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克隆非人灵长类已经实现,克隆人还会远吗?

2018-01-27 二兔家园

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中国成功培育出世界首个体细胞克隆猴

中科院神经科学研究所研究员孙强团队24日下午在北京宣布,团队经过5年的不懈努力,突破了体细胞克隆猴的世界难题!成功培育出世界首个体细胞克隆猴。这是国际上首次实现非人灵长类动物的体细胞克隆,标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代,实现世界生命科学重大突破!



2017年11月27日,世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生;2017年12月5日,第二个克隆猴“华华”诞生。该项成果于1月25日以封面文章在线发表在生物学顶尖学术期刊《细胞》上。



论文上线后,旋即引起中外媒体热烈追逐,从大众传媒如美国的路透社、美联社、华盛顿邮报、CNN,CBS,NPR,国家地理杂志,英国的BBC、每日电讯、 每日邮报、中国新华社,到科学媒体如Nature, Science, New Scientists等,都第一时间对中中和华华做了刷屏的大篇幅深度报道。



据英国《金融时报》网站1月25日报道,这两只基因相同的长尾猕猴上月诞生于上海,名叫中中和华华,它们是自1996年第一只克隆羊“多利”在苏格兰诞生以来,用同样方法克隆出来的首批灵长类动物。它们的名字寓意“中华”,即中华民族或中国人民。中国科学家成功克隆出两只猴子,向着成为全球领先科学大国的雄心勃勃的目标迈出最新一步。


此前,从来没有一项中国科研成果能够如此地刷屏外媒。为什么克隆猕猴能引起如此大的轰动呢?


非人灵长类动物体细胞克隆,难在哪?

克隆技术此前的难点在于:自1997年“多莉羊”体细胞克隆成功后,许多哺乳类动物的体细胞克隆也相继成功,但与人类相近的灵长类动物猕猴的体细胞克隆一直是没有解决的难题。


英国《金融时报》网站1月25日的报道也同样指出,虽然被称为“体细胞核移植”(SCNT)的克隆方法用于羊、牛和鼠等哺乳动物已近乎寻常,但在灵长类动物身上极难应用,以前克隆猴子的尝试往往只能得到无法正常发育的胚胎,或者在出生后很快夭折的动物。


中中”和“华华”并不是世界上第一个被克隆出的灵长类动物。


克隆技术历史回顾



1997年克隆羊“多莉”的诞生,既引起了科学家群体的广泛关注,又成为街谈巷议的话题。多利羊是第一个以成体动物细胞进行复制而产生的克隆动物,意味着无需精子这类生殖细胞,运用已经分化的体细胞也能够产生和原细胞基因完全相同的子代。

1999年,俄勒冈国立灵长类研究中心Gerald Schatten教授成功地用胚胎分裂的方式克隆出一只恒河猴,但由于并未运用体细胞核移植技术,所以并未引起广泛关注。而且, 该克隆技术比较简单,是基于双胞胎自然形成的模式,且一次最多只能产生四个后代。

除此之外,俄勒冈美国国家灵长类中心Shoukhrat Mitalipov教授、匹兹堡大学Calvin Simerly等人也尝试用体细胞核移植技术克隆非人灵长类动物,均未成功。

2017年11月27日,世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生;2017年12月5日,第二个克隆猴“华华”诞生。“中中”和“华华”都是通过体细胞核移植技术(somatic cell nuclear transfer,SCNT)构建获得,它们是自多莉小羊诞生以来,用同样方法克隆出来的动物,而且是首批灵长类动物。

非人灵长类体细胞克隆历史,图片来源:孙强


体细胞克隆的意义



体细胞克隆猴的成功诞生,突破了生命科学研究和人类疾病研究中急需的非人灵长类动物模型制作的关键技术,必将极大促进生命科学基础研究和转化医学发展研究,也必将为解决我国人口健康领域的重大挑战做出重要贡献。



首先我们需要了解什么是“非人灵长类动物”。


非人灵长类动物,指除人以外的所有灵长类动物,在基础研究和生物医药研究领域有重要的地位。相比于大小鼠等啮齿类哺乳动物,非人灵长类与人类有着更多相似的生物学特征,被认为是研究高等认知以及脑疾病的最理想的模式动物。因此,国际科学界很早就对非人灵长类高度重视,并建立了很多非人灵长类研究中心。中国非人灵长类资源非常丰富,全国各地有多个非人灵长类动物饲养繁殖基地。国家对利用非人灵长类开展科学研究也非常重视,于2017年底出台的“中国脑计划”项目中,非人灵长类动物研究就占据非常重要的地位。


“体细胞核移植”技术(SCNT)又是什么呢?


