猴子身上提取體細胞,取出細胞核,然後植入另一隻猴子“摘除”了細胞核的卵細胞中,再將這樣合成的卵細胞放入第三只猴子的子宮內,最終發育成克隆猴。
“這是許多專家認為不可能實現的重大技術突破。”國際細胞治療學會主席約翰·拉斯科這樣點評中國科學家的成果,“利用聰明的化學方法和操作技巧,攻克了多年來導致克隆猴失敗的障礙。”
曾參與克隆全球首只體細胞克隆動物“多利”羊、現已退休的英國羅斯林研究所科學家威廉·裡奇在一份聲明中說,克隆“中中”和“華華”的方法與他們克隆“多利”的方法“相似”,但有了一些技術細節的“更新”,比如在移除細胞核時借助設備進行定位等,其結果代表著“又一物種被成功克隆”。
美國德克薩斯大學西南醫學中心助理教授吳軍告訴記者,這是一項“里程碑工作”。他說,猴子是最接近人的靈長類動物,“可以做人類疾病的靈長類動物模型”。
觀點二、效率“有待提高”
論文顯示,中國科學家在這一研究中設計了兩組實驗:一組利用獼猴胎兒的體細胞作為細胞核的來源,共向21只代孕母猴移植79個克隆胚胎,其中6只成功懷孕,最終生下“中中”和“華華”,它們已存活約1年;另一組利用成年猴子的卵丘細胞作為細胞核來源,共向42只代孕母猴移植181個克隆胚胎,其中22只成功懷孕,最後也有兩隻猴子出生,但短暫存活後均告死亡。
有專家評價說,這一成功率仍偏低,在目前取得成功的基礎上,未來仍需要著力提高效率,以滿足實際應用需求。
觀點三、倫理“謹慎樂觀”
領導這項工作的中國研究人員指出,克隆猴的唯一目的是服務人類健康,不考慮對人類進行相關研究。但這項成果還是引發許多人思考,克隆人會是下一步嗎?
“這是一個可喜的進步。理論上說,我們完全可以用這種技術來克隆人。”美國新希望生殖醫學中心的張進告訴記者。
堅決反對克隆人的洛弗爾-巴奇認為,克隆猴並不是克隆人的“墊腳石”,克隆人依然將是“一個非常愚蠢的嘗試”,“效率太低、太不安全且毫無意義”。他說:“克隆出的個體也許在基因方面是相同的,但我們遠不只是基因的產物。”
英國肯特大學遺傳學教授達倫·格裡芬認為,需要認真考慮開展這類實驗的倫理規範。不過,由於靈長類動物研究已經受到嚴格監管,他相信克隆技術不會被濫用,總體上他持“謹慎樂觀”態度。
評論:這把“猴毛”撒得出還要收得回
神話與科學的分野就在於,神話可以天馬行空,科學必須恪守倫理。孫悟空的毫毛想變就變,克隆技術的應用則必須戴上金箍。這個金箍就是倫理。
自綿羊“多利”誕生之日起,圍繞克隆技術的倫理爭論就從未停止過。到底是該支持治療性克隆、禁止生殖性克隆,還是該全面禁止,眾說紛紜。
在這一問題上,我國的態度歷來明確:中國政府反對生殖性克隆、支持治療性克隆。人的生殖性克隆也就是克隆人,違反人類繁衍的自然法則,損害人類作為自然人的尊嚴,會引起嚴重的道德、倫理、社會和法律問題。所以,現階段生殖性克隆絕對不可以應用於人類本身。
同時,生殖性克隆和治療性克隆的研究高度相關,就隔著一層“窗戶紙”。允許治療性克隆,必須防止有人把這層“窗戶紙”捅破。這就需要科研人員嚴守道德底線,不隨意使用“幻化之術”,同時更需嚴格立法,規範科學研究,把治療性克隆置於嚴格監管之下,給孫悟空戴上小花帽,常念緊箍咒。
