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发布日期：2024-09-17 作者：开博
全球首对体细胞克隆猴“中中”（左）和“华华”（右）。中国科学院脑科学与智能手艺出色立异中间供图
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【编者案】在上海市科学手艺委员会帮助（项目编号：22DZ2304300）下，彭湃新闻结合《世界科学》对取得国度和上海市科技嘉奖的功效进行科普化报导。
本篇报导环绕2022年度上海市天然科学一等奖项目“非人灵长类模式动物构建”睁开。该研究由中国科学院脑科学与智能手艺出色立异中间研究员孙强、刘真、仇子龙、张洪钧完成。
“拔一根毫毛，吹出猴万个！”《西纪行》中孙悟空的这一能力活泼展现了甚么是“克隆”。
克隆，可以通俗地被理解成“拷贝”，“像是复印出来”一个或一个个完全不异的个别、单位。
而这与“龙生九子”判然不同：克隆，跳过了两性生殖进程，也跳过了前者可能产生的遗传物资的“组合”或变异。
2017年年末，一个世界级功效：全球首例体细胞克隆猴，在中国降生。相干论文随后在2018年1月25日在国际学术期刊《细胞》（Cell）上在线颁发。这一动静那时就引爆了全部学术圈和科研界。
此前，全球科学家颠末数十年的尽力，但一向未能霸占非人灵长类动物体细胞克隆的困难。
直到两只体细胞克隆猴“中中”“华华”降生在中国科学家手中。
这一手艺的冲破，意味着人类可以借助克隆猴手艺，揭开更多生命科学的奥秘，好比灵长类的发育、年夜脑和多种疾病相干困难。
但即使到了今天，克隆猴手艺仍然存在瓶颈，成功率照旧不高。
近日，中国科学院脑科学与智能手艺出色立异中间非人灵长类研究平台研究员孙强接管了记者的专访。
“我们做克隆猴，目标是更好地构建非人灵长类模式动物。”孙强说，“模式动物”的“模式”是甚么？就是像用一个模型刻出来的。
为何需要克隆猴？
在克隆猴降生前，山公也被用在转基因或药物测试等研究。但这些山公都是由受精卵发育来的。
“但它有一个问题就是，它们的基因型是分歧的，各个山公之间的遗传布景分歧。”孙强暗示。
“再举个例子，好比说用测验去挑选一群学生，我们要给这些学生一样的考卷，对不合错误？不然100小我加入测验，有100张分歧的考卷，你怎样评价谁的程度高，谁的程度低？我们筛药也是一样。你这个药好欠好，你得用一样的‘试卷’评价。如许才能削减样本间的误差。这时候候，药就是这些‘考生’，山公就是这些‘考卷’。筛药时利用的猴模子，好比说基因编纂和转基因的猴，假如它们的基因型有分歧，致病基因可能在表达程度上有差别，遗传布景有影响，那末就把这个问题复杂化了。克隆手艺正好可以解决这一困难，让它们遗传布景又一致，基因型又一致。如许就可以够让它真正酿成模式动物。所谓模式是甚么？就是用一个模型刻出来的。”
克隆猴供给了几近完善的模子。猴是灵长类，是生命演变中最接近人的动物。
“好比，假如我有一批A基因突变的山公，其他所有布景都一样，只是A基因有差别，假如跟对比比拟，一个药物可以或许减缓A基因突变致使的症状，那末便可以确认这个药是对的。”孙强说。
除测试药物，基在这一几近完善的动物模子，人们可以进行新药的研发，和摸索生命科学更多未知的边境。
其实，“克隆”无处不在。植物的无性滋生，好比插条、嫁接、落叶生根等，都是“克隆”。
人类也在很早就最先测验考试克隆各类动物。但非人灵长类动物，好比山公的克隆始终是个困难。
早在20世纪初，德国动物学家、尝试胚胎学前驱汉斯 斯佩曼（Hans Spemann）已利用胚胎割裂手艺克隆出了蝾螈。
胚胎朋分手艺作为初期摸索阶段的手艺，固然是不完善的，它的效力很低，因此没有成为动物克隆范畴的首要标的目的。孙强暗示，“你可能在二细胞期或四细胞期朋分，你最多也就分手出4个细胞。假设全数都酿成个别，最多也就酿成4个个别。但现实上，四细胞期有时辰也就诞生存活一个或两个，所以说今朝胚胎级克隆的克隆数有限。而体细胞克隆，理论上是无穷的。”
所以，现代的动物克隆手艺的主流是“核移植”，特别是体细胞核移植——给卵母细胞（卵细胞）换一个细胞核。由于胚胎细胞在数目上的局限性，体细胞是更好的核来历。成果就是，一个细胞核，对应着克隆儿女的一个小生命。
