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克隆猴不僅萌,還對研究人類腦疾病有重大意義!

“拔一根毫毛, 吹出千萬個”, 西遊記中的神話變成了現實。 中國科學院神經科學研究所公佈, 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。 第3只克隆猴“夢夢”預計2018年1月誕生。 1月25日, 國際權威學術期刊《細胞》以封面文章形式線上發佈該成果。

蒲慕明在發佈會上展示將要發表於NSR的克隆猴Review文章

文章網址http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30057-6

自1996年第一隻克隆羊“多利”誕生以來, 21年間, 各國科學家利用體細胞先後克隆了牛、鼠、貓、狗、鹿、豬、兔等多種動物,

使用體細胞克隆動物似乎已經不是什麼難事, 但是與人類接近的靈長類動物的克隆卻一直困難重重。

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。 中科院神經所體細胞克隆猴的誕生, 宣告我國科學家成功突破了體細胞克隆靈長類動物的世界難題, 標誌著中國率先開啟了以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代, 實現了我國在非人靈長類研究領域由國際“並跑”到“領跑”的轉變。

克隆猴的難點在哪?

實驗團隊領導者孫強介紹, 克隆猴主要有三個難點。

難題之一, 是猴的卵細胞核不易識別, “去核”難度大。 實驗團隊中, 博士後劉真是“去核”的主要操作者。 借助顯微設備, 劉真經過反復練習, 能在10秒之內用最小損耗完成“去核”工作, 並在15秒內將體細胞注入去核的卵細胞, 為後續的克隆工作奠定重要基礎。

去核、體細胞注入等操作過程 圖片來自該成果論文

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。 神經所的研究團隊經過多次試驗摸索, 向體系中先後加入能夠促進克隆胚胎發育的組蛋白乙醯化酶抑制劑TSA和H3K9me3去甲基化酶Kdm4, 使得優質囊胚率達到了29%, 這是一個足以支持克隆猴誕生的比例。

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。

正是由於這些難題得不到解決, 在克隆羊多利之後, 世界上多個實驗室嘗試靈長類的動物克隆, 均以失敗告終。 我國科學家歷時五年, 刻苦攻關, 終於結解決了這些難題, 使體細胞克隆猴成為可能。試想一下,從猴子身上任意位置取下一枚體細胞,使其和去核的卵細胞融合,便可克隆出基因型相同的猴子,這是多麼神奇的一件事,這也意味著,克隆人並不遙遠。

克隆猴的誕生意味著什麼?有什麼用?

“意味著中國將率先建立起可有效類比人類疾病的動物模型。”孫強說,利用克隆技術,未來可在一年時間內,培育大批遺傳背景相同的模型猴。這既能滿足腦疾病和腦高級認知功能研究的迫切需要,又可廣泛應用於新藥測試。體細胞克隆猴的成功,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,促進針對阿爾茨海默病、自閉症等腦疾病,以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發進程。

傳統醫藥實驗大量採用小鼠,很大程度上是因為鼠類可通過快速近親繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。但由於小鼠和人類相差太遠,針對小鼠研發的藥物在人體檢測時可能無效或有副作用。這是目前絕大多數腦疾病研究無法取得突破的一個主要原因。

中科院神經所所長蒲慕明院士介紹說,每年美國、歐洲的多個大型醫藥巨頭都會進口數萬隻猴子,用於開展藥物檢測實驗。由於每只猴子的遺傳背景不同,所以只能通過增加猴子數量,篩選關鍵基因,最終確定藥物是否有用。“體細胞克隆猴的重大意義在於,人類能夠在一年內產生大批基因、遺傳背景完全相同的模型猴。這就再也不用為了完成幾個藥物的檢測,每年犧牲數萬隻猴子。”

克隆技術的突破還有望加強瀕危動物的保護。“例如,金絲猴是瀕危珍稀保護動物。掌握了克隆猴技術,我們只要能夠找到合適的母體接受金絲猴克隆胚胎,就可以為世界各地動物園提供來自中國的珍貴金絲猴。”

在倫理制約下擁抱科學

猴子能被克隆,那人類呢?蒲慕明說:“人是靈長類動物的一種,克隆靈長類動物的障礙和瓶頸基本上已被攻破,從原理上講克隆人可以實現。但我們開展這項研究的目的是通過克隆猴,更好理解人類大腦的基本原理,弄懂阿爾茨海默症、自閉症等腦疾病的發病機制並找到有效治療方法。我們沒有任何計畫克隆人,社會倫理也堅決不允許克隆人。”

