世界首个体细胞克隆猴诞生 其目的是为了治病?

2018年01月25日 19:17:56 来源:四川新闻网综合
编辑:蔡晓慧

(科技)(11)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  克隆猴“中中”和“华华”在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室的恒温箱里得到精心照料(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  “孙悟空拔一把毫毛,丢在口中嚼碎,望空喷去,叫一声:‘变!’即变做三二百个小猴”。这一场景出自中国古典名著《西游记》,并通过影视作品深入人心。时隔千年,《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。这是中科院神经科学研究所孙强团队经过5年努力的成果。

  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。”

(科技)(12)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  克隆猴“中中”和“华华”在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室的恒温箱里向外张望(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  克隆猴的诞生意味着什么?

  “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。”孙强说,利用克隆技术,未来可在一年时间内,培育大批遗传背景相同的模型猴。这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。

  孙强介绍,如果实验对象的遗传背景不同,“实验组”和“对照组”的说服力就不够强。传统医药实验大量采用小鼠,很大程度上是因为鼠类可通过快速近亲繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。

  但由于小鼠和人类相差太远,针对小鼠研发的药物在人体检测时大都无效或有副作用。据了解,这是目前绝大多数脑疾病研究无法取得突破的一个主要原因。

(科技)(6)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  中科院神经科学研究所孙强研究员(左)和刘真博士在育婴室查看克隆猴“中中”和“华华”的情况(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  “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。

(科技)(5)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  这是中科院神经科学研究所孙强研究员(左)和刘真博士(1月21日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  克隆猴为什么费劲?三大难点抬高门槛

  自1997年首个体细胞核移植克隆动物“多莉”羊出生以来,利用体细胞克隆技术不仅诞生出包括马、牛、羊、猪和骆驼等在内的大型家畜,还诞生了包括小鼠、大鼠、兔、猫和狗在内的多种实验动物,但与人类相近的灵长类动物(猕猴)的体细胞克隆一直没有解决,成为世界性难题。近20年来,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。一个主要限制性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。同时,用作受体的卵母细胞数量有限,且非人灵长类动物胚胎操作技术尚不完善,也是影响实现非人灵长类动物体细胞克隆的重要因素。

  孙强介绍,克隆猴主要有三个难点。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。

  孙强团队中,博士后刘真是“去核”的主要操作者。借助显微设备,刘真用一双巧手反复练习,在最短时间内、用最小损耗完成“去核”工作,为后续的克隆工作奠定重要基础。

  难题之二,是卵细胞容易提前激活。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,然后才启动一系列发育“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”,往往导致克隆“程序”无法正常启动。

  难题之三,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,“赶鸭子上架”很不适应,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,往往胎死腹中。

(科技)(7)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  在中科院神经科学研究所非人灵长类平台,孙强研究员(后)向兽医了解怀孕母猴的监护情况(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  经过5年不懈努力,孙强团队成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题。通过DNA指纹鉴定,“中中”和“华华”的核基因组信息与供体体细胞完全一致,证明姐妹俩都是正宗的克隆猴。

  揭秘培育体细胞克隆猴的步骤

  《细胞》刊发文章第一作者、中国科学院神经科学研究所非人灵长类研究平台博士后刘真告诉记者,通过“千锤百炼”,他能够在10秒以内从卵母细胞中取出细胞核,然后将体细胞注入去核卵母细胞。

(科技)(8)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  在中科院神经科学研究所非人灵长类平台实验室,刘真博士借助显微设备对卵母细胞进行“去核”操作(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  第二步是“外加刺激”,也就是模拟受精过程;第三步是启动核基因组。“既要让克隆胚胎被顺利激活,还能让其正常发育。”孙强通俗解释说。

  然而他们发现,克隆胚胎发育较差,两个关键数字“囊胚发育率”和“囊胚优质率”均较低。这也是包括美国俄勒冈灵长类研究中心、新加坡国立大学、日本志贺医科大学等科研团队在培育体细胞克隆猴时未能翻过的“坎”。

(科技)(9)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  克隆猴“中中”和“华华”在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室的恒温箱里得到精心照料(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  “我们经历的各种失败就不讲了。”孙强苦笑着说,幸运的是他们最终选定了两个激活条件,特别是在阅读大量文献以后把一种酶注入克隆胚胎。2016年“奇迹”出现了,囊胚发育率从13%提升到45%,囊胚优质率从0跃升到29%。

  研究团队由此马不停蹄地工作,一组数据显示,他们用127个卵母细胞获得109个重构胚胎,胚胎移植79个,移植到21个受体里,有6个受体怀孕,最终出生2个且全部存活。“关键是要看到我们的供体猴数是6只,也就是说成功率超过30%,并且我们还有提升空间。”孙强兴奋地说。

  从拍摄于1月23日的视频来看,“中中”和“华华”表现得很活泼,特别是较早出生的“中中”已经开始磨牙。不过,科学家提醒仅从个例还难以判断这种体细胞克隆的方法对健康产生何种影响。

  无论如何,中国科学家率先攻克与人类相近的非人灵长类动物的体细胞克隆难题。研究团队绘制了一幅图案,画面右上方是“美猴王”孙悟空拔毫毛,轻轻一吹,数只“一模一样”的小猴跃然纸上。

  如今,这支不到20人的科学家团队依然坚守在一个偏僻小岛,尝试用更尖端的方法提高囊胚发育率和优质率。灵长类全脑介观神经联接图谱国际大科学计划即将启动,他们已迫不及待。

(科技)(14)世界生命科学重大突破! 两只克隆猴在中国诞生

  在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室,克隆猴“中中”和“华华”被护士抱在怀里(1月22日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  克隆猴之后做什么?不考虑对人类进行相关研究

  “克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康,但科研人员不考虑对人类进行相关研究。”蒲慕明说。

  科学家认为,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。

  “这也是‘全脑介观神经联接图谱’国际大科学计划的关键技术。”蒲慕明说,我国目前在该领域处于国际领跑地位,将进一步使我国成为世界脑科学人才的汇聚高地。

  中科院院长白春礼表示,除了在基础研究上有重大意义外,此项成果也将推动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,为应对我国人口健康领域的重大挑战做出贡献。

  综合来源:新华网、中国新闻网