科學技術上能夠做到的,不一定就是應該做的。克隆技術的推進應該是漫長而審慎的,尤其是克隆技術應用于人事關人類未來命運,必須保持高度警惕,以免人類反被自己鑄就的科技利劍所傷。
體細胞克隆猴“中中”(左)與“華華”在育嬰箱內。
克隆技術發展史
克隆技術經歷了3個發展時期:
第一個時期——微生物克隆時期
即用一個細菌可以很快複製出成千上萬個和它一模一樣的細菌。
第二個時期——生物技術克隆時期
比如用遺傳基因——DNA進行克隆。早在20世紀50年代,美國科學家以兩棲動物和魚類作為研究物件,首創了細胞核移植技術,這可以比作“狸貓換太子”。
第三個時期——動物克隆時期
即由一個細胞克隆成一個動物。克隆綿羊“多利”就是由一頭母羊的體細胞克隆而來,使用的便是動物克隆技術。
盤點那些克隆動物
早在1952年,英國生物學家約翰·古爾就已經成功從成年青蛙皮膚的細胞成功克隆出了蝌蚪,小小的蝌蚪改寫了生物技術發展史,成為世界上第一種被克隆的動物。在之後的1963年,中國科學家就成功地克隆了亞洲鯉魚。接下來的半個多世紀,克隆技術發展日新月異,克隆鼠、克隆牛、克隆猴、克隆豬、克隆貓和克隆兔等,也如雨後春筍般地紛紛問世。
鯉魚
1963年,中國科學家童第周通過將一隻雄性鯉魚的遺傳物質注入雌性鯉魚的卵中從而成功克隆了一隻雌性鯉魚,比多利羊的克隆早了33年。但由於相關論文是發表在一本中文科學期刊,並沒有翻譯成英文,所以並不為國際上所知曉。10年之後,童第周又克隆了一條歐洲鯉魚。
多利綿羊
1996年7月5日,世界第一隻體細胞克隆動物小羊多利在美國誕生,這被認為是20世紀最重要的科學成就之一。多利綿羊一直存活了6年,它被認為是人類克隆研究領域上最大的成功,之後數以百計的類似多利的哺乳動物被克隆出來。
母牛諾托和卡加
1998年,日本成功克隆母牛母牛諾托和卡加,隨後克隆了數千頭母牛,這是日本克隆技術上的最大成果,這項技術也為其他克隆技術生產出更好的肉質和牛奶做出巨大貢獻。
山羊米拉
1998年,美國一家生物公司“製造”出克隆山羊Mira和她的姐妹們,這是世界上第一批克隆山羊。它們生產含有人類抗凝血酶-3(antithrombin lll )的羊奶。抗凝血酶-3是血液天然含有的蛋白質,其功能是協助控制血凝。
老鼠庫姆利納
2000年,科學家在美國夏威夷成功克隆一隻老鼠,這只老鼠被命名為“庫姆利納”(Cumulina),它一直存活了兩年7個月。據悉,這在克隆研究領域是一項重大突破。
歐洲盤羊歐姆佈雷塔
2000年,一隻叫做歐姆佈雷塔的歐洲盤羊被成功克隆。摩弗倫羊(又稱歐洲盤羊)是一咱瀕危物種,全世界所存野生盤羊不足一千隻,僅見於薩丁島,科而嘉和賽浦路等地中海地區。2000年,科學家從兩頭分別死亡將近18小時和24小時的雌盤羊卵巢內取出DNA,將其注入盤羊的“近親”――普通白羊的卵細胞內,4個受體卵細胞的細胞核已事先除去。之後,科學家把它們植入四頭雌羊體內後,兩隻成功地懷孕。其中一隻羊流產,唯一的那頭懷孕的母羊于155天后正常的產下一隻小盤羊。這是世界上首次把克隆技術應用於一種瀕臨滅絕的哺乳類動物身上。
獼猴特拉
