《新西部雜誌》張湧:克隆羊之父的「牛」事業

《新西部雜誌》　2016年5月28日　　

　　去年，西北農林科技大學農業部動物生物技術重點實驗室，研究出了一系列具有抗病性能的轉基因牛。這是張湧及其團隊繼克隆羊之後取得的新成果。

　　西北農林科技大學科研樓最北邊的二樓，整層都是動物醫學院的實驗室。其中，農業部動物生物技術重點實驗室就設在這裡。此前，這裡曾是農業部動物生殖生理和胚胎工程重點開放實驗室。

　　實驗室主任張湧生病在西安住院，不便於接受採訪。張湧的弟子權富生教授向記者詳細介紹了近些年實驗室的研究進展及其成果。

權富生副教授向記者介紹科研成果

　　今年1月23日，張湧及其團隊研究的克隆羊陽陽在過了15歲生日後去世，被做成標本永遠安置於克隆羊基地。「母羊的壽命一般是8到10歲，陽陽已算很高壽的了，因為身份特殊，得到了特殊照顧。」權富生說。

　　陽陽的特殊，在於她不僅是中國活下來的首例體細胞克隆山羊，在世界上也是第一例。

　　上篇　克隆羊及其應用 

　　2000年6月22日晚間，西北農林科技大學克隆羊基地，一隻白山羊誕下了一隻青灰色的山羊。張湧親自替她取名為「陽陽」，希望她能健康成長。

　　「山羊一般是白色的，青山羊的顏色是灰青色，為了更直觀，所以用了青山羊。」權富生解釋選擇克隆青山羊的箇中緣由。

　　陽陽並不是基地誕下的首例體細胞克隆山羊，卻是中國、乃至世界活下來的首例，且活成了羊界的壽星佬。

　　在陽陽出生六天前，基地迎來了第一隻克隆山羊的出世。張湧為其取名為「元元」，意即「第一」。不幸的是，三十六小時之後，元元因「肺部發育不全」，加之天氣太熱等原因而死亡。面對逝去的元元，張湧的心如箭穿般地痛。

　　1956年3月，張湧出生於內蒙古邊陲的和林格爾縣。1981年，他從內蒙古農牧學院獸醫系畢業留校任助教。1984年考進西農大讀研，接著又讀了博士。

　　「張湧教授天賦高，聰明刻苦。」權富生介紹說，「29歲就已經是教授了。」

　　西農大的動物胚胎工程研究始於上世紀70年代，當時，中國家畜產科學開拓者之一的王建辰教授，亦即張湧的博士生導師，敏銳地意識到胚胎移植技術的廣闊發展前景，帶領一批研究人員開始進行胚胎移植試驗。1980年，兩隻鮮胚胎移植山羊在這所學校誕生。1984年，西農大建立了山羊胚胎工程實驗室。

　　張湧一直專注於哺乳動物培育生物工程的理論及技術研究。讀碩士期間，他負責完成的「小鼠胚胎分割方法及同卵雙生試驗」被譽為開創我國哺乳動物胚胎分割成功先例；隨後，他負責完成的「山羊胚胎分割及同卵雙生試驗」，被同行專家鑑定為具有國際先進水平的優秀科研成果。

　　胚胎分割對現在的碩士生來說，是一個很簡單的實驗，因為可以使用先進的儀器，但在以前則屬於很前沿的一項研究。最具挑戰性的地方在於，胚胎要手工分割。張湧與此相關的碩士論文獲得了省科技進步一等獎。

　　讀博士期間，張湧主持完成的「小鼠山羊半胚冷凍和凍胚分割試驗」被同行專家鑑定為具有國際領先水平，其博士論文獲陝西省優秀博士論文。「當時還沒有全國優博論文。」權富生說。

1994年，張湧受到胡錦濤接見

　　1990年，張湧成功培育出了世界上首批7頭胚胎克隆山羊；1995年，他利用胚胎核移植—去掉一卵細胞的細胞核，植入另一受精卵的胚胎核，克隆出45隻山羊，形成了當時世界上最大的一群胚胎克隆動物群體。張湧因而被譽為「中國克隆羊之父」。

