中國科學家再登高峰,體細胞克隆猴誕生,生命科學史的重大突破

2020-12-05 東原煮酒

靈長類動物(獼猴)的體細胞克隆,一直是世界難題,體細胞是一個相對於生殖細胞的概念。它是一類細胞,其遺傳信息不會像生殖細胞那樣遺傳給下一代。《西遊記》中孫悟空拔一根毫毛只需輕輕吹一口氣,就可以變出千千萬萬個小猴子,但是在現實科學界中這種技術實現起來就不是那麼容易了。

還記得小學有一篇課文嗎?講的就是咱們中國的生物學家童第周先生。1930年(中華民國十九年),童第周乘火車從滿洲裡經前蘇聯到比利時比京大學(今布魯塞爾大學)留學。在比利時首都布魯塞爾大學,童第周的留學生活十分清苦,瘦小的他沉默地在生物學的天地裡拼搏進擊著。那段時間,他的導師達克教授正在做青蛙卵子試驗,需要把卵子外面的一層薄膜剝掉。在顯微鏡下,達克教授和助手們怎麼也去不掉那層膜。童第周到顯微鏡下拿針把卵膜刺一下,卵癟下去了,一下就剝開了。達克教授對這個學生所表現出的生物學天份感到欣喜萬分。

生物學家童第周

經過半個多世紀的發展,克隆技術誕生。克隆是英文"clone"或"cloning"的音譯,而英文"clone"則起源於希臘文"Klone",原意是指以幼苗或嫩枝插條,以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物,如扦插和嫁接。譯為「無性繁殖」,克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖,以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的後代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因的個體或種群。1996年7月5日世界上首例克隆生物誕生,它就是以美國鄉村音樂女歌手多利·帕頓(DollyParton)命名的克隆羊多利,多利於1997年首次公開亮相,震動整個世界,美國《科學》雜誌把多利的誕生評為當年世界十大科技進步的第一項。

克隆羊多利

目前,已被克隆的高等物種有20多種,其中克隆牛和鼠誕生於1997年,和人類相近的獼猴在1999年,被科學家利用胚胎分離的方式克隆成功,克隆豬出現於2000年,克隆兔、騾子、鹿和馬則在2003年成功,克隆狗、果蠅在2005年誕生,2009年,克隆駱駝在杜拜誕生。後來由於倫理道德以及技術安全角度,克隆技術逐漸低迷研究變緩。

克隆技術

直到中科院神經科學研究所研究員孫強團隊24日下午在北京宣布,團隊經過5年的不懈努力,突破了體細胞克隆猴的世界難題,成功培育出世界首個體細胞克隆猴。這標誌著中國將率先開啟以獼猴作為實驗動物模型的時代。該項成果於1月25日以封面文章在線發表在生物學頂尖學術期刊《細胞》上。

體細胞克隆猴「中中」(左)與「華華」

2017年11月27日,世界上首個體細胞克隆猴「中中」在中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心的非人靈長類平臺誕生;12月5日,第二個克隆猴「華華」誕生。兩隻克隆猴均為雌性。截至目前,兩隻小猴子的各項身體指標均很正常,發育狀態良好。

那麼,非人靈長類核移植究竟難在哪裡?

「主要難在三個方面。以獼猴為例:一是猴細胞核不易識別,去核難度大;二是猴的卵母細胞容易提前激活。操作稍一不小心,卵母細胞就可能被激活,然後它就會先開始自主卵裂,體細胞就跟不上了,最後導致這個卵無法發育;三是猴的體細胞克隆胚胎發育差,培養囊胚效率低,優質囊胚比例低。」孫強說。

克隆技術

國際細胞治療協會主席、醫學科學家約翰·拉斯科評價說:「來自中國科學院的作者們報導了體細胞核移植和化學重編程產生的克隆獼猴出生了以及頭一個星期的生長情況。相似的技術20年前曾經用來製備多莉羊,但是這一次來自上海的科學家利用聰明的化學方法和操作技巧,攻克了多年來導致克隆猴失敗的障礙。這是許多專家一直認為不可能實現的重大技術突破。」

克隆技術已展示出廣闊的應用前景,概括起來大致有以下四個方面:(1)培育優良畜種和生產實驗動物;(2)生產轉基因動物;(3)生產人胚胎幹細胞用於細胞和組織替代療法;(4)複製瀕危的動物物種,保存和傳播動物物種資源。

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