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Cell里程碑!历时5年,世界首个体细胞克隆猴在中国诞生

2018/01/25 来源:生物探索
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导读
今天,《Cell》期刊以封面文章形式发表一项轰动科学界的成果!来自于中国科学院上海神经科学研究所的科学家们第一次利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴——“中中”、“华华”。这一里程碑式研究填补了克隆灵长类动物长达20年的空白,是中国科学家投入5年心血、克服重重难关后的结晶。


克隆猴“中中”和“华华”(图片来源:中科院神经科学研究所)

本文综合自新华网、科学网、央视新闻。

2017年11月27日,中国科学院神经科学研究所非人灵长类平台迎来一个“大惊喜”:世界首例体细胞克隆猴“中中”顺利诞生,一周后,(12月5日)第二只克隆猴“华华”也成功出世。2018年1月24日上午,中国科学院和Cell杂志在北京举办中外新闻发布会,向世界宣布了这一好消息。

这一成果让人兴奋,是全世界科学家花了二十年时间才达到的技术里程碑,它有望革新动物研究,助力治疗人类疾病新方法的研发。”Cell出版社首席执行官、期刊主编Emilie Marcus对此给出高评价。


新闻发布会(图片来源:央视新闻)

中中、华华诞生历程

让这两只珍贵猕猴诞生的关键技术是体细胞克隆;简单而言,就是将一个成年细胞的包含DNA的核植入卵细胞(已去核)中,将DNA重编程到胚胎状态。

中科院神经所孙强研究员率领以博士后刘真为主的团队以一个流产的雌性猕猴胎儿为材料,提取其中体细胞(非生殖细胞)的核,借助显微注射技术将细胞核注入卵细胞中。由这一重组卵细胞发育而来的猕猴,具备有与细胞核供体相同的遗传特征。所以,“中中”、“华华”除个头略有差异之外,长相几乎一模一样。

克隆猴为什么费劲?三大难点抬高门槛

1997年,利用该技术诞生的第一只哺乳动物是我们熟悉的“多莉羊”,随后20年间,科学家们利用该技术成功克隆了包括牛、鼠、猪、猫、兔等多个物种。遗憾的是,非人灵长类却一直未能成功。

2003年,权威学术期刊《Science》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,美国俄勒冈灵长类研究中心的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,克隆猴主要有三个难点:难题之一,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。

难题之二,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。

难题之三,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。


这是中科院神经科学研究所孙强研究员(左)和刘真博士(1月21日摄)。新华社记者 金立旺 摄

克隆猴的诞生意味着什么?

孙强表示:“克隆猴的诞生意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型。”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。

现在研究人类疾病经常用鼠的模型,但是通过鼠模型筛选出来的药物,在人体实验的时候大多没有效果,或是有副作用,这是因为鼠跟人毕竟相差太远。灵长类动物,跟人类最为接近,所以通过体细胞克隆技术,在短时间内拥有一批遗传基因完全一样的猴群构建动物模型,可以在神经科学、生殖健康、恶性肿瘤等很多疾病研究中取得新突破,并有望获得比其他动物模型效果更好的治疗方法和药物。 

目前科学研究已经知道很多脑疾病的基因突变基础,比如说老年痴呆,帕金森病,还有很多运动障碍相关的疾病等等,这些都是我国科学家们接下来将要利用体细胞克隆猴展开的工作。

同时,体细胞克隆猴的诞生,将为我国脑科学研究提供国际领先的实验平台,很多困扰人类多年的生命科学问题也将有望得到解答。

伦理问题如何?

在这项突破成果刷屏国内外媒体的同时,伦理问题也成了讨论的焦点。有人担心,灵长类动物作为实验动物模型在全球越来越受到限制,毕竟它们和我们非常相近。如果这个技术被“心术不正的人”所掌握,后果不堪设想。

对于这个公众高度关切的问题,中科院院士、中科院神经科学研究所所长蒲慕明表示,中科院做这项工作的目的是为了提高人类健康、研究脑科学基本问题服务的。这项工作还可能使一些伦理争议得到化解。

目前,中国每年出口数万只猕猴,主要用于药物筛选。在蒲慕明看来,这么大批量的动物实验,在伦理方面是有问题的。“我们做这项工作,就是要解决这一伦理问题。”

有了体细胞克隆猴技术,人们就能使用体细胞在体外有效地做基因编辑,准确地筛选基因型相同的体细胞,产生基因型完全相同的大批胚胎,用母猴载体怀孕出生一批基因编辑和遗传背景相同的猴群。

也就是说,中科院神经科学研究所的这项技术,让人们在一年内就能制备大批遗传背景相同的模型猴,大大减少了个体差异对实验的干扰。这样,只要使用很少数量的克隆猴,就能够完成很有效的筛选。

克隆人离我们究竟有多远?

另一个比较受关注的问题是,克隆猴出来了,克隆人还会远吗?

蒲慕明说:“做克隆猴的目的完全是为了建立动物模式来帮助理解人的大脑,治疗人的各种疾病,不仅没有必要进行克隆人的研究,而社会的伦理道德也不允许克隆人。”

他还强调:“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。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。”

“对新技术,我们要重视,但不要害怕。”他最后补充说。

参加资料:

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