　　1996年，西農大畜牧系的種羊場專門劃給了張湧作為哺乳動物發育生物工程科研基地。2000年，經國務院批准，該基地正式被命名為「中國克隆動物基地」。 
克隆，「Clone」的音譯，即複製的意思，屬於「無性繁殖」的一種。後代與前代有著完全相同的遺傳特徵。從技術層面講，克隆分為胚胎克隆和體細胞克隆兩個層級。

　　1997年，克隆綿羊「多莉」面世。「多莉」的誕生，打破了教科書上的「從成年動物的體細胞進行克隆是不可能的」這一教條，使世界生物遺傳技術向前跨進了一大步。

　　這對張湧來說是一個巨大的刺激。他利用胚胎核移植克隆出山羊後，就開始嘗試用體細胞克隆山羊，但一直沒能成功。

　　1999年末，張湧從一隻山東小青羊耳朵後面取下一塊皮膚，進行單個細胞克隆，待其成熟後將細胞核取出，注入到去核後的卵母細胞中，卵母細胞來自另一隻山羊，經培育形成克隆胚胎，並分別移入兩隻白母山羊的子宮內。

　　2000年6月，隨著元元以及陽陽相繼出生，張湧終於登上世界動物克隆技術的制高點。

　　2001年8月8日，克隆羊陽陽成功誕生了一對龍鳳胎——「歡歡」和「慶慶」，其父親系世界首批胚胎克隆安哥拉山羊，證明體細胞克隆羊、胚胎克隆羊與普通羊一樣具有自然生殖繁衍的功能，這在世界尚屬首例。幾年後，陽陽已是五代同堂了。

　　據權富生介紹，克隆技術在胚胎育種、優良個體方面有不可比擬的優勢。日常生活中，有些羊主要用於產毛，有的羊是產肉的，有些羊主要是產奶的。應用克隆技術可以把兩種或三種羊的優點集於一種羊身上，克隆出肉好吃、產奶多、又能產毛的羊。

　　「中國克隆動物基地克隆出不羶的種羊，用以繁殖不羶的體重超過500公斤的肉羊；還克隆出日產奶是其它奶羊幾倍、甚至十幾倍的奶羊。最為神奇的是，該基地在培育高產奶山羊的同時，創造性地在山羊的胚胎中植入人乳基因，繁殖出了能產『人奶』的山羊。」權富生說。

　　張湧和他的同事們圍繞兩個世界級「羊」難題開展工作：一是讓更多的克隆羊寶寶誕生，提高克隆動物的成功率；二是讓克隆羊「身價」更高，生產出有重要經濟、營養、醫療價值的轉基因克隆羊。

　　下篇　挑戰轉基因牛 

　　2015年3月，張湧帶領的課題組成功培育出抗結核病的轉基因牛，其牛奶並不含轉基因成分。

　　牛結核病是一種慢性傳染病，在世界範圍內廣泛傳播，尤其在亞洲、非洲不發達地區，目前還沒有辦法有效地控制和消除。公開資料顯示，由牛結核分枝桿菌引起的結核病，還是一種人畜共患病，可由動物傳播給人，並在人類之間傳播，對公共衛生也產生嚴重威脅。

　　相關論文已發表在知名學術期刊PNAS（《美國科學院院刊》）上，論文題目為《TALEN介導插入sp110基因能增加牛對結核病的抗性》。TALEN是進行基因改造的方法之一，能精確地對目標基因進行缺失、插入等突變。與其他方法比，其特點是精確性。

