动物克隆发展过程（从克隆蛙到克隆猴）

【中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代，实现了在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变】，我来为大家讲解一下关于动物克隆发展过程?跟着小编一起来看一看吧!

动物克隆发展过程

【中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代，实现了在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变】

□付国斌 曹敏

2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所、脑科学与 智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生；12月5日，第二个克隆猴“华华”诞生。该项成果于2018年1月25日作为封面文章在线发表在生物学顶尖学 术期刊《细胞》上。这标志中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代，实现了中国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。

含义日渐丰富的克隆

克隆是指创造出一个与原来生物体拥有一模一样遗传信息的生物体。它原本是指基因的复制，而现在用处广泛，早已超出这个含义。此概念的内涵和外延即便是在生物学界也不尽相同，克隆在分子生物学上主要是指DNA的复制，在细胞学上指培养一群同基因组的细胞，在动物学上指获得同基因组的生物个体。

虽然高等动物普遍采用有性生殖，但克隆是否在高等生物中自然存在呢？答案是肯定的，例如同卵双胞胎，源自同一个受精卵的分裂，具有同样的基因组。这也是人工克隆动物的一个思路，将早期胚胎分为多个小的胚胎，然后再分别发育成多个个体。这种方式建立在早期胚胎细胞的可塑性（Plasticity）上，此时细胞的命运依然可逆并具有全能性。而后期细胞，特别是已成熟的细胞并不具有这种特性。采用这种方式不仅在技术上困难，更为重要的是因为必须用早期胚胎，所以极大地限制了克隆技术的使用范围。

很多特性必须要等到个体成熟后才能获知，而如果此时再想克隆个体就需要换种思路：采用体细胞核移植（Somaticcell nuclear transfer, 简称SCNT）技术。由于动物个体的很多特征由基因控制，因此只要将基因组所在的细胞核移植到去核的卵母细胞或早期胚胎细胞中，再进一步发育，即可获得和被移植个体同特征的个体。狭义上的动物克隆就是指使用体细胞核移植技术的克隆，目前大多数动物克隆都采用这种方式。

动物克隆的简单历程

得益于20世纪上半叶发育学等学科的发展，1952年，美国科学家罗伯特·布里格斯（RobertBriggs）和托马斯·金（Thomas King）将青蛙受精卵的细胞核移植到卵细胞中并发育出胚胎。这是人类第一次用细胞核移植技术成功发育出胚胎，这次实验成功地进行了104次核移植，培育出35个胚胎，其中27个成长为蝌蚪。这种发育成功率在普通人看来可能很低，但在克隆界算是很高了，简直是高出了天际。

当然，这与实验采用的动物及细胞有关。首先，青蛙体外排卵，卵细胞体积大，非常便于实验操作。其次，细胞核来源于受精卵，本身具有发育成胚胎并长成个体的能力。最后，青蛙受精卵在水中能成长发育，要求比较低。虽然实验看起来采取了特殊的模式，但依然意义非凡。因为即便今日人类依然不清楚细胞核的取出和移植对细胞有怎样的影响，但这次实验成功了，从结果上肯定了技术的可行性，为动物克隆开创了一片天地。

虽然青蛙克隆实验成功了，但人们的好奇心并不会因此而减弱，相反会变得更强，其中最重要的两个疑问是：成熟的体细胞核能否移植并发育，其他动物能否被克隆。

1958年，第一个问题便有了答案。英国牛津大学的科学家约翰·戈登（JohnGurdon）成功地将蝌蚪肠上皮细胞的细胞核移植到青蛙卵细胞里，并发育出胚胎。在肯定了第一个问题后，第二个问题的答案也没有让人们等太久。1963年，中国科学家童第周在世界上第一次成功克隆了亚洲鲤鱼，这次克隆是将一条雄性鲤鱼的细胞核移植到雌性鲤鱼的卵母细胞中。此外，1973年童第周还将亚洲鲤鱼的基因移植到欧洲鲫鱼中，第一次实现了种间克隆。

高等动物羊、鼠和牛的克隆，分别发生在1984年、1986年和1994年，但由于它们都使用胚胎分裂技术，而非使用成熟的体细胞，影响力较小，没有受到很大关注。但很快克隆技术便受到了前所未有的关注，让这个专业词汇从生物学走进了普通公众，甚至走进了科幻电影里。这就是1996年英国科学家基思·坎贝尔（KeithCampbell）和伊恩·威尔穆特（Ian Wilmut）用成熟体细胞成功克隆了一只羊，它的名字叫“多莉”（Dolly）。

