當克隆遇到基因編輯 批量「定製」動物的大門打開了

在中關村科技園區昌平園的北京希諾谷生物科技有限公司的繁育實驗室，一隻黑白黃相間的小狗正吮吸著「母親」的乳汁。不過，生下它的是代孕媽媽——一隻普通的比格犬；它的供體細胞則來自世界首例人類基因編輯疾病模型犬「蘋果」。 這條名叫「龍龍」的小狗是我國首例完全自主培育的體細胞克隆犬，更是世界首例基因編輯克隆犬。

（原標題：當克隆遇到基因編輯 批量「定製」動物的大門打開了）

本報記者 陳磊

世界首例基因編輯克隆犬「龍龍」出生第28天，它是世界首例基因編輯疾病模型犬「蘋果」的克隆犬。

世界首例基因編輯動脈粥樣硬化疾病模型犬「蘋果」。

剛剛出生的「龍龍」。

科研人員在實驗室進行犬體細胞核移植實驗。本報記者 洪星攝

「龍龍」正在吮吸「代孕狗媽媽」的乳汁。本報記者 洪星攝

「蘋果」因敲除了APOE基因，產生動脈粥樣硬化的疾病表型。本報記者 洪星攝

聽了是不是很暈？通俗地說，就是人們對狗敲入或敲除某個基因，對它「功能定製」；然後以其為模本進行複製或「批量」生產，即克隆。這在我國甚至世界還是頭一次。最近，第二隻代孕犬又生了兩隻「蘋果」的克隆犬，並經過DNA同一性鑒定。

「這標誌著我國成為繼韓國之後，第二個獨立掌握犬體細胞克隆技術的國家。」 中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院賴良學研究員告訴科技日報記者，基因編輯技術對動物性狀干預，克服了克隆動物本身帶來的生理缺陷，並按照人類意願向更好更健康的方向發展。

通過「基因編輯+克隆」技術，狗可以根據需要變得嗅覺更靈敏、肌肉更發達或者罹患某種疾病。按照理論，「定製」動物就可以實現「批量」複製。

基因編輯，神奇的剪刀

這是一個奇妙的故事。先從「龍龍」的供體「蘋果」說起。「蘋果」是一隻比格公犬，出生於2016年12月29日，20天後，另外一隻比格犬「葫蘆」也順利出生了。經過近半年的觀察與檢測，這兩隻幼犬都表現出一些動脈粥樣硬化的典型癥狀，如脂類代謝發生紊亂、高血脂等，這正是研究人員希望看到的。「蘋果」就此成為世界首例動脈粥樣硬化疾病模型犬。

動脈粥樣硬化是一種老年多發性疾病。在眾多的發病因素中，有個叫做APOE的關鍵基因，對脂質的運輸和代謝發揮主要作用。如果敲除犬的APOE基因，可使其血漿膽固醇升高，誘發粥樣硬化病變。「蘋果」得名也是緣於這個基因的讀音。「蘋果」和「葫蘆」就是被敲除了這個基因。作為一種疾病模型動物，它倆可以被人類用來研究動脈粥樣硬化疾病發生機理以及驗證新葯療效。

那麼，如何讓功能基因想要就要、想沒就沒呢？研究人員利用的是最近生物學上「紅得發紫」的第三代最新基因編輯技術CRISPR/Cas9，它具有構建簡單方便、基因打靶效率更高等特點。目前世界各國科學家已利用該技術成功培育出基因編輯牛、羊、豬、兔、小鼠、大鼠等動物以及人類胚胎。

在狗狗身上打主意，實現基因敲除，並非首次。2015年，賴良學取得世界首例基因打靶犬，通過敲除犬肌肉生長抑制素基因，讓其比普通犬更加肌肉發達。其中一條狗也因此得名「大力神」。

該項科研成果為基因編輯犬的製備開闢了新方法。隨後，希諾谷公司科研團隊在賴良學帶領下利用該技術，敲除犬APOE基因，首次將其應用於人類遺傳疾病犬模型的培育，並取得成功。

好多動物被克隆，為什麼狗剩下了

有了「蘋果」後，研究人員就開始對它進行體細胞克隆。因為體細胞克隆技術能一次性培育出一批遺傳背景一致、年齡相近的實驗犬，便於更有效地篩選出療效顯著的新葯，於是就有了「龍龍」。