2000年1月,一隻克隆獼猴在美國俄勒岡地區靈長類動物研究中心呱呱墜地。這是全世界第一次成功地克隆靈長類動物———在基因上與人類最接近的動物。這只克隆猴名叫Tetra,其克隆方法同第一隻克隆羊多莉的誕生完全不同。科學家期望通過此實驗動物更多地瞭解人類疾病如糖尿病。
克隆豬
2001年3月,英國產生克隆綿羊“多莉”的公司在美國的分部成功地產生了5頭克隆豬。五隻克隆豬全為雌性,最大的一隻為Millie,取意於單詞millenium(千禧)。克隆豬的產生採用了正在進行的人類基因組計畫測序的成果,把基因打靶、轉基因動物技術、克隆技術結合在一起,解決了異種器官移植的主要技術困難。這些克隆豬能為人類提供器官。這一研究成果對在數年內解決人類器官移植來源具有非常重要的意義。
兔子
2002年,法國國家農業研究院創造了第一隻克隆兔。不過沒有名字,如圖所示,兔子是純白色,之後科學家陸續克隆了30多隻兔子。
克隆貓CC
2002年初,世界上第一隻體細胞克隆貓在美國德克薩斯A&M大學誕生,名為CC。CC的皮毛顏色很特別,它花白的毛色看上去完全不像生它的花斑貓媽媽,也不完全像它的基因媽媽。CC來到這個世上很不容易,科學家共實驗了188次才獲得了成功。
老鼠拉夫爾
2002年,一隻叫做拉夫爾的大老鼠終於成功地被克隆,據悉,它經過15次克隆才最終成功。雖然像拉夫爾這樣的大老鼠最終可能用於實驗室研究,但是大老鼠的克隆技術較難實現,並且大老鼠的克隆對於人類醫學研究意義重大。
騾子格姆
2003年,美國愛達荷州研究小組成功地克隆了一隻叫做格姆的騾子。據悉,它不僅是第一隻被成功克隆的馬科動物,而且它也是第一隻被克隆的無法生育的動物。
克隆馬普羅梅蒂亞
2003年,義大利克雷莫納市繁殖技術與家畜飼養實驗室成功製造出了世界上第一匹克隆馬。克隆出的雌性小馬被取名為“普羅梅泰亞”。檢測表明,小馬“普羅梅泰亞”的DNA與其生母幾乎完全相同。而用於克隆小馬、培植胚胎的表皮細胞都是由生下小馬的母馬提供的,是世界上首次由哺乳動物生下它自己的克隆體。也就是說,“普羅梅泰亞”相當於它生母的同卵雙胞胎。
克隆鹿杜威
2003年12月,美國德州農工大學的研究人員宣佈成功培育出世界上第一頭克隆鹿。這一成果被認為在瀕危鹿種保護等領域具有很大的應用價值。這頭取名為“杜威”的白尾小鹿在2003年5月23日就已出生,但直到確認克隆鹿身份的DNA分析結果出來,研究人員才公佈了這一消息。
雪貂利比和利麗
2004年,美國依阿華大學首次成功克隆出雪貂利比和利麗,這對於研究呼吸管疾病非常有用,同時雪貂也是瀕危滅絕的物種。
水牛穆拉罕
2009年,印度成功地克隆了一頭水牛,將其命名為穆拉罕,最終它成為高產乳奶的來源,據稱,每時每天可產出35公斤牛奶,但是這頭克隆水牛僅存活了5天就死亡了。
克隆狗史努比
2005年,韓國科學家挑戰了一項克隆技術,最終他們利用幹細胞移植手術培育出世界上第一隻克隆狗,並將這只克隆狗命名為史努比。據悉,科學家利用幹細胞移植手術培育方法可用於研究人類疾病。
克隆狼
首爾大學教授李柄千和申南植領導的研究小組於2005年10月18日和26日先後獲得了兩頭體重分 別為430克和530克的雌性克隆狼。兩隻克隆狼的名字分別為Snuwolf和Snuwolfy。這是用首爾大學的英文縮寫snu和狼的英文詞Wolf組合而成。被克隆的灰狼是韓國環境部指定的1級野生保護動物。到目前為止,韓國已經有20年沒發現野生灰狼。
