江苏省张家港市大新镇新凯学院 颜士州
2017年11月底,中国科学院向全球公布,世界上第一只体细胞克隆猴“中中”顺利诞生;仅仅一个多星期之后,第二只克隆猴“华华”再次诞生。
自1996年世界上第一只克隆羊诞生以来,仅仅21年间,全球各国科学家相继利用体细胞克隆了很多动物,这些动物都能健康成长。但是,他们以体细胞克隆与人类相近的灵长类动物的努力却一直都归于失败,尽管关于非人灵长类动物的研究一直是科学界关注的课题。以至于一些业内知名科学家曾断言,基于绵羊“多莉”的体细胞克隆技术实现克隆猴是“行不通”的。然而,这条“鸿沟”终于被人类跨越。
什么叫克隆?克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。它通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。
1996年7月5日,世界上第一只克隆羊“多莉”诞生,世界舆论为之哗然。“多莉”的特别之处在于,它的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质吸出去,使其变成空壳,然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞,并将其中的遗传物质注入该卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。经过改造的卵细胞通过分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一只母羊子宫内,随着母羊的成功分娩,“多莉”便来到了世界。
克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究的热潮,随后有关克隆动物的报道接连不断,全球许多国家均克隆出马、牛、羊等一些动物来。2002年10月16日中午,中国第一头利用玻璃化冷冻技术培育出的体细胞克隆牛在山东省梁山县诞生。
从第一只克隆羊到第一只克隆猴,历时21年时间。世界各国科学家先后克隆出牛、鼠、猪、猫、狗等多种动物,但对猴子却一直无能为力。为什么克隆一只猴子这么难?
首先,我们来看看刚刚诞生的两只克隆猴的基因,它们来自同一个流产的雌性猕猴胎儿。科研人员首先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。“中中”是第一个发育成型并顺利诞生的幸运儿。
其实,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著名科学家米塔利波夫率领的团队成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎仅仅发育了81天,便以流产告终。
为什么西方大国在克隆猴的过程中相继失败呢?原来,克隆猴主要有三大难点。
难题之一,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。
难点之二,是卵细胞容易被提前激活。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,然后才能启动一系列的发育“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”,这往往导致克隆“程序”无法正常启动。
难点之三,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,被“赶鸭子上架”很不适应,因此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,常常胎死腹中。
我们知道医学研究往往是以小白鼠为研究对象,但是小白鼠和人类相差甚远,针对小白鼠研发的药物在人体检测中常常得不偿失,甚至产生副作用。这也是目前医学界对人类脑疾病研究无法取得突破的一个主要原因。
因此,猴子是神经科学领域不可多得的实验动物。如果对比其他动物的大脑,你就会发现,放眼自然界只有猴子的大脑能与人类的比肩。
猴子会出现非常类似于人类的脑部疾病,包括孤独症、抑郁症、帕金森病等。因此,我们有望利用基因编辑与克隆技术,帮助科学家迅速制作出相关的猴模型,并借助该模型研究疾病的发病机制,试验新的治疗方法。
曾参与克隆全球首只体细胞克隆动物“多莉”羊、现已退休的英国罗斯林研究所科学家威廉·里奇在一份声明中说,克隆“中中”和“华华”的方法与他们克隆“多莉”的方法“相似”,但有了一些技术细节的“更新”,比如在移除细胞核时借助设备进行定位等,其结果代表着“又一物种被成功克隆”。
克隆猴的诞生将有望开辟基因治疗新境界。在此之前,由于几乎不可能制造出带有遗传病的猴模型,导致基因治疗的概念在动物实验和人体实验之间一直存在着巨大的鸿沟。少数在人体上的尝试也面临着伦理指责。而现在,这一切都将成为过去。由于猴子与人在基因方面非常相近,克隆猴研究对于开发治疗人类疾病的新疗法等将会起到巨大的促进作用。说不定,在未来的医院,维修基因也会像治疗人体器官一样,成为必备的科目。
中国科学家经过不懈的努力,成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题,使得我们有幸见证一个伟大时代的开始,更可以满心期待一个倍加美好的未来。