作者:胡珉琦 来源:中国科学报 发布时间:2013-2-1 8:39:50
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科学家称过低发育效率阻碍哺乳动物克隆

 
距离第一个克隆生命——“多莉”羊诞生已有15年,克隆人一直是伦理学划定的禁区,但与此同时,人们总能不断听到来自科学界的种种关于克隆人将会实现的声音。近日,美国哈佛大学医学院的遗传学家乔治·丘奇表示,自己能够利用克隆技术“复活”早在3.3万年前就已灭绝的尼安德特人。面对人类克隆,你是否也这般乐观。
 
■本报记者 胡珉琦
 
近日,一部改编自大卫·米切尔同名小说的电影《云图》在国内热映,其中一个故事描述了基因改造的克隆人面对被机械化利用的时代的恐惧,这样的警世令影片备受关注。
 
然而,有意思的是,据英国《每日邮报》网站1月20日报道,美国哈佛大学医学院的遗传学家乔治·丘奇发布了一个大胆的想法,他坚信自己能够利用克隆技术“复活”早在3.3万年前就已灭绝的尼安德特人。
 
自第一个克隆生命——“多莉”羊诞生后的十几年间,克隆人一直是伦理学划定的禁区,但与此同时,人们总能不断听到来自科学界的种种关于克隆人可以实现的声音。
 
即使就技术而言,我们对于人类克隆的“念想”真的可以如此乐观吗?
 
异种克隆鲜有成功案例
 
丘奇之所以对自己的想法如此有信心,是因为他表示自己已经迈出了非常关键的一步,那就是从骨骼化石中提取到足够的能够再造尼安德特人这种已灭绝的人类种群的DNA,而且,他相信当前的DNA读写技术进步空前。
 
他在接受采访时说:“目前已经基本完成了尼安德特人遗传代码的破译工作,我们会基于这些代码构造出尼安德特人的DNA,然后将DNA植入到干细胞中。接下来,我们再把含有尼安德特人遗传信息的干细胞植入到人类胚胎细胞中。”
 
不过,让他发愁的是,如何寻找一位富有冒险精神的女性来参与尼安德特人的代孕计划。
 
在丘奇的理论体系中,克隆尼安德特人是可行的,这类似科学家们复原猛犸象的研究计划。
 
此前,日本、韩国、俄罗斯的科学家都试图利用西伯利亚冰封于永久冻土之下发掘出的猛犸象遗骸进行异种克隆,因为他们认为,冻土之下的猛犸象遗骸可能保存所有的遗传信息。曾有日本科学家在对一具猛犸象完整头颅扫描时,发现其脑子里的部分脑干细胞居然还处于活跃状态。
 
尽管如此,主流学界关于消失已久的大型动物能否通过克隆复活一直存在争议。“因为,对于距今上万年的动物遗骸,DNA完整保存的可能性几乎为零。”中科院动物所研究员陈大元认为,这是复原的根本性难题。
 
事实上,至今,科学家也未能幸运地得到猛犸象的完整遗传信息,而这只是异种克隆的第一步。接下去的难题,在于找到合适的相近物种作为移植受体。
 
陈大元解释,不同物种、不同人种之间,移植受体后的蛋白在免疫上容易产生问题。
 
2001年10月,意大利学者洛尹等将欧洲盘羊的颗粒细胞移入普通羊的卵母细胞构建异种重构胚,移植普通羊的子宫后获得一只正常的体细胞克隆欧洲盘羊。但直到现在,异种克隆依然鲜有成功案例。
 
因此,在陈大元看来,且不论伦理,让早在3.3万年前就已灭绝的尼安德特人“复活”的计划恐怕困难重重。
 
重编程异常致克隆胚胎“发育不良”
 
2012年诺贝尔生理学或医学奖得主、英国生物学家约翰·戈登爵士曾在BBC《生命科学》节目上说,他在克隆蛙试验期间曾预言,成功克隆哺乳动物将在50年内实现,这个时限也适用于当前的人类克隆问题。
 
如果说,让消失已久的人种复活更像是一个“幻想”,那么普通人的克隆,从技术来说,究竟有多大的实现可能性?
 
