克隆猴在中国成功了。
中国科学院公布,世界上首只体细胞克隆猴“中中”于2017年11月27日诞生,10天后第二只克隆猴“华华”诞生。国际权威学术期刊《细胞》北京时间1月25日以封面文章形式在线发布该成果。
自1996年第一只克隆羊“多利”诞生以来,21年间,各国科学家利用体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物,但一直没有跨越与人类最相近的非人灵长类动物的“屏障”。
克隆猴为什么难?它的诞生有什么价值?带着这些疑问,新华社记者在克隆猴的诞生地——中国科学院神经科学研究所非人灵长类平台,第一时间采访了研究团队。
克隆猴有啥价值?
疾病研究、新药测试将大幅提速
经过体检,记者戴上口罩、穿上白大褂,在中科院神经所研究员孙强的带领下,走进克隆猴宝宝的“育婴房”。世界上首只克隆猴“中中”,和她的妹妹“华华”正在恒温箱里嬉戏。姐姐比妹妹年长10天,除了体型大小略有差异,姐妹俩看不出什么区别。
她俩的基因,都来自同一个流产的雌性猕猴胎儿。科研人员提取了这个猕猴胎儿的体细胞(非生殖细胞),通过技术手段将其细胞核“植入”若干个“摘除”了细胞核的卵细胞。“中中”是第一个发育成型并顺利诞生的幸运儿。
克隆猴的诞生意味着什么?
中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型
孙强说,利用克隆技术,未来可在一年时间内,培育大批遗传背景相同的模型猴。这既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。
孙强介绍,如果实验对象的遗传背景不同,“实验组”和“对照组”的说服力就不够强。传统医药实验大量采用小鼠,很大程度上是因为鼠类可通过快速近亲繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。但小鼠和人类相差太远,针对小鼠研发的药物在人体检测时大都无效或有副作用。这是目前绝大多数脑疾病研究无法取得突破的一个主要原因。
中科院神经所所长蒲慕明院士说,克隆猴的成功,将为脑疾病、免疫缺陷、肿瘤、代谢等疾病的机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。“这是世界生命科学领域近年来的重大突破。”他说。
克隆猴为什么费劲?
三大难点抬高门槛
从第一只克隆羊到第一只克隆猴,历时21年。其间,各国科学家先后克隆出牛、鼠、猪、猫、狗等多种动物,但对猴子一直无能为力。
2003年,权威学术期刊《科学》曾发表美国匹兹堡大学医学院研究人员的一篇论文,论文称,用现有技术克隆灵长类动物“是行不通的”。
最接近成功的一次实验发生在2010年。美国著名科学家米塔利波夫率领团队成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎发育至81天,以流产告终。
孙强介绍,克隆猴主要有3个难点。难题一,是细胞核不易识别,“去核”难度大。作为受体的卵细胞,必须先把细胞核“摘除”,才能容纳体细胞的细胞核这个“外来户”。但是,猴的卵细胞核去核难度非常大。
孙强团队中,博士后刘真是“去核”的主要操作者。借助显微设备,刘真用一双巧手反复练习,在最短时间内、用最小损耗完成“去核”工作,为后续的克隆工作奠定重要基础。
通过SCNT技术,使用胎儿猴的成纤维细胞培育克隆猴的过程。图片来源:Cell, Liu et al., 2018
A:科学家培养的胎儿猴的成纤维细胞。
B和C:猴子卵细胞中的纺锤体—染色体复合物(箭头位置)被移除。
D:通过激光辐射,在卵子的透明带(箭头位置)上制造一条裂缝。
F:经过灭活仙台病毒(HVJ-E)处理过的成纤维细胞(箭头位置)被注射到卵黄周隙。
G:成纤维细胞与卵细胞的细胞质融合后,在前者的细胞核的作用下,卵子内形成了类似纺锤体的结构。
H:用离子霉素和DMAP(4-二甲氨基吡啶)活化重建卵母细胞。所有活化的胚胎显示单原核(箭头位置)。
I:把Kdm4d-mRNA注入胚胎后,胚胎逐渐发育成囊胚(箭头所指为内细胞团,ICM)
J-L:ICM正常和不正常发育的囊胚的对比图。
难题二,是卵细胞容易提前激活。克隆过程中,体细胞的细胞核进入卵细胞时,需先“唤醒”卵细胞,然后才启动一系列发育“程序”。因此,“唤醒”的时机要求非常精准。但是,使用传统方式,猴的卵细胞很容易被提前“唤醒”,往往导致克隆“程序”无法正常启动。
难题三,是体细胞克隆胚胎的发育效率低。被转移到卵细胞里的细胞核,突然要扮演受精卵的角色,“赶鸭子上架”很不适应,需要科学家采取多种手段“保驾护航”。如果“保驾”不力,绝大多数克隆胚胎都难以正常发育,往往胎死腹中。
经过5年不懈努力,孙强团队成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题。通过DNA指纹鉴定,“中中”和“华华”的核基因组信息与供体体细胞完全一致,证明姐妹俩都是正宗的克隆猴。
克隆猴之后做什么?
不考虑对人类进行相关研究
成果公布后,人们最为关心的一个问题是:既然与人类相近的非人灵长类动物猕猴已经克隆出来,那么是否意味着下一步就可以克隆人了?
中国科学院院士、中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明谈及这一问题特意提高了音量:“这是公众高度关切的,我可以明确地表示,我们做这项工作的目的,不是为了克隆人,而是为提高人类健康、研究脑科学基本问题服务的。”
他说,如今体细胞克隆猴技术的突破,意味着“克隆人的技术障碍已经去除”,也就是说原则上、技术上可行,但他们科研人员并不会考虑对人类进行相关克隆研究,后续也没有克隆人的计划。
“研究相关问题,并没有必要进行克隆人的研究,而且社会的伦理道德也不允许克隆人”,蒲慕明说。
在他看来,任何科学发现都是双刃剑,既有可能带来巨大的进步,也有可能造成一系列危机,核能、基因编辑都是典型的例子。至于生命科学的伦理问题,不仅仅是科学家需要注意的,更需要政府部门以及整个社会大众共同参与,通过立规、立法等方式,来约束人们的行为,做出正确的决策。
蒲慕明还补充道,“对新技术,我们要重视,但不要害怕”。
按照他的说法,这次克隆猴研究的突破,还有望让一些伦理争议得到某种程度的“化解”。
目前,我国每年出口猕猴数万只,主要用于科学研究、药物筛选。蒲慕明说,这样的事情在伦理问题上存有争议,如今有了体细胞克隆猴技术,科研人员就可以使用体细胞在体外有效地做基因编辑,产生基因型完全相同的大批胚胎,研制大批遗传背景相同的模型猴。
蒲慕明说,科研人员只需要使用很少数量的克隆猴,就有可能完成很有效的药物筛选。
他还透露,这次实验严格遵循了美国国立卫生研究院国际动物研究指导条例,“我们清晰地意识到,涉及非人灵长类动物的研究,科学家应需严格地遵循当地的伦理准则”。
晶报综合 新华社、中青报
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