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世界首个体细胞克隆猴在中国诞生
作者: 日期:2018-02-01

 

 

  用一把毫毛,变出千百个一模一样的猴子——《西游记》里的神话正在成为现实。克隆猴“中中”和她的妹妹“华华”在中国诞生近两个月!北京时间1月25日,它们的“故事”登上国际权威学术期刊《细胞》封面,这意味着中国科学家成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题。

  在中国科学院神经科学研究所非人灵长类平台,记者见到克隆猴“中中”和“华华”正在恒温箱里嬉戏。姐姐比妹妹大10天,除了个头略有差异,“姐妹”俩几无分别。

  “姐妹”俩的基因,来自同一个流产的雌性猕猴胎儿。科研人员提取了这个猕猴胎儿的部分体细胞,将其细胞核“植入”若干个“摘除”了细胞核的卵细胞,结果产生了基因完全相同的后代,这个过程也就是克隆。

  “这是许多专家认为不可能实现的重大技术突破。”国际细胞治疗学会主席约翰·拉斯科这样点评中国科学家的成果,“利用聪明的化学方法和操作技巧,攻克了多年来导致克隆猴失败的障碍。”

  自1996年第一只克隆羊“多利”诞生以来,20多年间,各国科学家利用体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物,但一直没有克服与人类最相近的非人灵长类动物克隆的难题。科学家曾普遍认为现有技术无法克隆灵长类动物。

  中科院神经科学研究所孙强团队经过5年努力,成功突破了世界生物学前沿的这个难题。利用该技术,科研团队未来可在一年时间内,培育出大批基因编辑和遗传背景相同的模型猴。

  “这是世界生命科学领域近年来的重大突破。”中科院神经所所长蒲慕明院士说,克隆猴的成功,将为阿尔茨海默症、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。

  孙强说,这意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型,既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。

  克隆猴为何这么难?

  自从1997年“多莉羊”体细胞克隆成功后,人类就打开了一扇新的窗户。

  20年间,许多哺乳类动物的体细胞克隆相继获得成功,不仅诞生出马、牛、羊、猪和骆驼等大型家畜,还诞生了小鼠、大鼠、兔、猫等多种实验动物。

  然而,与人类最为相近的非人灵长类动物的体细胞克隆,却一直没有得到解决,成为世界性难题。美国、中国、德国、日本、新加坡和韩国等多家科研机构在此方面进行不断探索和尝试,但始终未能成功。以至于2003年的时候,《科学》杂志发文认为,灵长类不可能被克隆。

  “一个主要的限制因素,是供体细胞核在受体卵母细胞中的不完全重编程,导致胚胎发育率低。”文章通讯作者、中科院神经科学研究所非人灵长类研究平台主任孙强说,“另外,非人灵长类动物胚胎的操作技术不完善,这些都影响了实验的成功。”

  克隆猴子主要三个难点:去核难,目标移植卵细胞激活难,克隆胚胎发育难。这三个难点,对应克隆猴技术的三个主要技术阶段。克隆的本质,就是把待克隆猴子的体细胞核提取出来,移植到代孕猴子的卵细胞中,替代卵细胞自己的细胞核,然后让这个卵细胞发育成胚胎,再由这个代孕的猴子分娩出来。

  胚胎操作的一个必要步骤是给卵母细胞去核。但与其他动物不同的是,猴子的卵母细胞不透明,因此去核操作非常困难。

  科研人员想出了使用偏振光的方式来给细胞“打光”,但为了尽可能减少对细胞的影响,操作必须在极短时间内完成。

  为此,文章第一作者、中科院神经科学研究所非人灵长类研究平台博士后刘真花了大量的时间,去训练这项技术,最终实现了在10秒内精准完成体细胞核移植的显微操作。

  同时,科研人员不断尝试各种实验方法,通过表观遗传修饰促进体细胞核重编程,显著提高了体细胞克隆胚胎的囊胚质量和代孕猴的怀孕率。

  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非人灵长类平台诞生; 12月5日,“中中”的妹妹“华华”也顺利诞生。

 

  真正有用的动物模型

  体细胞克隆猴是在中科院战略性先导科技专项“脑功能联结图谱与类脑智能研究”的支持下,完全由中科院团队独立完成的国际重大突破。

  “这个成果真正实现了生命科学领域的弯道超车,意义重大。”中科院院长白春礼评价称,该成果标志着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,实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。

  体细胞克隆猴的成功,为动物模型家族再添“新成员”。

  当前,药物研发通用的动物模型是小鼠。但小鼠与人类相差甚远,药物研发人员在小鼠模型上花费了巨大资源,但筛选到的候选药物用在病人身上,却大都无效,或有不可接受的副作用,这使得诸如阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病等不能得到有效治疗。

  这让非人灵长类动物模型成为生命科学研究和人类疾病研究的急需。

  因此,除了基础研究上的重大意义外,利用体细胞克隆技术制作脑疾病模型猴,为人类社会面临的重大脑疾病的机理研究、干预、诊治带来了前所未有的光明前景。

  “这项成果使猕猴有望成为真正有用的动物模型。”中科院院士、美国科学院院士、中科院神经科学研究所所长、脑智卓越中心主任蒲慕明说。

  白春礼也相信,体细胞克隆猴的成功,以及未来基于体细胞克隆猴的疾病模型的创建,将有效缩短药物研发周期,提高药物研发成功率,使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,有力推动我国新药创制与研发,助力“健康中国2030”目标实现。

  伦理问题?不存在的!

  两只小猴子目前正在实验室里健康活泼地生活着,但人们的疑问也随之而来:克隆猴出来了,克隆人还会远吗?

  对于这个公众高度关切的问题,蒲慕明明确表示,中科院做这项工作的目的,不是为了克隆人,而是为了提高人类健康、研究脑科学基本问题服务的。

  相反,这项工作还可能使一些伦理争议得到化解。

  目前,中国每年出口数万只猕猴,主要用于药物筛选。在蒲慕明看来,这么大批量的动物实验,在伦理方面是有问题的。“我们做这项工作,就是要解决这一伦理问题。”

  有了体细胞克隆猴技术,人们就能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,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。

  也就是说,中科院神经科学研究所的这项技术,让人们在一年内就能制备大批遗传背景相同的模型猴,大大减少了个体差异对实验的干扰。这样,只要使用很少数量的克隆猴,就能够完成很有效的筛选。

  “任何科学发现都是双刃剑,既有可能带来巨大的进步,也有可能造成一系列危机,核能、基因编辑都是典型的例子。”在蒲慕明看来,生命科学的伦理问题不仅仅是科学家需要注意的,更需要政府部门以及整个社会大众共同参与,通过立规、立法等方式,来约束人们的行为,做出正确的决策。

  “对新技术,我们要重视,但不要害怕。”他最后补充说。

 

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