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歷時22年:克隆猴“中中”“華華”已可批量“生產(chǎn)”

1月25日,《自然》雜志上刊載的克隆猴研究成果引起了國內(nèi)外的轟動,這項成果由中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所孫強研究員及其團隊研制出來,實現(xiàn)了世界上首次非人靈長類動物的體細胞克隆。

圖 | 被命名為“中中”和“華華”的克隆猴

相比較以前熟知的克隆羊多利等克隆成果,這項研究的偉大之處在于技術(shù)準確度更高,可批量“生產(chǎn)”。

多利是兩百多次夭折中的“幸運兒”

“中中”“華華”成功概率更低

時間線來回到1997年,當時《自然》雜志公布了一項震驚世界的研究成果:英國Roslin研究所的Wilmut科研小組利用克隆技術(shù)培育出了一只小母羊“多利”。

這是世界上第一只用已經(jīng)分化的成熟體細胞(乳腺細胞)克隆出的羊。

22年后,這一幕在中國上海誕生。2017年11月27日,克隆猴“中中”誕生,隨后12月5日,“華華”誕生。

和克隆羊“多利”一樣,這次的克隆猴也是采用體細胞,不過值得指出的是,雖然當時“多利”的克隆技術(shù)公布以后,一夜之間,克隆豬、克隆牛、克隆鼠......紛紛問世,但是在克隆靈長類動物的研究上,幾十年內(nèi)都處于瓶頸期。

此前的克隆羊“多利”是科學(xué)家兩百多次的失敗之上的幸運兒,而這項技術(shù)用到靈長類動物的克隆上,成功概率將會進一步降低。換句話說,利用自然狀態(tài)下的細胞很難進行受孕,成功率幾乎微乎其微。

“克隆猴”非一日之功

三項關(guān)鍵技術(shù)奠定了其的誕生

如此低的成功率還能培育出克隆猴,這次研究團隊核心帶頭人孫強的居功甚偉。

圖 | 孫強

本科階段,他在內(nèi)蒙古哲里木畜牧學(xué)院學(xué)習(xí),后在揚州大學(xué)攻讀碩士學(xué)位,并近距離接觸了當時轟動一時的揚州大學(xué)克隆山羊“淼淼”的研究,隨后 1999年7月畢業(yè)留校邊工作邊攻讀博士,于2005年6月獲得博士學(xué)位。

雖然此項轟動世界的研究成果耗時團隊5年時間,但是孫強對這方面的關(guān)注和研究耗時要更為長久。

2005年9月,孫強正式到華東師范大學(xué)腦功能基因組學(xué)研究所工作,并負責(zé)腦所承擔(dān)的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展項目“轉(zhuǎn)基因高等動物的創(chuàng)建與高級腦功能分析”的第四子課題“猴生殖生理與轉(zhuǎn)基因猴構(gòu)建的研究”,獲得了國內(nèi)首批“試管”食蟹猴。

這一階段,嚴格意義上來說,是孫強利用基因技術(shù)對靈長類動物進行研究的開始。

2009年6月,已經(jīng)擁有豐厚經(jīng)驗的孫強來到中科院上海生命科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所,并負責(zé)組建非人靈長類模式動物平臺。

隨后的五六年,孫強在研究方面可謂是碩果不斷:

2013年,關(guān)于體細胞移植,他在《自然》雜志上發(fā)表了自己的最新技術(shù)成果;

2016年,他分別在《自然》和《細胞》兩大重要的國際雜志上發(fā)表了自己在非人靈長類動物研究和基因編輯技術(shù)上的造詣。

孫強這樣評價他的研究工作:

“針對非人靈長類模式動物技術(shù)現(xiàn)狀,我們一方面利用慢病毒轉(zhuǎn)染和TALEN及Crispr-cas9等方法構(gòu)建過表達轉(zhuǎn)基因和基因敲除的非人靈長類動物模型;

另一方面,由于體細胞核移植、半克隆和精原干細胞介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因有著基因型穩(wěn)定單一、無嵌合體情況以及可一步獲得精細遺傳改造的動物模型等優(yōu)勢,我們也開展非人靈長類的克隆和半克隆技術(shù);

最后針對非人靈長類性成熟時間過長這一天然障礙,我們開發(fā)了精巢移植促雄性配子成熟技術(shù),大大縮短非人靈長類性成熟時間,從而加速了非人靈長類模式動物構(gòu)建進程!

孫強提及的上述三項關(guān)鍵技術(shù)和研究奠定了克隆猴的誕生。

克隆猴的誕生將推動人類生殖發(fā)育研究

非人靈長類動物,作為最接近于人的模式動物,在基礎(chǔ)研究和生物醫(yī)藥研究領(lǐng)域有重要的地位;在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域,非人靈長類的動物模型對研究腦認知和腦疾病機理也至關(guān)重要。然而,較長的性成熟周期是非人靈長類動物模型應(yīng)用的一大阻礙(如常用的非人靈長類實驗動物——恒河猴和食蟹猴,其性成熟時間長達4-5年)。

于是孫強帶領(lǐng)其研究團隊經(jīng)過不斷的改進嘗試,在熟練掌握并改進了非人靈長類動物體細胞核移植的顯微操作技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用基因編輯技術(shù)對細胞核進行重新編程,從而顯著提高體細胞克隆胚胎的囊胚質(zhì)量和代孕猴的懷孕率。

而技術(shù)的精度之高也使得大批產(chǎn)出成為可能,“使用體細胞在體外有效地做基因編輯,準確地篩選基因型相同的體細胞,用核移植方法產(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。這是制作腦科學(xué)研究和人類疾病動物模型的關(guān)鍵技術(shù)!睂O強表示。

“靈長類動物是和人類最相似的實驗動物,在研究人類生殖發(fā)育和疾病中有重要意義?梢灶A(yù)見,未來基因編輯和體細胞核移植技術(shù)在靈長類動物上的應(yīng)用,必將推動和促進生殖發(fā)育基礎(chǔ)理論、疾病機制的研究和再生醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展!敝锌圃涸菏考揪S智這樣點評道。

克隆人還有多遠?

技術(shù)限制和倫理道德都是阻礙

一直以來,雖然大家對該技術(shù)的濫用及對人類的威脅產(chǎn)生擔(dān)憂,就目前的技術(shù)發(fā)展來看,倫理問題的核心原因在于轉(zhuǎn)基因過程中基因突變的不可控性。

不同于此前的克隆技術(shù),此次孫強的技術(shù)精準度的提高降低了基因突變的概率,使克隆技術(shù)本身的安全性也得到了進一步的提高。

對于該成果,同濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長高紹榮表示:“現(xiàn)在的克隆技術(shù)還遠遠不是完美,還需要我們進一步去進行重編程機制的探索。這一研究也提醒某些科學(xué)家們倫理和現(xiàn)在的技術(shù)限制都不允許進行克隆人的嘗試。

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