1996年7月25日是個值得紀(jì)念的日子,因為歷史上第一種高等生物-羊被成功克隆,到現(xiàn)在25年過去了,盡管在iPS干細(xì)胞處理技術(shù)上比以前有了長足的進(jìn)步,但似乎很少再有人提起克隆個詞,似乎已經(jīng)漸漸被淡忘! 克隆技術(shù)和克隆羊的誕生 克隆的技術(shù)聽起來很難,但技術(shù)原理非常簡單,即將一個卵細(xì)胞的細(xì)胞核去除,然后植入另一只動物的細(xì)胞核,從理論上說,這個卵細(xì)胞將會分裂發(fā)育,但發(fā)育后的形體將是另一只動物特征,因為被植入的那個細(xì)胞核,攜帶的將是另一只動物的完整DNA信息! 是不是非常完美?但在這個克隆的路上會遭遇一個非常難的問題,人類體細(xì)胞已經(jīng)嚴(yán)重分化,比如上皮細(xì)胞,肌肉和脂肪細(xì)胞和各臟器細(xì)胞等等,從理論上說這些都是“全息投影”攜帶了所有DNA信息,但它們即使分裂也只能長出皮膚或者肌肉或者脂肪! 如何讓這個細(xì)胞核恢復(fù)到最初的干細(xì)胞狀態(tài),就像胚胎剛產(chǎn)生那樣,可以根據(jù)指令分化發(fā)育成身體的各個器官,PPL Therapeutics生物技術(shù)公司的學(xué)者維爾穆特的研究小組成員坎貝爾考慮到可以使用一種“饑餓”技術(shù)讓細(xì)胞再次開啟這個分裂的功能。 研究團(tuán)隊提取了母羊的乳腺細(xì)胞(盡管也可以使用胚胎提取的干細(xì)胞克隆,但那樣就失去了克隆的意義),經(jīng)過培養(yǎng)與“饑餓”處理后,將其植入未受精、去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞內(nèi),用電流刺激讓其融合,最后組合成了一個含有提供乳腺細(xì)胞母羊DNA的卵細(xì)胞,然后在試驗環(huán)境下分裂生長到一定程度后,植入了代孕母羊的體內(nèi)! 此后的生長發(fā)育以及生產(chǎn)就和普通羊沒有差別了,不過當(dāng)時可不只是一個案例,研究小組總共實施了277個胚胎實驗,只是多莉成功了而已,成功率是相當(dāng)?shù)偷?,乳腺?xì)胞多的是,但277個卵細(xì)胞,對于羊這種動物來說,還算是比較容易找的。 克隆羊多莉“英年早逝” 多莉于1996年7月5日誕生,不過團(tuán)隊到了1997年2月22日才對外公布,此后就是轟動,因為第一次對羊這種高等哺乳動物克隆,而且成功了,盡管是1/277,但結(jié)果最重要,多本科學(xué)雜志都將多莉的誕生評選為1997年度最重要的科學(xué)突破。 不過好景不長,2003年2月14日,多莉就因為肺病和關(guān)節(jié)炎死亡,從誕生到死亡只有短短7年,而一只像多莉那樣的綿羊的正常壽命是12年以上,科學(xué)家猜測其有兩個可能,意識克隆動物的壽命從母體年齡開始算起,因為干細(xì)胞處理技術(shù)無法改變端??刂频募?xì)胞分裂次數(shù)。 端粒隨著年齡增長逐漸損失 假設(shè)多莉的克隆的母體細(xì)胞能分裂10次,在它分裂5次時細(xì)胞被取出克隆,那么端粒只能分裂5次,次數(shù)一到,細(xì)胞不再分裂,肌體老化卻沒有新細(xì)胞更新,那么克隆個體就會迅速進(jìn)入衰老狀態(tài)。 也有科學(xué)家認(rèn)為是克隆技術(shù)改善可以改變克隆動物的壽命,但科學(xué)界普遍傾向于端粒影響克隆體壽命的問題,這也是人類理論壽命難以提升的重要原因。 克隆人?有可能嗎? 2017年11月27,中國科學(xué)院上海神經(jīng)科學(xué)研究所克隆成功難度更高的靈長類生物食蟹猴,自1996年以來包括牛、貓、狗、馬、老鼠等全球共有23種哺乳類動物被成功克隆,但靈長類此前一直未能獲得突破,所以食蟹猴被克隆猴,科學(xué)界普遍擔(dān)心下一個克隆對象可能會是人類。 關(guān)于克隆人,橫亙在科學(xué)家面前的不只是技術(shù),而是科學(xué)倫理道德的約束,從上世紀(jì)50年代開始,科學(xué)界就開始討論現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用的倫理問題,比如使用人類胚胎的克隆實驗就被嚴(yán)格禁止。全球多國都有相關(guān)條款,當(dāng)然也有很多發(fā)展中國家或者欠發(fā)達(dá)國家并無這方面的限制。 也有可能會一些瘋狂的科學(xué)家移民到這些國家進(jìn)行相關(guān)研究工作,不過相信他們的所作所為會引起科學(xué)界的共同抵制,至少他們在需要學(xué)術(shù)交流時將不會存在這樣的土壤。 現(xiàn)代IPS干細(xì)胞突破方向 2019年7月26日,《Nature》有一篇新聞稿稱“日本批準(zhǔn)首項人類動物胚胎實驗”,當(dāng)然也有標(biāo)題黨解讀為“日本批準(zhǔn)人和動物雜交實驗”!其實就是用重新編輯后的IPS干細(xì)胞植入動物胚胎,請注意是胚胎,而處理后的IPS干細(xì)胞會定向發(fā)育稱該動物被人為編輯丟失掉的器官,比如日本開放的這項研究是胰臟。 目的是讓動物長出干細(xì)胞提供者DNA一致的器官,當(dāng)然目的很簡單,制造可移植的人類器官,并且不會有排異反應(yīng),這是一項非常完美的技術(shù),只是很難突破,比如在此前的一項實驗中,大鼠和小鼠的IPS干細(xì)胞培育就成功培育出了小鼠的胰臟,并且移植后讓小鼠的胰腺功能恢復(fù)。 但替換成人類IPS干細(xì)胞后,生長發(fā)育了28天,卻沒啥動靜,連細(xì)胞都沒分裂幾個,這表示人類的IPS細(xì)胞發(fā)育可能需要更好的技術(shù)或者一個與人類更接近的環(huán)境,但放眼全球,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最發(fā)達(dá)的國家中,沒有一個是不限制人和動物胚胎研究的。 所以技術(shù)雖好,但要實現(xiàn)仍然需要很遠(yuǎn)的要走。 |
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