克隆駱駝因賈茲
2009年,阿聯酋駱駝繁殖中心和中央獸醫研究實驗室的研究人員歷經將近5年的研究,克隆出第一頭駱駝“因賈茲”。之後,這頭克隆駱駝以普通駱駝的交配方式正常受孕,也證實了克隆駱駝能夠受精懷孕繁殖。
本文綜合自新華網、新文化報、中國青年報、經濟日報等。
它們都不具有發育的特性。但是,有部分體細胞可以在體外進行培養實現無限增殖,進而得到無數的體細胞。”2012年,隨著體細胞克隆猴研究專案啟動,中國科學院神經科學研究所研究員孫強率領以博士後劉真為主的團隊開始了長達5年的不懈努力。在此之前,體細胞克隆技術一度風光無限。1997年,首個體細胞克隆動物“多莉”羊出生;隨後,利用體細胞克隆技術不僅誕生出包括馬、牛、羊、豬和駱駝等在內的大型家畜,還誕生了包括小鼠、大鼠、兔、貓和狗在內的多種實驗動物。然而,與人類最為相近的非人靈長類動物體細胞克隆難題,卻一直沒有攻克。
2003年,權威學術期刊《科學》曾發表美國匹茲堡大學醫學院研究人員的一篇論文,論文稱,用現有技術克隆靈長類動物“是行不通的”。2010年,美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎僅發育至81天,最後以流產告終。
“近20年來,美國、中國、德國、日本、新加坡和韓國等多家科研機構在此方面不斷探索和嘗試,始終未能成功。”白春禮解釋,究其原因,一是供體細胞核在受體卵母細胞中的不完全重程式設計導致胚胎發育率低;二是用作受體的卵母細胞數量有限,並且非人靈長類動物胚胎操作技術尚不完善,兩方面因素疊加致使非人靈長類動物體細胞克隆屢屢失敗。
困難不言而喻,探索的腳步卻並未就此停滯。“傳統醫藥實驗大量採用小鼠,一個重要原因是:鼠類可快速近親繁殖。但藥物研發通常使用的小鼠模型和人類相差甚遠,在小鼠模型上花費巨大資源篩選到的候選藥物用於人類患者後,很多無效或有不可接受的副作用。”在白春禮看來,如果沒有克隆猴,就很難建立類比人類疾病的動物模型,諸如阿爾茨海默病、自閉症等腦疾病,以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的研究也無法順利有效開展。
可見,克隆猴成為體細胞克隆技術領域眾所周知的重大未解難題,全世界都在期待它的重大突破。按照中國科學院前瞻性戰略部署,在中國科學院院士、神經科學研究所所長蒲慕明的帶領下,孫強研究團隊向非人靈長類動物的體細胞克隆發起了進攻。
天道酬勤,兩隻精靈般的獼猴相繼出生,在非人靈長類研究領域,中國實現了從國際“並跑”到“領跑”的華麗轉身。
孫強透露,順利的話,第三個體細胞克隆猴“夢夢”可能會在本月底出生,與“中中”“華華”團聚。目前,科學家們已經研究獲知很多腦疾病的基因突變基礎。下一步,他們將重點“生產”一批針對不同疾病模型,如阿爾茨海默病、自閉症等的克隆猴,並在其基因裡插入相關疾病的突變基因進行針對性研究,以加快免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發進程,造福社會。
釋疑:中國克隆猴三問
1.克隆猴為什麼費勁?
