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两只克隆小猴子的意义有多重大?

2018-02-21 09:05   来源: 成都全搜索新闻网   编辑: 高赛琦   责任编辑: 马兰

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本文选自果壳网 作者/鬼谷藏龙

灵长类动物的克隆绝对是生命科学领域最让人绝望的技术难题之一。

一场细胞中的小小“政变”

生物体内的各种细胞都像是一个个小王国,细胞核就是这蜗角之地的国王,而细胞里的其它成分就是臣民。一般来说,细胞里面是“君民同心”的,但是如果把原来的细胞核取走,换一个别的细胞核进去,对于一般的细胞来说,“统治阶级”变了天,那下头也只能跟着改。然而,有一种细胞它不一般,那就是卵细胞。

作为动物体内最大的细胞,卵细胞里除了细胞核依旧只有孤零零的一个之外,各种细胞器和其它细胞成分全都人多势众。因此卵细胞核的“威信”与别的细胞核相比就“弱”得多——就算是新换的领导,也会被倒逼着改变立场。1964年,英国科学家约翰·戈登(John Gurdon)就拿非洲爪蟾做了一次这样的实验,他用爪蟾的体细胞核替换掉了爪蟾卵的细胞核[1]。果然,一开始那个体细胞核还在痴心妄想指挥卵细胞做体细胞的工作,但是很快就架不住“众怒难犯”,转型成了卵细胞核,甚至还能指挥这个卵细胞发育成正常的爪蟾个体。

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克隆(体细胞核移植重编程)技术的发明人约翰·戈登。

这种更换细胞核的操作就叫“核移植”,而倒逼细胞核转型的现象,有点类似于给电脑硬件修改程序,因此就被称为“重编程”。因此“克隆”的专业名称叫做“体细胞核移植重编程”。

1996年,苏格兰降生了一头名叫“多莉”的小羊,从此证明了哺乳动物也是可以克隆的。人也是哺乳动物,那么,理论上,人也是可以克隆的。

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克隆技术示意图。制图:鬼谷藏龙

当然,克隆人显然是伦理所不容的,但是克隆猴子——人类的亲戚——可就不同了。更重要的是,猴子是神经科学领域不可或缺的实验动物。如果打开看各种动物的脑子,其它实验动物比如小白鼠的脑子那都跟打过除皱针似的光滑无比,跟千沟万壑的人脑显然不是一个配置,放眼整个自然界,也只有猿猴的大脑能与人类比肩。

更重要的是,由于亲缘关系接近,猴子们的思维方式也和人类相似。一方面,这为一些疾病的研究提供了便利,比如要是用老鼠研究抑郁症,就不免会遇到“你咋就知道这只老鼠抑郁”的问题,因为发病症状不一样啊。猴子就不会。

另一方面,猴子能模拟许多人类的行为和决策,经过训练的猴子甚至可以跟人下棋打牌(当然是比较简单的类型,不过你也不一定玩得过它们)。它们甚至不用训练就懂得“看人脸色”——实验室里相当一部分猴子都知道研究生可以欺负,但是导师可惹不起。

我们至今都对这些复杂思维背后的神经学机制一无所知,一旦克隆猴技术得到突破,没准到头来人们还会破解大脑作出决策的“算法”——如果大脑将外界刺激转化为特定决策真的有规律可循,怕是连人类数千年来固守的“自由意志”都将受到动摇。

因此甚至在多莉羊还没诞生之前,人们就已经开始尝试克隆猴子了。然而,谁也没想到,克隆猴竟然是个史诗级巨坑。

百舸争流,无人能及

在克隆羊之后不过几年,小鼠,猪,牛,马,狗以及喵主子都被成功克隆了出来,可这克隆猴却始终一丁点动静也没有。这可不能怪科学家不努力,克隆猴的巨大意义就这么放着,学术界对此可谓是百舸争流,全世界最顶尖的科学家有条件的都上了,没条件的制造条件也要上。

这其中最值得一提的是美籍哈萨克斯坦科学家沙乌科莱特·米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov),他的导师唐·沃尔夫(Don P. Wolf)早在1997年就曾经利用卵裂球的细胞核做过“克隆猴”[2],所谓卵裂球就是受精卵早期分裂(二细胞期到八细胞期)的产物,本身就能发育成完整个体(多胞胎就可能由几个卵裂球发育而来)。从这个意义上讲,卵裂球的细胞核与卵子的细胞核本来就一样,因此用卵裂球的细胞核取代卵细胞的细胞核做克隆只涉及“核移植”而无关“重编程”,因此这种“克隆猴”更接近于人造同卵多胞胎猴。

米塔利波夫接过了他导师的衣钵,在克隆猴的道路上也走得更远。米塔利波夫就职于世界最顶尖的非人灵长类研究机构——美国俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health and Science University)。二十多年来,他几乎就只专注于克隆猴这一件事。2011年,他首次发现咖啡因可以提升核移植重编程效率,并由此第一个制造出了猕猴的克隆胚胎干细胞[3],这在当时也是非常重大的突破了,他曾是全世界最被寄予厚望第一个克隆出猴子的人。

然而现实是残酷的,克隆的风潮在21世纪之后开始逐渐冷却,尤其是遭受韩国“黄禹锡事件”的冲击后可谓江河日下,包括克隆技术之父戈登在内的很多科学家都转向了其它领域。

2012年,CRISPR/Cas9技术的诞生更是让人觉得给克隆技术判了死刑。原本克隆最大的优势在于制作基因编辑动物,因为克隆相当于是将养在盘子里的细胞变成养在笼子里的动物。细胞有什么样的基因,动物就也有一模一样的基因,这对于制造基因编辑动物而言意义重大,因为人们编辑体外培养的细胞的基因非常容易,而编辑动物个体的基因则极为困难,因此克隆曾是制作基因编辑动物为数不多的技术选择之一。

但是CRISPR/Cas9改变了这一切,这个基因编辑技术极为高效,在小鼠等动物身上很轻松就能直接编辑动物个体的基因,那还要克隆作甚?

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