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世界首例体细胞克隆猴诞生,对研究人类疾病有重大意义

2018-01-26   浏览量:  文章来源: 医谷

核心提示:日前,中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越中心研究团队宣布取得最新重大突破,经过五年攻关,该研究团队成功克隆出了两只猕猴,这也是世界首例通过体细胞克隆技术诞生的灵长类动物,对于构建非人灵长类动物模型、研究人类疾病等具有重要意义。
  日前,中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越中心研究团队宣布取得最新重大突破,经过五年攻关,该研究团队成功克隆出了两只猕猴,这也是世界首例通过体细胞克隆技术诞生的灵长类动物,对于构建非人灵长类动物模型、研究人类疾病等具有重要意义。
  目前,该重大科学成果已作为封面文章发表在国际权威学术期刊《细胞》杂志上,《细胞》期刊主编评价:该成果是一项令人兴奋的重要工作,这是全世界科学家花了二十年时间才达到的技术里程碑,它有潜力引发动物研究的革命并帮助研发治疗人类疾病的新方法。
  据了解,两只克隆猴分别诞生在2017年11月27日和12月5日,取名为”中中“和”华华“,它们诞生的关键是体细胞克隆技术,通俗地说,就是将一个成年细胞的包含DNA的核植入卵细胞(已去核)中,将DNA重编程到胚胎状态。
  具体来讲,研究团队以一个流产的雌性猕猴胎儿为材料,提取其中体细胞(非生殖细胞)的核,借助显微注射技术将细胞核注入卵细胞中。由这一重组卵细胞发育而来的猕猴,具备有与细胞核供体相同的遗传特征。所以,“中中”、“华华”除个头略有差异之外,长相几乎一模一样,在成长到六个月之后,”中中“和”华华“就会被送到猴群之中,观察其在群体生活中的状况。
  “中中”和“华华”
  1997年,首个体细胞核移植克隆动物”多莉“羊出生,随后的20多年间,许多哺乳类动物的体细胞克隆相继获得成功,不仅诞生出马、牛、羊、猪和骆驼等大型家畜,还诞生了小鼠、大鼠、兔、猫等多种实验动物,但与人类最为相近的非人灵长类动物体细胞克隆的难题一直没有得到解决,成为世界性难题。
  克隆羊多莉
  在很长的一段时间内,美国、中国、德国、日本、新加坡和韩国等多家科研机构在此方面进行不断探索和尝试,但始终未能成功,不过,值得一提的是,1999年,俄勒冈国立灵长类研究中心Gerald Schatten教授成功地用胚胎分裂的方式克隆出一只恒河猴,但由于并未运用体细胞核移植技术,所以并未引起广泛关注。除此之外,俄勒冈美国国家灵长类中心Shoukhrat Mitalipov教授、匹兹堡大学Calvin Simerly等人也尝试用体细胞核移植技术克隆非人灵长类动物,均未成功。
  非人灵长类体细胞克隆历史,图片来源:孙强
  那么,非人灵长类核移植究竟难在哪里?
  “主要难在三个方面,以猕猴为例:一是猴细胞核不透明,不易识别,去核难度大;二是猴的卵母细胞容易提前激活,操作稍一不小心,卵母细胞就可能被激活,然后它就会先开始自主卵裂,体细胞就跟不上了,最后导致这个卵无法发育;三是猴的体细胞克隆胚胎发育差,培养囊胚效率低,优质囊胚比例低。”中科院神经科学研究所非人灵长类研究平台主任孙强表示。
  没有克隆猴,就很难建立模拟人类疾病的动物模型,当前,药物研发通用的动物模型是小鼠。但小鼠与人类相差甚远,药物研发人员在小鼠模型上花费了巨大资源,但筛选到的候选药物用在病人身上,却大都无效,或有不可接受的副作用,这使得诸如阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病等不能得到有效治疗,因此,非人灵长类动物模型成为生命科学研究和人类疾病研究的急需。
  为此,中国科学院神经所在蒲慕明院士的带领下,孙强研究员率领以博士后刘真为主的团队,经过五年的不懈努力,成功地突破了这个生物学前沿的难题。
  为了尽可能减少对细胞的影响,研究人员想出了使用偏振光的方式来给细胞”打光“,操作必须在极短时间内完成,刘真博士在这上面花了大量的时间去训练这项技术,最终实现了在10秒内精准完成体细胞核移植的显微操作。
  此外,研究人员还不断尝试各种实验方法,通过表观遗传修饰促进体细胞核重编程,显着提高了体细胞克隆胚胎的囊胚质量和代孕猴的怀孕率。
  克隆猴的简易流程图,图片来自cell
  中科院院长白春礼表示:“该研究成果真正实现了生命科学领域的弯道超车,意义非凡。”
  据了解,”中中“和”华华“的成功诞生一个很重要的意义在于之后能在一年内产生大批遗传背景相同的模型猴,通过使用体细胞在体外有效地做基因编辑,准确地筛选基因型相同的体细胞,然后用核移植方法产生基因型完全相同的大批胚胎,用母猴载体怀孕出生一批基因编辑和遗传背景相同的猴群,这是制作脑科学研究和人类疾病动物模型的关键技术,必将极大促进生命科学基础研究和转化医学发展研究。
  同时,未来基于体细胞克隆猴的疾病模型的创建,将有效缩短药物研发周期,提高药物研发成功率,促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程,推动我国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链。
  克隆猴的诞生在带来重大研究意义的同时也带来了伦理的质疑,有人提出:克隆猴都出来了,克隆人还会远吗?
  中科院神经科学研究所所长蒲慕明对此明确表示:“做克隆猴的目的完全是为了建立动物模式来帮助理解人的大脑,治疗人的各种疾病,不仅没有必要进行克隆人的研究,而社会的伦理道德也不允许克隆人。
  他还强调:“任何科学发现都是双刃剑,既有可能带来巨大的进步,也有可能造成一系列危机,核能、基因编辑都是典型的例子。生命科学的伦理问题不仅仅是科学家需要注意的,更需要政府部门以及整个社会大众共同参与,通过立规、立法等方式,来约束人们的行为,做出正确的决策。”

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