　　論文稱，該研究將有助於控制和預防牛結核病，研究中建立的方法為其他抗病動物的育種工作提供了前瞻性探索。這是TALEN技術首次應用於牛基因組的改造。

　　2004年2月6日凌晨，張湧一直守候在羊圈旁，直到第四代體細胞克隆山羊出生，並為之取名「笑笑」。離開基地不久，張湧便病倒了，被確診為冠心病、大面積心肌梗死。

　　「治療期間使用了進口溶栓藥，很貴，一針幾十萬，是從一種牛的奶裡提取的溶血蛋白。」權富生說：「病癒後的張湧教授，對牛有了濃厚的研究興趣。」 
克隆牛項目是從2006年起步的。

　　第一個研究項目是克隆培育牛奶含溶血蛋白的牛，但沒進入生產階段。接著克隆一種肉牛，這種肉牛的肉很貴，在香港一公斤100美元，目前克隆牛基地有400多頭。

　　2009年11月25日，張湧培育的世界第一例轉人防禦素基因的克隆奶牛通過剖腹產降生，其牛奶含有人的防禦素。據介紹，實驗室將400枚轉基因胚胎移植到200頭黃牛受體，六個月後監測妊娠受體30頭，現獲17頭轉人防禦素基因的克隆牛，3頭轉人溶菌黴素基因克隆牛。這項技術的應用前景是，奶牛的奶裡含有能將細菌溶解的物質，這樣牛就不會得乳腺炎，可大大減少抗菌素的使用。

　　轉基因抗病牛的整個培育過程，可以簡單地歸結成三個部分：首先對細胞進行基因改造，在實驗室取一個牛的細胞，將外源抗病基因轉到細胞裡；其次，待帶有此基因的細胞發育後，進行分割，將單個細胞放在取了核的卵細胞裡；最後，將卵細胞移植到黃牛受體子宮裡發育成個體。

　　抗口蹄疫轉基因克隆牛，是實驗室的另一項研究成果，目前只處於育種材料階段。

　　「之所以用黃牛做受體，是因為黃牛比奶牛便宜，可以降低實驗成本。」權富生解釋道。

張湧研究團隊在實驗室

　　截至目前，實驗室做的都是一種技術研究。轉基因牛都還沒進入實際應用中，牛奶、牛肉以及牛的排洩物的環境安全等一系列問題處於中試階段。「將轉基因牛的奶、肉給實驗鼠吃，進行對比實驗，觀察老鼠生長的情況，觀察器官、血液變化，如果沒發現變化，說明沒有不利影響，是安全的。實驗動物除了老鼠，還有豬、羊等大型動物。」權富生介紹說，「現在轉基因動物都處於安全隔離階段，即將牛圈在一個地方，不和外界接觸。等確定測試安全之後，才會和非轉基因牛混在一起養，進入環境釋放階段。」

　　2015年1月25日，由陝西省科技廳組織河南農業大學張改平院士等全國9名同行專家對張湧主持完成的「牛羊基因定點精確編輯技術研究與應用」項目進行成果鑑定，專家們認為該研究成果達到國際領先水平，對推動抗病基因工程育種和乳腺生物反應器技術的發展，提升我國牛羊業種質創新水平具有重大意義，具有廣闊應用前景。

　　今年4月，西農大進行的一場「與身邊的科學家面對面」活動中，張湧針對學生們關心的轉基因的安全性進行了科普。

張湧在做學術報告

　　「西藥治病具有針對性，成分、分子結構以及副作用都明明白白地標註；中藥的成分不是很清楚，副作用也不詳，稀裡糊塗喝一碗藥，也說不清會有什麼副作用。而我們就認為西藥不好，西藥有副作用，中藥好，中藥沒有副作用。」張湧一番關於什麼是安全的比喻，惹得聽講座的同學哈哈大笑。

　　轉基因是否安全，可從三方面考量：轉入的基因是否安全、轉入的方法是否安全以及安全評價結果。在張湧看來，生物進化依靠於基因的突變和重組，這種變異具有發生頻率低，變異不定向的特點。而轉基因的本質也是一種變異，是人工引入的突變，形成的突變明明白白，可以為人類造福。

　　「轉基因是從源頭解決生物的問題。」張湧最後總結道。

　　原文連結：http://xxb.newwestchina.com/xxb/20160528/index.htm

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