從第一隻克隆羊到第一隻克隆猴,歷時21年。期間,各國科學家先後克隆出牛、鼠、豬、貓、狗等多種動物,但對猴子一直無能為力。
2003年,權威學術期刊《科學》曾發表美國匹茲堡大學醫學院研究人員的一篇論文,論文稱,用現有技術克隆靈長類動物“是行不通的”。
最接近成功的一次實驗發生在2010年。美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎發育至81天,以流產告終。
中科院神經科學研究所研究員孫強介紹,克隆猴主要有三個難點。
難題之一,是細胞核不易識別,“去核”難度大。
作為受體的卵細胞,必須先把細胞核“摘除”,才能容納體細胞的細胞核這個“外來戶”。但是,猴的卵細胞核去核難度非常大。
孫強團隊中,博士後劉真是“去核”的主要操作者。借助顯微設備,劉真用一雙巧手反復練習,在最短時間內、用最小損耗完成“去核”工作,為後續的克隆工作奠定重要基礎。
難題之二,是卵細胞容易提前啟動。
克隆過程中,體細胞的細胞核進入卵細胞時,需先“喚醒”卵細胞,然後才啟動一系列發育“程式”。因此,“喚醒”的時機要求非常精准。但是,使用傳統方式,猴的卵細胞很容易被提前“喚醒”,往往導致克隆“程式”無法正常啟動。
難題之三,是體細胞克隆胚胎的發育效率低。
被轉移到卵細胞裡的細胞核,突然要扮演受精卵的角色,“趕鴨子上架”很不適應,需要科學家採取多種手段“保駕護航”。如果“保駕”不力,絕大多數克隆胚胎都難以正常發育,往往胎死腹中。
經過5年不懈努力,孫強團隊成功突破了克隆猴這個世界生物學前沿的難題。通過DNA指紋鑒定,“中中”和“華華”的核基因組資訊與供體體細胞完全一致,證明姐妹倆都是正宗的克隆猴。
2.克隆猴有啥實用價值?
那麼體細胞克隆猴技術的突破,究竟能用來做什麼?
中國科學院院士、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明說,現在研究人類疾病經常用鼠的模型,但是通過鼠模型篩選出來的藥物,在人體實驗的時候大多沒有效果,或是有副作用,這是因為鼠跟人畢竟相差太遠。相應地,靈長類動物,跟人類最為接近,通過體細胞克隆技術,將為阿爾茨海默症、自閉症等腦疾病以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的機理研究、干預、診治帶來前所未有的光明前景。
“這也是‘全腦介觀神經聯接圖譜’國際大科學計畫的關鍵技術。”蒲慕明說,我國目前在該領域處於國際領跑地位,將進一步使我國成為世界腦科學人才的彙聚高地。
中科院院長白春禮表示,除了在基礎研究上有重大意義外,此項成果也將推動我國率先發展出基於非人靈長類疾病動物模型的全新醫藥研發產業鏈,為應對我國人口健康領域的重大挑戰做出貢獻。
3、下一步會是克隆人嗎?
成果公佈後,人們最為關心的一個問題是:猴子都能克隆,下一步是不是就能克隆人了?
中國科學院院士、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明說:“這是公眾高度關切的,我可以明確地表示,我們做這項工作的目的,不是為了克隆人,而是為提高人類健康、研究腦科學基本問題服務的。”
他說,如今體細胞克隆猴技術的突破,意味著“克隆人的技術障礙已經去除”,也就是說原理上、技術上可行,但科研人員並不會考慮對人類進行相關克隆研究,後續也沒有克隆人的計畫。
“研究相關問題,並沒有必要進行克隆人的研究,而且社會的倫理道德也不允許克隆人。”蒲慕明說。在他看來,任何科學發現都是雙刃劍,既有可能帶來巨大的進步,也有可能造成一系列危機,核能、基因編輯都是典型的例子。至於生命科學的倫理問題,不僅是科學家需要注意的,更需要政府部門以及整個社會大眾共同參與,通過立法等方式約束人們的行為,作出正確的決策。