大約150個細胞的克隆人早期胚胎 圖片來自:《Nature》

德國、加拿大等一些國家已經將任何方式製造人類胚胎的研究列入犯罪,包括體外受精、核移植技術。澳大利亞、新加坡和英國允許用核移植技術克隆胚胎用於科學研究,但必須接受政府機構的監管。克隆人技術在30多個國家,美國13個州法律禁止,雖然美國一些州沒有禁止克隆人,但必須接受FDA的監管。

如何預防克隆技術導致的一系列危險、確保這項技術得到積極應用?孫強說:“克隆技術是一把‘雙刃劍’,克隆猴的成功實現必將引發國際倫理學界的重視和討論,我們呼籲國際社會團結起來,儘早制定國際倫理標準和法律法規細則,預防和禁止克隆技術的不正當使用。”

最後,讓我們一起欣賞一組克隆猴的萌圖:

使體細胞克隆猴成為可能。試想一下,從猴子身上任意位置取下一枚體細胞,使其和去核的卵細胞融合,便可克隆出基因型相同的猴子,這是多麼神奇的一件事,這也意味著,克隆人並不遙遠。

克隆猴的誕生意味著什麼?有什麼用?

“意味著中國將率先建立起可有效類比人類疾病的動物模型。”孫強說,利用克隆技術,未來可在一年時間內,培育大批遺傳背景相同的模型猴。這既能滿足腦疾病和腦高級認知功能研究的迫切需要,又可廣泛應用於新藥測試。體細胞克隆猴的成功,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,促進針對阿爾茨海默病、自閉症等腦疾病,以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發進程。

傳統醫藥實驗大量採用小鼠,很大程度上是因為鼠類可通過快速近親繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。但由於小鼠和人類相差太遠,針對小鼠研發的藥物在人體檢測時可能無效或有副作用。這是目前絕大多數腦疾病研究無法取得突破的一個主要原因。

中科院神經所所長蒲慕明院士介紹說,每年美國、歐洲的多個大型醫藥巨頭都會進口數萬隻猴子,用於開展藥物檢測實驗。由於每只猴子的遺傳背景不同,所以只能通過增加猴子數量,篩選關鍵基因,最終確定藥物是否有用。“體細胞克隆猴的重大意義在於,人類能夠在一年內產生大批基因、遺傳背景完全相同的模型猴。這就再也不用為了完成幾個藥物的檢測,每年犧牲數萬隻猴子。”

克隆技術的突破還有望加強瀕危動物的保護。“例如,金絲猴是瀕危珍稀保護動物。掌握了克隆猴技術,我們只要能夠找到合適的母體接受金絲猴克隆胚胎,就可以為世界各地動物園提供來自中國的珍貴金絲猴。”

在倫理制約下擁抱科學

猴子能被克隆,那人類呢?蒲慕明說:“人是靈長類動物的一種,克隆靈長類動物的障礙和瓶頸基本上已被攻破,從原理上講克隆人可以實現。但我們開展這項研究的目的是通過克隆猴,更好理解人類大腦的基本原理,弄懂阿爾茨海默症、自閉症等腦疾病的發病機制並找到有效治療方法。我們沒有任何計畫克隆人,社會倫理也堅決不允許克隆人。”

大約150個細胞的克隆人早期胚胎 圖片來自:《Nature》

德國、加拿大等一些國家已經將任何方式製造人類胚胎的研究列入犯罪,包括體外受精、核移植技術。澳大利亞、新加坡和英國允許用核移植技術克隆胚胎用於科學研究,但必須接受政府機構的監管。克隆人技術在30多個國家,美國13個州法律禁止,雖然美國一些州沒有禁止克隆人,但必須接受FDA的監管。

如何預防克隆技術導致的一系列危險、確保這項技術得到積極應用?孫強說:“克隆技術是一把‘雙刃劍’,克隆猴的成功實現必將引發國際倫理學界的重視和討論,我們呼籲國際社會團結起來,儘早制定國際倫理標準和法律法規細則,預防和禁止克隆技術的不正當使用。”

最後,讓我們一起欣賞一組克隆猴的萌圖:

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