克隆猴誕生，破解生命科學(xué)世界難題

吳月輝 楊一苗 任沁沁

克隆猴的成功，將為阿爾茨海默癥、自閉癥等腦疾病以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的機理研究、干預(yù)、診治帶來前所未有的光明前景。

最近，在中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所非人靈長類研究平臺出生的兩個獼猴寶寶“萌”化了所有人，它們時而一起嬉笑打鬧，時而依偎著自己心愛的“Hello Kitty”毛絨玩具，時而瞪著大大的眼睛，好奇地望著這個世界。這兩個小猴子的“父母”，是中科院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越中心研究團隊。經(jīng)過五年不懈努力，他們在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細(xì)胞克隆，中國科學(xué)家成功突破了現(xiàn)有技術(shù)無法克隆靈長類動物的世界難題。

克隆猴為何這么難

這兩只名叫“中中”和“華華”的小家伙，也在一夜之間，成為世界上最珍貴的一對小獼猴。

從第一只克隆羊到第一只克隆猴，歷時21年。期間，各國科學(xué)家先后克隆出牛、鼠、豬、貓、狗等多種動物，但對猴子一直無能為力。2003年，權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》曾發(fā)表美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員的一篇論文，論文稱，用現(xiàn)有技術(shù)克隆靈長類動物“是行不通的”。最接近成功的一次實驗發(fā)生在2010年。美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學(xué)家米塔利波夫率領(lǐng)團隊成功移植了克隆猴胚胎，但胚胎發(fā)育至81天，以流產(chǎn)告終。

據(jù)介紹，克隆猴主要有三個難點。難題之一，是細(xì)胞核不易識別，“去核”難度大。作為受體的卵細(xì)胞，必須先把細(xì)胞核“摘除”，才能容納體細(xì)胞的細(xì)胞核這個“外來戶”。胚胎操作的一個必要步驟是給卵母細(xì)胞去核，但是，猴的卵細(xì)胞核去核難度非常大。

科研人員想出了使用偏振光的方式來給細(xì)胞“打光”，但為了盡可能減少對細(xì)胞的影響，操作必須在極短時間內(nèi)完成。借助顯微設(shè)備，科研人員用一雙巧手反復(fù)練習(xí)，在最短時間內(nèi)、用最小損耗完成“去核”工作，為后續(xù)的克隆工作奠定重要基礎(chǔ)。

難題之二，是卵細(xì)胞容易提前激活?？寺∵^程中，體細(xì)胞的細(xì)胞核進(jìn)入卵細(xì)胞時，需先“喚醒”卵細(xì)胞，然后才啟動一系列發(fā)育“程序”。因此，“喚醒”的時機要求非常精準(zhǔn)。但是，使用傳統(tǒng)方式，猴的卵細(xì)胞很容易被提前“喚醒”，往往導(dǎo)致克隆“程序”無法正常啟動。

難題之三，是體細(xì)胞克隆胚胎的發(fā)育效率低。被轉(zhuǎn)移到卵細(xì)胞里的細(xì)胞核，突然要扮演受精卵的角色，“趕鴨子上架”很不適應(yīng)，需要科學(xué)家采取多種手段“保駕護(hù)航”。如果“保駕”不力，絕大多數(shù)克隆胚胎都難以正常發(fā)育，往往胎死腹中。

經(jīng)過5年不懈努力，科研團隊成功突破了克隆猴這個世界生物學(xué)前沿的難題。通過DNA指紋鑒定，“中中”和“華華”的核基因組信息與供體體細(xì)胞完全一致，證明姐妹倆都是正宗的克隆猴。

體細(xì)胞克隆猴是在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“腦功能聯(lián)結(jié)圖譜與類腦智能研究”的支持下，完全由中科院團隊獨立完成的國際重大突破。

“這個成果真正實現(xiàn)了生命科學(xué)領(lǐng)域的彎道超車，意義重大?！敝锌圃涸洪L白春禮評價稱，該成果標(biāo)志著中國率先開啟了以體細(xì)胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代，實現(xiàn)了我國在非人靈長類研究領(lǐng)域由國際“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)前，藥物研發(fā)通用的動物模型是小鼠。但小鼠與人類相差甚遠(yuǎn)，藥物研發(fā)人員在小鼠模型上花費了巨大資源，但篩選到的候選藥物用在病人身上，卻大都無效，或有不可接受的副作用，這使得諸如阿爾茨海默病、自閉癥等腦疾病，以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病等不能得到有效治療。這讓非人靈長類動物模型成為生命科學(xué)研究和人類疾病研究的急需。