体细胞是一个相对于生殖细胞的概念。它是一类细胞,其遗传信息不会像生殖细胞那样遗传给下一代。“体细胞是执行特殊功能的,比如红细胞是执行运养功能的,免疫细胞是执行免疫防御功能的,它们不具有发育的特性。但有部分体细胞可以在体外进行培养实现无限增殖,可以拿到无数的体细胞。”中国科学院神经科学研究所研究员孙强说。利用这个特点,体细胞克隆技术应运而生。


体细胞克隆技术又可称体细胞核移植技术。首先,需要把动物体细胞分离培养,然后再采用核移植的方法,将卵母细胞去核作为核受体,以体细胞或含少量细胞质的细胞核即核质体作为核供体,将后者移入前者中,构建重组胚,供体核在去核卵母细胞的胞质中重新编程,并启动卵裂,开始胚胎发育过程,妊娠产仔。



体细胞核移植技术成功克隆“多莉”羊



因此,SCNT技术的生物学本质即细胞重编程(cell reprogramming)。终末分化的成熟体细胞,与具有多分化潜能的干细胞相比,其染色质的结构、基因的活性等都有很大不同。在干细胞中,多能相关基因处的染色质结构较松散,有助于这些基因的转录激活。当细胞的分化方向确定,多能相关基因失活,那些维持特定细胞类型的基因转而开启表达。


两种获得具有多向分化潜能的干细胞的技术:(a) 体细胞核移植技术;(b) 诱导性重编程(来源:Nature,2013)


“中中”和“华华”问世的意义


“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。”

——《细胞》杂志主编Emilie Marcus


没有克隆猴,就很难建立模拟人类疾病的动物模型。


因此,中科院研究团队成功突破这个生物学前沿的难题,标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代,进一步巩固了中国科学家在即将启动的灵长类全脑介观神经联接图谱国际大科学计划中的主导地位。


体细胞克隆猴的重要性在于能在一年内产生大批遗传背景相同的模型猴。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,然后用核移植方法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。这是制作脑科学研究和人类疾病动物模型的关键技术。


目前,绝大多数脑疾病之所以不能有效治疗,主要原因之一是研发药物通用的小鼠模型和人类相差甚远,研发出的药物在人体检测时大都无效或有副作用。体细胞克隆猴的成功,将推动我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。以我国科学家为主导的灵长类全脑图谱计划的实施和灵长类脑科学的前沿研究,将进一步使我国成为世界脑科学人才的汇聚高地。


谈到此次“中中”“华华”问世的意义,中科院院长白春礼表示,“体细胞克隆猴的成功诞生,突破了生命科学研究和人类疾病研究中急需的非人灵长类动物模型制作的关键技术,必将极大促进生命科学基础研究和转化医学发展研究,也必将为解决我国人口健康领域的重大挑战做出重要贡献。”


中科院神经研究所所长、论文的合作者蒲慕明也认为:“体细胞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,同时也让中国成为世界脑科学人才的汇聚高地。”


该实验的完成者、中国科学院神经科学研究所研究员孙强表示,“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,可以用在大脑疾病、癌症、免疫甚至代谢类疾病研究方面,亦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。


克隆人类还远吗
既然灵长类动物已经实现了体细胞核移植克隆,人类克隆是可能的。


“技术障碍现在被突破了,原则上(这种方法)可以应用于人类,”中科院神经科学研究所所长蒲慕明院士表示。但他补充称:“我们克隆(这些猕猴)以培育用于医学、服务于人类健康的动物模型,我们无意将这种方法应用于人类。


古代神话里孙悟空用自己的毫毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。无敌有偶,1978年美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(中文译名为《复制人》)的书更是以科技为参照,对未来的克隆技术进行畅想:一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中克隆了一个健康的男婴。1996年体细胞克隆羊“多利”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点。


人们不禁疑问:我们会不会跟在羊的后面?这种疑问让所有人惶惑不安。然而,反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求,伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功,总有一天,科学家会用人类的更多细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来。



如今,中国非人灵长类克隆技术的突破再次表明。克隆人已经不是科幻小说里的梦想,而越来越可能是呼之欲出的现实。


由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。美国前总统克林顿说“通过这种技术来复制人类,是危险的,应该被杜绝!”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对进行克隆人的研究,而主张把克隆技术和克隆人区别开来。


科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。如同当年美国首先掌握了原子能技术,虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面,但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲,对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。


“克隆”又可以为人类带来什么呢?克隆之“利”在于:其一,可以让那些得不到孩子而非常痛苦的不育患者有自己的孩子。其二,这样的克隆是只用丈夫妻子自己的精子卵子,这就避免了伦理上和心理上的阴影。此外,克隆还可以挽救濒危动物,保持人群性别的合理平衡,保护少数民族遗传基因。更重要的是,克隆人可被用来研究,以比较和证明环境与遗传对人成长究竟哪一个更重要。


文章来源:人民网 知社学术圈 知识分子

编辑:林瞳瞳






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