蒲慕明還補充道,“對新技術,我們要重視,但不要害怕。”按照他的說法,這次克隆猴研究的突破,還有望讓一些倫理爭議得到某種程度的“化解”。
目前,我國每年出口獼猴數萬隻,主要用於科學研究、藥物篩選。蒲慕明說,這樣的事情在倫理問題上存有爭議,如今有了體細胞克隆猴技術,科研人員就可以使用體細胞在體外有效地做基因編輯,產生基因型完全相同的大批胚胎,研製大批遺傳背景相同的模型猴。
蒲慕明說,科研人員只需要使用很少數量的克隆猴,就有可能完成很有效的藥物篩選。
克隆猴“中中”和“華華”在中科院神經科學研究所非人靈長類平臺育嬰室的恒溫箱裡得到精心照料。
克隆猴在中國誕生 外國專家怎麼看
觀點一、技術“有所更新”
這項研究使用體細胞克隆技術,即先從一隻猴子身上提取體細胞,取出細胞核,然後植入另一隻猴子“摘除”了細胞核的卵細胞中,再將這樣合成的卵細胞放入第三只猴子的子宮內,最終發育成克隆猴。
“這是許多專家認為不可能實現的重大技術突破。”國際細胞治療學會主席約翰·拉斯科這樣點評中國科學家的成果,“利用聰明的化學方法和操作技巧,攻克了多年來導致克隆猴失敗的障礙。”
曾參與克隆全球首只體細胞克隆動物“多利”羊、現已退休的英國羅斯林研究所科學家威廉·裡奇在一份聲明中說,克隆“中中”和“華華”的方法與他們克隆“多利”的方法“相似”,但有了一些技術細節的“更新”,比如在移除細胞核時借助設備進行定位等,其結果代表著“又一物種被成功克隆”。
美國德克薩斯大學西南醫學中心助理教授吳軍告訴記者,這是一項“里程碑工作”。他說,猴子是最接近人的靈長類動物,“可以做人類疾病的靈長類動物模型”。
觀點二、效率“有待提高”
論文顯示,中國科學家在這一研究中設計了兩組實驗:一組利用獼猴胎兒的體細胞作為細胞核的來源,共向21只代孕母猴移植79個克隆胚胎,其中6只成功懷孕,最終生下“中中”和“華華”,它們已存活約1年;另一組利用成年猴子的卵丘細胞作為細胞核來源,共向42只代孕母猴移植181個克隆胚胎,其中22只成功懷孕,最後也有兩隻猴子出生,但短暫存活後均告死亡。
有專家評價說,這一成功率仍偏低,在目前取得成功的基礎上,未來仍需要著力提高效率,以滿足實際應用需求。
觀點三、倫理“謹慎樂觀”
領導這項工作的中國研究人員指出,克隆猴的唯一目的是服務人類健康,不考慮對人類進行相關研究。但這項成果還是引發許多人思考,克隆人會是下一步嗎?
“這是一個可喜的進步。理論上說,我們完全可以用這種技術來克隆人。”美國新希望生殖醫學中心的張進告訴記者。
堅決反對克隆人的洛弗爾-巴奇認為,克隆猴並不是克隆人的“墊腳石”,克隆人依然將是“一個非常愚蠢的嘗試”,“效率太低、太不安全且毫無意義”。他說:“克隆出的個體也許在基因方面是相同的,但我們遠不只是基因的產物。”
英國肯特大學遺傳學教授達倫·格裡芬認為,需要認真考慮開展這類實驗的倫理規範。不過,由於靈長類動物研究已經受到嚴格監管,他相信克隆技術不會被濫用,總體上他持“謹慎樂觀”態度。
評論:這把“猴毛”撒得出還要收得回
神話與科學的分野就在於,神話可以天馬行空,科學必須恪守倫理。孫悟空的毫毛想變就變,克隆技術的應用則必須戴上金箍。這個金箍就是倫理。
自綿羊“多利”誕生之日起,圍繞克隆技術的倫理爭論就從未停止過。到底是該支持治療性克隆、禁止生殖性克隆,還是該全面禁止,眾說紛紜。
在這一問題上,我國的態度歷來明確:中國政府反對生殖性克隆、支持治療性克隆。人的生殖性克隆也就是克隆人,違反人類繁衍的自然法則,損害人類作為自然人的尊嚴,會引起嚴重的道德、倫理、社會和法律問題。所以,現階段生殖性克隆絕對不可以應用於人類本身。