多莉一出生便名扬世界，它应该是迄今为止世界上最有名的动物，即便死后知名度依然不减。在经历277次核移植，产生29个胚胎，放入13个代孕母羊后，最后有且只有多莉幸运地出生了。多莉有3个母亲，分别为它提供细胞质、细胞核和子宫。多莉只活了6年多，于2003年去世，共有3次生育，产生6个后代。

科研成果能够在第一时间引起大众关注的并不多，引起大众关注并且有真正重大突破的可能还要再少一个数量级，而多莉绝对算是其中最亮眼的科学事件之一。它不仅第一时间登上了各大新闻版面，还给克隆界注入了迄今为止最为强劲的强心剂。多莉的诞生证明了克隆高等动物的可行性，并且可以正常生活和生育。从此之后，多种高等动物如雨后春笋般被克隆成功。

目前，已被克隆的高等物种有20多种，其中克隆牛和鼠诞生于1997年，和人类相近的猕猴在1999年被科学家利用胚胎分离的方式克隆成功，克隆猪出现于2000年，克隆兔、骡子、鹿和马则在2003年成功，克隆狗、果蝇在2005年诞生，克隆骆驼于2009年在迪拜诞生。

近几年来，随着科学的发展，克隆的应用更加广泛并开始走向商业。2009年，一种已灭绝的庇里牛斯山羊（Pyrenean ibex）被克隆成功，这是人类第一次将已灭绝的物种克隆出来。虽然它仅活了7分钟，但为灭绝动物的再生打开了一扇亮窗。

克隆猴子的诞生

在成功克隆猴之前，中科院研究人员尝试了不同的方法，均告失败，但只有一种方法最终奏效。在克隆猴子的过程中，有四个关键性的节点：胚胎构建、卵细胞激活、核基因启动、着床后发育。如何攻克这四个节点对于研究人员来说也是极大的挑战。研究显示，已分化的猴细胞核对体细胞核移植技术有抗性，因此在细胞核转移后，引入表观遗传调节剂，打开或关闭抑制胚胎发育的基因。

在这项研究中，研究人员设计了两组实验：一组是利用胎儿纤维组织母细胞，作为融合细胞的细胞核来源，这些细胞来自流产幼猴的组织；另一组实验，利用成年猴子的卵丘细胞作为融合细胞的细胞核来源。

两组实验取得了不同的结果：在第一组实验中，21只代孕母猴中的6只成功怀孕，最终生下了2只健康的猴子，它们就是“中中”和“华华”；另一组研究，42只代孕母猴中有22只成功怀孕，最后也有两只猴子出生，可惜的是，它们短暂存活后死亡。

上文提到在1999年已有猕猴被克隆成功，只不过它的诞生是通过胚胎分裂的方法，即胚胎发育到8细胞时，人为地被分为2个4细胞的胚胎，再分别发育。该方法并非使用常规的动物克隆技术——体细胞核移植进行，因此，无论从科学意义还是实用性上，都比较受限。

而此次中科院神经所的工作系通过体细胞核移植技术克隆猴子，难度更大。为建立体细胞核移植技术的流程，快速而精准地从卵细胞中取出细胞核，并促使体细胞与去核的卵母细胞融合，该项研究论文的第一作者刘真博士花了3年时间练习以及优化该流程。最终在表观遗传因子的刺激下，重新激活被抑制的基因，大大提高了胚胎发育的效率和代孕母猴成功怀孕的比例。

克隆猴问世的意义

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。

理想的动物模型是人类探究疾病、进行基础医学试验的重要工具。一直以来，科学家孜孜不倦地追求理想的动物模型，尤其是对灵长类动物模型的构建。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。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。

克隆人距离我们到底还有多远

自从克隆羊多莉诞生之后，最近20年克隆技术的发展越来越快，多种动物相继被克隆成功。而人类同它们并没有本质区别。此时，大众关心的另一个核心问题就是：克隆人距离我们到底还有多远。

克隆技术说起来并不复杂，将细胞核转入到卵母或胚胎细胞质中，然后即可像受精卵一样发育。然而即便已探索了一个多世纪，这其中的基本问题依然很多，例如去核过程对细胞有什么影响、被移植的细胞核在进入胚胎细胞质之后发生了什么、克隆的成功率和这些操作有没有关系、如何让受精卵在体外更好地发育等。这些问题的解决，还需要广大科研人员的努力，而且目前看起来并不会轻松。

人类距离克隆人，也许只有一个玻璃窗的距离，但社会舆论、伦理道德和法律禁止任何人向前踏出这一步。非人灵长类动物克隆研究可接受的操作是什么？不可接受的操作是什么？面对此类问题，我们清晰地意识到，未来在非人灵长类动物的研究中，科学家还应严格地遵循伦理准则。

（作者单位为山东大学附属省立医院）

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