众所周知,到目前为止,世界上已经有十几个物种能够利用体细胞核移植的手段被成功克隆,这其中除了我们所熟知的绵羊和小鼠之外,还包括牛和猪等家畜、作为家庭宠物的猫和狗,以及一些野生动物物种,比如美洲山猫、野狼等。
 
但是,过低的发育效率一直困扰着体细胞核移植技术研究人员。即便是实验体系较为成熟的小鼠体细胞核移植,其发育率通常也仅为1%~2%。大多数的克隆胚胎由于其自身缺陷,在发育的早期即被母体吸收。而且,即使能够成功发育成个体,克隆小鼠也常有不同程度的缺陷,例如:出生后死亡、新生鼠超重、肿瘤发病提高,或免疫系统缺陷等。
 
据了解,体细胞核移植技术发育效率较低的原因,目前学界的主要观点是由于克隆胚胎的“表观遗传”缺陷造成的。
 
所谓的“表观遗传”,是指除了遗传基因之外,其他影响生物体性状的遗传方式。更进一步说,造成克隆胚胎发育缺陷的原因,就是终末分化的体细胞的“遗传记忆”没有在体细胞核移植的过程中被完全擦除所造成的。
 
近年来,有通过改善克隆胚胎的“表观遗传”状态提高体细胞克隆的发育效率的研究,例如,在核移植的过程中添加一种去乙酰化酶抑制剂,改善了克隆胚胎的“表观遗传”状态,就将小鼠体细胞克隆的效率成功地提高到了4%左右。
 
此外,还有一种猜测认为,体细胞细胞核在移植到卵母细胞后形成克隆囊胚的滋养外胚层存在的重编程异常细胞是克隆胚胎发育失败的主要原因。
 
中国科学院上海生命科学研究院生化与细胞研究所研究员李劲松向记者解释,在囊胚中存在两群细胞,一群是可以在体内发育成胎儿的内细胞团细胞,也就是胚胎干细胞(ES细胞),一群则是发育成胎盘等胚外组织的滋养外胚层细胞,连接胎儿和母体的胎盘等组织一旦出现问题,胎儿自然会发育不良。
 
而李劲松团队已经通过实验证明了该说法。他们采用免疫手术法去掉克隆囊胚的滋养外胚层细胞,然后利用四倍体胚胎补偿技术,让正常细胞取代它们,结果发现克隆动物的出生率提高了6倍。
 
“无论使用哪些辅助措施,克隆胚胎发育成个体的效率依然有限。”李劲松说道,“况且,这些技术还只是在小鼠这类实验动物中得到应用,在大型哺乳动物身上尚未展开试验,更不用说用来提高克隆人技术了。”
 
陈大元也坦言,克隆胚胎发育成个体的效率至今还没有突破性进展。
 
克隆胚胎干细胞建系难
 
2005年3月,第59届联合国大会批准通过《联合国关于人类克隆宣言》,敦促各国政府禁止一切形式的人类克隆。在这项争论了4年之久,共有191个国家参加投票的议题,最终以84票赞成、34票反对、37票弃权获得通过。中国、英国、比利时、新加坡、韩国等国家为此投了反对票。
 
“我们国家反对克隆人,但是,并不反对克隆人类用于干细胞治疗,也就是治疗性克隆。”陈大元表示。
 
所谓治疗性克隆,就是用患者高度分化的体细胞移到去核卵母细胞中形成重组胚,形成囊胚后,区别于繁殖性克隆将其移植到受体子宫发育成个体,它是从囊胚中分离内细胞团,内细胞团经过建系过程拿到稳定的ES细胞系,使之定向分化为所需的特定细胞类型,例如神经细胞、血细胞、胰岛细胞等。
 
在生物学上,高度分化的细胞可以逆转成胚胎性的未分化性的细胞,也就是ES细胞,这曾是一个巨大的突破。而胚胎干细胞不但是研究人类发育、了解先天异常及单基因遗传病发病机制的唯一模型细胞,还可通过定向分化诱导,具有再生各种组织器官的功能,其在干细胞治疗领域的价值非同一般。
 
据了解,人的胚胎干细胞系在1998年已经成功分离,目前,通过动物实验已经成功地定向分化成为各类神经细胞、胰岛、表皮、视网膜色素上皮细胞、心肌细胞、肝细胞等等。但是,李劲松告诉记者,定向分化在大型哺乳动物身上实现尚有难度,治疗性克隆距离应用于人类也还很遥远。
 
这是因为,获得用于实验的人体卵母细胞本就不多,形成的囊胚数量很少,而从囊胚分离胚胎干细胞建系效率不高;此外,多能干细胞还存在潜在的致瘤风险,治疗性克隆还面临细胞分化的效率、分化获得细胞的功能性和治疗安全性等难题。

 
过低的发育效率一直困扰着体细胞核移植技术研究人员。即便是实验体系较为成熟的小鼠体细胞核移植,其发育率通常也仅为1%~2%。图片来源:谷歌图片


丘奇认为尼安德特人的大脑尺寸超过人类,可能拥有比人类更高的智商。图片来源:谷歌图片
 
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《中国科学报》 (2013-02-01 第12版 真相)
 
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