同時,生殖性克隆和治療性克隆的研究高度相關,就隔著一層“窗戶紙”。允許治療性克隆,必須防止有人把這層“窗戶紙”捅破。這就需要科研人員嚴守道德底線,不隨意使用“幻化之術”,同時更需嚴格立法,規範科學研究,把治療性克隆置於嚴格監管之下,給孫悟空戴上小花帽,常念緊箍咒。
科學技術上能夠做到的,不一定就是應該做的。克隆技術的推進應該是漫長而審慎的,尤其是克隆技術應用于人事關人類未來命運,必須保持高度警惕,以免人類反被自己鑄就的科技利劍所傷。
體細胞克隆猴“中中”(左)與“華華”在育嬰箱內。
克隆技術發展史
克隆技術經歷了3個發展時期:
第一個時期——微生物克隆時期
即用一個細菌可以很快複製出成千上萬個和它一模一樣的細菌。
第二個時期——生物技術克隆時期
比如用遺傳基因——DNA進行克隆。早在20世紀50年代,美國科學家以兩棲動物和魚類作為研究物件,首創了細胞核移植技術,這可以比作“狸貓換太子”。
第三個時期——動物克隆時期
即由一個細胞克隆成一個動物。克隆綿羊“多利”就是由一頭母羊的體細胞克隆而來,使用的便是動物克隆技術。
盤點那些克隆動物
早在1952年,英國生物學家約翰·古爾就已經成功從成年青蛙皮膚的細胞成功克隆出了蝌蚪,小小的蝌蚪改寫了生物技術發展史,成為世界上第一種被克隆的動物。在之後的1963年,中國科學家就成功地克隆了亞洲鯉魚。接下來的半個多世紀,克隆技術發展日新月異,克隆鼠、克隆牛、克隆猴、克隆豬、克隆貓和克隆兔等,也如雨後春筍般地紛紛問世。
鯉魚
1963年,中國科學家童第周通過將一隻雄性鯉魚的遺傳物質注入雌性鯉魚的卵中從而成功克隆了一隻雌性鯉魚,比多利羊的克隆早了33年。但由於相關論文是發表在一本中文科學期刊,並沒有翻譯成英文,所以並不為國際上所知曉。10年之後,童第周又克隆了一條歐洲鯉魚。
多利綿羊
1996年7月5日,世界第一隻體細胞克隆動物小羊多利在美國誕生,這被認為是20世紀最重要的科學成就之一。多利綿羊一直存活了6年,它被認為是人類克隆研究領域上最大的成功,之後數以百計的類似多利的哺乳動物被克隆出來。
母牛諾托和卡加
1998年,日本成功克隆母牛母牛諾托和卡加,隨後克隆了數千頭母牛,這是日本克隆技術上的最大成果,這項技術也為其他克隆技術生產出更好的肉質和牛奶做出巨大貢獻。
山羊米拉
1998年,美國一家生物公司“製造”出克隆山羊Mira和她的姐妹們,這是世界上第一批克隆山羊。它們生產含有人類抗凝血酶-3(antithrombin lll )的羊奶。抗凝血酶-3是血液天然含有的蛋白質,其功能是協助控制血凝。
老鼠庫姆利納
2000年,科學家在美國夏威夷成功克隆一隻老鼠,這只老鼠被命名為“庫姆利納”(Cumulina),它一直存活了兩年7個月。據悉,這在克隆研究領域是一項重大突破。
歐洲盤羊歐姆佈雷塔
2000年,一隻叫做歐姆佈雷塔的歐洲盤羊被成功克隆。摩弗倫羊(又稱歐洲盤羊)是一咱瀕危物種,全世界所存野生盤羊不足一千隻,僅見於薩丁島,科而嘉和賽浦路等地中海地區。2000年,科學家從兩頭分別死亡將近18小時和24小時的雌盤羊卵巢內取出DNA,將其注入盤羊的“近親”――普通白羊的卵細胞內,4個受體卵細胞的細胞核已事先除去。之後,科學家把它們植入四頭雌羊體內後,兩隻成功地懷孕。其中一隻羊流產,唯一的那頭懷孕的母羊于155天后正常的產下一隻小盤羊。這是世界上首次把克隆技術應用於一種瀕臨滅絕的哺乳類動物身上。
獼猴特拉