因此，除了基礎(chǔ)研究上的重大意義外，利用體細(xì)胞克隆技術(shù)制作腦疾病模型猴，為人類社會面臨的重大腦疾病的機理研究、干預(yù)、診治帶來了前所未有的光明前景。

白春禮說，體細(xì)胞克隆猴的成功，以及未來基于體細(xì)胞克隆猴的疾病模型的創(chuàng)建，將有效縮短藥物研發(fā)周期，提高藥物研發(fā)成功率，使我國率先發(fā)展出基于非人靈長類疾病動物模型的全新醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，有力推動我國新藥創(chuàng)制與研發(fā)，助力“健康中國2030”目標(biāo)實現(xiàn)。

不存在倫理問題

兩只小猴子目前正在實驗室里健康活潑地生活著，但人們的疑問也隨之而來：克隆猴出來了，克隆人還會遠(yuǎn)嗎？

對于這個公眾高度關(guān)切的問題，中科院蒲慕明院士明確表示，中科院做這項工作的目的，不是為了克隆人，而是為了提高人類健康、研究腦科學(xué)基本問題服務(wù)的。相反，這項工作還可能使一些倫理爭議得到化解。

目前，中國每年出口數(shù)萬只獼猴，主要用于藥物篩選。在蒲慕明看來，這么大批量的動物實驗，在倫理方面是有問題的?！拔覀冏鲞@項工作，就是要解決這一倫理問題?！?/p>

有了體細(xì)胞克隆猴技術(shù)，人們就能使用體細(xì)胞在體外有效地做基因編輯，準(zhǔn)確地篩選基因型相同的體細(xì)胞，產(chǎn)生基因型完全相同的大批胚胎，用母猴載體懷孕出生一批基因編輯和遺傳背景相同的猴群。也就是說，中科院的這項技術(shù)，讓人們在一年內(nèi)就能制備大批遺傳背景相同的模型猴，大大減少了個體差異對實驗的干擾。這樣，只要使用很少數(shù)量的克隆猴，就能夠完成很有效的篩選。

“任何科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是雙刃劍，既有可能帶來巨大的進(jìn)步，也有可能造成一系列危機，核能、基因編輯都是典型的例子。”在蒲慕明看來，生命科學(xué)的倫理問題不僅僅是科學(xué)家需要注意的，更需要政府部門以及整個社會大眾共同參與，通過立規(guī)、立法等方式來約束人們的行為，作出正確的決策?！皩π录夹g(shù)，我們要重視，但不要害怕。”他補充說。

克隆猴有啥價值

“克隆非人靈長類動物的唯一目的是服務(wù)人類健康，但科研人員不考慮對人類進(jìn)行相關(guān)研究?！逼涯矫髡f?！斑@也是‘全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜國際大科學(xué)計劃的關(guān)鍵技術(shù)，我國目前在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)跑地位，將進(jìn)一步使我國成為世界腦科學(xué)人才的匯聚高地。”

中科院院長白春禮表示，除了在基礎(chǔ)研究上有重大意義外，此項成果也將推動我國率先發(fā)展出基于非人靈長類疾病動物模型的全新醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，為應(yīng)對我國人口健康領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)作出貢獻(xiàn)。

科學(xué)家認(rèn)為，由于猴子與人在基因方面非常相近，克隆猴研究對于開發(fā)治療人類疾病的新療法等將會起到巨大的促進(jìn)作用。

據(jù)介紹，如果實驗對象的遺傳背景不同，“實驗組”和“對照組”的說服力就不夠強。傳統(tǒng)醫(yī)藥實驗大量采用小鼠，很大程度上是因為鼠類可通過快速近親繁殖，培育出大量非常相似的小鼠。但由于小鼠和人類相差太遠(yuǎn)，針對小鼠研發(fā)的藥物在人體檢測時大都無效或有副作用。據(jù)了解，這是目前絕大多數(shù)腦疾病研究無法取得突破的一個主要原因。

克隆猴的誕生意味著疾病研究、新藥測試將大幅提速，意味著中國將率先建立起可有效模擬人類疾病的動物模型。利用克隆技術(shù)，未來可在一年時間內(nèi)，培育大批遺傳背景相同的模型猴，這既能滿足腦疾病和腦高級認(rèn)知功能研究的迫切需要，又可廣泛應(yīng)用于新藥測試。