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重磅!世界上首例體細胞克隆猴在中國誕生

克隆羊多莉(Dolly)誕生於1996年7月5日,1997年首次向公眾披露。它被美國《科學》雜誌評為1997年世界十大科技進步的第一項,也是當年最引人注目的國際新聞之一。在培育多莉羊的過程中,科學家們採用體細胞克隆技術,這種技術也稱作體細胞核移植(somatic cell nuclear transfer, SCNT)。SCNT是動物細胞工程技術的一種常用技術手段,涉及將供者體細胞核移入去核的卵母細胞中,使後者不經過精子穿透等有性過程(即無性繁殖)就可被激活、分裂並發育為新的胚胎,這個胚胎最終發育為動物個體。

繼克隆羊多莉出現後,科學家們先後克隆出狗、豬、貓和牛等20多種其他的動物物種。克隆,這個以前僅在科學研究領域出現的術語變得廣為人知。但是在此之前,人們還不能夠克隆出活的靈長類動物。

如今,在一項新的研究中,來自中國上海的研究人員在世界上率先利用一種經過改進的SCNT技術克隆出第一批非人靈長類動物---食蟹猴(Macaca fascicularis)。他們希望利用這種改進的技術培育出遺傳上相同的靈長類動物群體,以便提供更好的癌症等人類疾病的動物模型。這種技術也可能與CRISPR-Cas9等基因編輯工具組合使用,以便培育出經過基因改造的帕金森病等人類疾病的靈長類動物大腦模型。相關研究結果於2018年1月24日在線發表在Cell期刊上,論文標題為「Cloning of Macaque Monkeys by Somatic Cell Nuclear Transfer」。

重磅!世界上首例體細胞克隆猴在中國誕生

被稱作「中中」的克隆猴。圖片來自Qiang Sun和Mu-ming Poo, CAS。

在中科院上海神經科學研究所研究腦部疾病的神經科學家熊志奇(Xiong Zhi-Qi)說:「這篇論文確實標誌著生物醫學研究新時代的開始。他沒有參與這個克隆項目。

但是,這一成就也可能引起科學家和公眾對這種技術可能被用來製造克隆人的擔憂。論文共同作者、中科院上海神經科學研究所蒲慕明(Mu-Ming Poo)說:「從技術上來說,克隆人類是沒有障礙的。」但是,蒲所長說,中科院上海神經科學研究所的研究課題組僅對克隆非人類靈長類動物感興趣,「我們想要產生遺傳上相同的猴子。這是我們的唯一目的。」

儘管已多次嘗試過使用這種標準的體細胞克隆技術,但是克隆靈長類動物仍然是非常棘手的。在這項新的研究中,中科院上海神經科學研究所研究員孫強(Sun Qiang)教授、博士後劉真(Liu Zhen)將其他研究團隊開發的幾種技術結合在一起來優化這種體細胞克隆技術。一種技巧就是將當胚胎細胞轉化為特化細胞時DNA發生的化學修飾進行移除。再者,這些研究人員通過使用來自胎兒細胞而不是來自活體後代細胞的DNA而取得更多的成功。

通過使用猴子胎兒細胞,他們創造出109個克隆胚胎,並且將其中的將近四分之三的克隆胚胎植入到21隻代孕猴中。這導致6隻代孕猴懷孕。在出生後,兩隻食蟹猴(Macaca fascicularis)存活下來:如今八周齡的「中中(Zhong Zhong)」和如今六周齡的「華華(Hua Hua)」。蒲所長說,這兩隻食蟹猴目前看起來比較健康。該研究所目前正在等待另外六隻克隆猴子誕生。

美國俄勒岡健康與科學大學克隆專家Shoukhrat Mitalipov(未參與這項克隆研究)說,應該祝賀中國課題組。Mitalipov估計在2000年代,他用了超過15000個猴子卵子。他說,「我知道這是多麼地艱難」。雖然他當時能夠利用克隆的人類和猴子胚胎產生幹細胞系,但他的團隊從未成功地讓懷孕的代孕猴活產。

作為研究人類疾病的模型,克隆動物要比非克隆動物提供了一些顯著的優勢。美國沙克生物研究所計算神經生物學家Terry Sejnowski(未參與這項研究)說,在利用非克隆動物開展的實驗中,很難判斷試驗組和對照組之間的差異是否是由治療或遺傳變異引起的。他說:「通過利用克隆動物開展研究會極大地減少遺傳背景的差異,因此將需要更少的動物。」

帕金森病研究

Sejnowski還說,靈長類動物的大腦是研究人類精神障礙和退行性疾病的最佳模型。蒲所長說,鑒於在大多數國家,靈長類動物研究已在減少,這種克隆猴子的能力可能會讓靈長類動物研究再次興起。他說,當前利用數百隻猴子開展的帕金森病實驗可能僅需10隻克隆猴子就可完成。

中科院上海神經科學研究所神經科學家Chang Hung-Chun也表示,靈長類動物克隆技術將很快與基因編輯工具相結合,以便在靈長類動物的大腦中研究人類遺傳疾病。Chang說,基因編輯已被用於產生猴子胚胎,然而,一些細胞有可能沒有被編輯,從而影響實驗結果。

在克隆時,供者細胞能夠先接受基因編輯,隨後將它們注入到卵子中。蒲所長預計,體內細胞已經過基因編輯的用作研究晝夜節律紊亂和帕金森病的動物模型的克隆猴子將會在未來的一年之內誕生。

受到靈長類動物研究前景的鼓舞,上海市正在為構建一個國際靈長類動物研究中心籌劃重大資金資助,最終消息預計會在未來幾個月內正式公布。該中心將為全球的科學家們培育克隆動物。蒲所長說,「它將是靈長類動物神經生物學領域的CERN(編者註:CERN指的是歐洲核子研究組織,是世界上最大型的粒子物理學實驗室)。」他說,製藥公司已迫切希望利用克隆猴子測試藥物。

雖然大多數生殖生物學家由於倫理考慮不太可能考慮利用這種技術來克隆人類,但是Mitalipov擔心,私人診所可能會有這樣的企圖。

中國制定了禁止生殖性克隆(reproductive cloning)的指導方針,但還沒有針對此制定出嚴格的法律。其他一些國家,特別是美國,根本沒有禁止生殖性克隆。蒲所長說:「如今,僅監管機構能夠加以阻止。社會必須更加重視這一點。」(生物谷 Bioon.com)

參考資料:

1.First monkeys cloned with technique that made Dolly the sheep

2.First monkeys cloned by process that made Dolly the sheep

3.Meet Zhong Zhong and Hua Hua, the first monkey clones produced by method that made Dolly

4.Zhen Liu, Yijun Cai, Yan Wang, Yanhong Nie, Chenchen Zhang, Yuting Xu, Xiaotong Zhang, Yong Lu, Zhanyang Wang, Muming Poo, Qiang Sun. Cloning of Macaque Monkeys by Somatic Cell Nuclear Transfer. Cell, Published online: 24 January 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.01.020

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