2000年1月,一隻克隆獼猴在美國俄勒岡地區靈長類動物研究中心呱呱墜地。這是全世界第一次成功地克隆靈長類動物———在基因上與人類最接近的動物。這只克隆猴名叫Tetra,其克隆方法同第一隻克隆羊多莉的誕生完全不同。科學家期望通過此實驗動物更多地瞭解人類疾病如糖尿病。
克隆豬
2001年3月,英國產生克隆綿羊“多莉”的公司在美國的分部成功地產生了5頭克隆豬。五隻克隆豬全為雌性,最大的一隻為Millie,取意於單詞millenium(千禧)。克隆豬的產生採用了正在進行的人類基因組計畫測序的成果,把基因打靶、轉基因動物技術、克隆技術結合在一起,解決了異種器官移植的主要技術困難。這些克隆豬能為人類提供器官。這一研究成果對在數年內解決人類器官移植來源具有非常重要的意義。
兔子
2002年,法國國家農業研究院創造了第一隻克隆兔。不過沒有名字,如圖所示,兔子是純白色,之後科學家陸續克隆了30多隻兔子。
克隆貓CC
2002年初,世界上第一隻體細胞克隆貓在美國德克薩斯A&M大學誕生,名為CC。CC的皮毛顏色很特別,它花白的毛色看上去完全不像生它的花斑貓媽媽,也不完全像它的基因媽媽。CC來到這個世上很不容易,科學家共實驗了188次才獲得了成功。
老鼠拉夫爾
2002年,一隻叫做拉夫爾的大老鼠終於成功地被克隆,據悉,它經過15次克隆才最終成功。雖然像拉夫爾這樣的大老鼠最終可能用於實驗室研究,但是大老鼠的克隆技術較難實現,並且大老鼠的克隆對於人類醫學研究意義重大。
騾子格姆
2003年,美國愛達荷州研究小組成功地克隆了一隻叫做格姆的騾子。據悉,它不僅是第一隻被成功克隆的馬科動物,而且它也是第一隻被克隆的無法生育的動物。
克隆馬普羅梅蒂亞
2003年,義大利克雷莫納市繁殖技術與家畜飼養實驗室成功製造出了世界上第一匹克隆馬。克隆出的雌性小馬被取名為“普羅梅泰亞”。檢測表明,小馬“普羅梅泰亞”的DNA與其生母幾乎完全相同。而用於克隆小馬、培植胚胎的表皮細胞都是由生下小馬的母馬提供的,是世界上首次由哺乳動物生下它自己的克隆體。也就是說,“普羅梅泰亞”相當於它生母的同卵雙胞胎。
克隆鹿杜威
2003年12月,美國德州農工大學的研究人員宣佈成功培育出世界上第一頭克隆鹿。這一成果被認為在瀕危鹿種保護等領域具有很大的應用價值。這頭取名為“杜威”的白尾小鹿在2003年5月23日就已出生,但直到確認克隆鹿身份的DNA分析結果出來,研究人員才公佈了這一消息。
雪貂利比和利麗
2004年,美國依阿華大學首次成功克隆出雪貂利比和利麗,這對於研究呼吸管疾病非常有用,同時雪貂也是瀕危滅絕的物種。
水牛穆拉罕
2009年,印度成功地克隆了一頭水牛,將其命名為穆拉罕,最終它成為高產乳奶的來源,據稱,每時每天可產出35公斤牛奶,但是這頭克隆水牛僅存活了5天就死亡了。
克隆狗史努比
2005年,韓國科學家挑戰了一項克隆技術,最終他們利用幹細胞移植手術培育出世界上第一隻克隆狗,並將這只克隆狗命名為史努比。據悉,科學家利用幹細胞移植手術培育方法可用於研究人類疾病。
克隆狼
首爾大學教授李柄千和申南植領導的研究小組於2005年10月18日和26日先後獲得了兩頭體重分 別為430克和530克的雌性克隆狼。兩隻克隆狼的名字分別為Snuwolf和Snuwolfy。這是用首爾大學的英文縮寫snu和狼的英文詞Wolf組合而成。被克隆的灰狼是韓國環境部指定的1級野生保護動物。到目前為止,韓國已經有20年沒發現野生灰狼。
克隆駱駝因賈茲
2009年,阿聯酋駱駝繁殖中心和中央獸醫研究實驗室的研究人員歷經將近5年的研究,克隆出第一頭駱駝“因賈茲”。之後,這頭克隆駱駝以普通駱駝的交配方式正常受孕,也證實了克隆駱駝能夠受精懷孕繁殖。
本文綜合自新華網、新文化報、中國青年報、經濟日報等。