其實，克隆並不是新鮮事。1996年第一隻體細胞克隆綿羊「多莉」誕生後，小鼠、牛、山羊、豬、貓、兔、騾、馬、大鼠等多種哺乳動物的體細胞克隆相繼獲得成功。但克隆犬卻遲遲沒做出來，因為犬被科學界普遍認為是最難克隆的動物之一。

「在模式動物中，犬比豬的應用歷史更長，但由於犬克隆技術不成熟，犬的疾病模型工作也一直推展不開。」賴良學介紹，犬克隆難是因為犬卵母細胞質量較差，犬克隆胚製備技術難度大；犬發情持續時間長，因而克隆胚與代孕母的生殖周期難以同步化等。這都成為犬體細胞克隆的瓶頸，制約了該技術的應用。

體細胞克隆犬直到2005年才由韓國科學家黃禹錫成功製備。黃禹錫？對，沒錯，就是那個因幹細胞造假跌下神壇的學術大牛，但他在克隆犬方面的貢獻還是有目共睹的。他開發的克隆犬「獨門絕技」讓韓國足足「笑傲世界江湖」十幾年。

但這個壟斷終於被中國人打破了！希諾谷公司相繼攻克了犬體細胞系建立、卵母細胞供體犬的發情鑒定、成熟卵母細胞的獲取、體細胞核移植、胚胎融合激活及胚胎移植等技術難題，建立了具有自主知識產權的犬體細胞克隆技術平台。「我們通過優化體細胞克隆技術平台，提高了犬克隆胚胎的著床效率。著床效率最高的一次是移植了7枚胚胎，有5枚胚胎成功著床，最終生了2隻健康的克隆犬；而據韓國報道，出生一隻克隆犬，最少要移植12枚胚胎。此外，我國克隆犬目前的懷孕率在50%左右，高於韓國。」 從事此工作的馮沖博士介紹。

對生命科學的理解更深刻

開發基因編輯克隆犬技術有什麼用？在中國農業大學動物醫學院施振聲教授看來，最重要的還是生物學的意義。「它使我們對生命科學特別是克隆技術的理解更加深刻。狗的生殖生理系統與其它哺乳動物有巨大差異，克隆非常難，這次成功說明中國生物技術的飛躍。」

「基因編輯疾病模型犬具有很大優勢，將有助於人類醫藥和遺傳疾病的研究，同時也會促進獸醫學發展。」施振聲說，犬是非常理想和成熟的實驗動物，犬與人類在營養代謝、生理解剖等方面有很多相似點，犬有900種遺傳疾病，其中有400多種與人類遺傳相似。而且狗溫順，易控制、易配合，是葯篩的主要動物之一。

馮沖介紹，傳統的製備犬疾病模型的主要方法是飼餵法、機械損傷法及免疫學方法等，就是在健康動物的基礎上，採用特殊的方法誘導使其出現疾病表型；而對犬基因組進行基因編輯，其疾病癥狀為原發癥狀，表型持續時間長，且具有可遺傳性，通過自然繁殖即可獲得子代疾病模型犬。

「目前，已有一些葯企與我們聯繫，公司預計2017年將獲得自閉症等5至6種疾病模型犬。」希諾谷公司聯合創始人米繼東透露。

公安部南昌警犬基地黨委書記葉俊華認為，基因編輯克隆犬另一個應用領域，就是緝毒犬、搜救犬、軍犬及導盲犬等均有特殊用途的工作犬市場。工作犬以前通過自然繁育，好的品種選育困難，需求大成本高。

而通過基因改造，可以使狗肌肉棒棒噠，嗅覺靈靈的，更聰明抗疲勞，撲咬能力較普通狗更勝一籌等。目前，韓國已經開闢了這一市場。

「犬是人類最主要的伴侶動物，犬的壽命一般只有十幾年，克隆犬可以從某種程度上延續主人對過世寵物犬的感情。」施振聲介紹，在寵物犬克隆方面，韓國和美國已有先例。

在韓國，黃禹錫以各種方式贈送給個人或機構數百隻克隆犬。米繼東對中國克隆寵物犬市場也充滿信心：「韓國克隆犬的價格是10萬美金一隻，我們憑藉穩定的技術體系，再加上商業推廣，達到一定規模後，有望將成本降到一半。」

不過，近幾年，韓國也有企業開始進入中國克隆動物商業市場，中國本土企業能否分庭抗禮，讓人拭目以待。

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