1928年，斯佩曼测验考试将蝾螈胚胎细胞核转移到卵细胞中，固然终究没有克隆成功，倒是“移核”的初次实践。
1962年，英国牛津年夜学的科学家约翰 戈登（John Gurdon）将非洲爪蟾肠上皮细胞的细胞核移植到蛙卵细胞里，并培育出蝌蚪。其尝试成功率只有2%。
1996年，克隆羊多利降生。277次核移植，只发生29个胚胎，最后有且只有多利荣幸地诞生了，这个成功率比非洲爪蟾的2%还低。但多利的降生，打破了“哺乳动物体细胞没法分化”的偏见。
随后，猪、牛、狗等动物的体细胞核移植克隆都被实现。
但克隆猴一向“胎死腹中”。
克隆猴不是仅仅为了克隆猴。克隆猴降生之初，研究团队负责人蒲慕明院士说：制备克隆猴不是为了猎奇，更不是为了克隆人，而是为了成立非人灵长类疾病动物模子，为研究人类疾病机制和药物研发带来但愿。
中国科学院脑科学与智能手艺出色立异中间非人灵长类研究平台研究员孙强。
愚公“移核”与克隆猴的瓶颈
在体外人工构建一个生命体，何其难？
生命的繁衍进程太复杂了。
“挑战太多了！”开博体育孙强说，“不消说培育一只山公，就是从胚胎，不依靠任何母体，直接培育出一只老鼠，那都长短常震动的工作，意味着（哺乳动物）生命可以在体外培养了，那是真实的试管了。”
他暗示，“今朝，初期胚胎的所有发育还没完全弄清晰，子宫是怎样包管胎儿营养的，器官在子宫内是怎样分化的，甚么引诱了器官的对称发育……没有回覆的问题太多了。”“分开子宫还做不到，你怎样摹拟一个子宫的情况？早产儿，究竟在母体里怀孕到150天或更长时候，接近诞生，各个器官都发育完成了，可是要真正酿成从一个受精卵一个细胞最先完全培育、发育长出来很难。假如阿谁能做出来，远比克隆要震动很多！”
所以，此刻要克隆猴，仍是要“借腹”：依托卵母细胞，构建一个重组细胞，激活，移植到代孕猴的子宫内，然后待产。
孙强介绍，2003年，美国匹兹堡年夜学传授杰拉尔德 沙滕（Gerald Schatten）依托美国俄勒冈灵长类中间，曾一次性做了700多个卵，然后移植到30多只山公体内，最后都没生，他那时很掉望。俄勒冈灵长类中间的另外一位传授舒克拉特 米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)感觉这多是手艺问题。2007年，他接管一个杂志的采访，说他已用了15000枚卵来做克隆猴。到2010年的时辰，他发了一篇论文，就是把克隆胚胎移到10只山公体内，可是只有1只怀孕，并且怀孕到81天，这个山公流产了。
“我们总共用了接近五年时候去解决这些问题，前边都是掉败、掉败、掉败，最年夜的掉败呈现在2017年的8月。”“8月的时辰，我们就获得了两只克隆猴，一只在140多天的时辰生出来，活了三个小时，没有肺呼吸，死失落了；另外一只活了30个小时也死失落了。阿谁时辰我们的掉望到达了顶点，就像买彩票，彩票中奖号码是10个，第1个号码到第9个号码都是对的，然后到第10个号码忽然错了。”
他们从掉败中走出来，2017年年末，终究成功做出了全球首例体细胞克隆猴。
孙强介绍，“现实上，由于体细胞很小。山公的卵母细胞直径110微米，很年夜，体细胞直径大要就十几个微米。我们没有取核，它带的细胞器和线粒体也很少。我们是直接把全部体细胞融会进去了。我们检测过，‘华华’细胞中来自供体猴体细胞的线粒体接近20%，‘中中’的年夜约不到3%。”
“此刻的问题是，其实克隆的效力仍是很低的。山公体细胞的表不雅重建的机制，和初期胚胎的表不雅遗传学转变还不清晰。我感觉，最首要（工作）的起首是，把山公的表不雅遗传学机制解析清晰。在此根本上，真正晋升体细胞克隆的效力，但愿能把此刻大要3%摆布的程度，晋升到10%或以上。”
孙强说，“在2024年年头，我们发了一篇文章，在克隆恒河猴时，我们解决了胎盘的发育问题，经由过程滋养层细胞置换，把克隆胚胎移植诞生效力从2%晋升到9%摆布，晋升到了四倍多。”
孙强暗示，克隆不是一个天然发育的进程，要打破良多障碍。经由过程这个克隆进程中，人们可以领会胚胎初期发育的，特别表不雅遗传学层面的生物学机制，这也是对生命的熟悉。
今朝，孙强团队正在用多组学和测序的方式来阐发，细胞根本表不雅的转变是甚么样的，克隆时甚么样，来不雅察各类调控进程的振荡。
科研三阶段：试管猴、转基因猴、克隆猴……
“有人跟我联系，说他养的宠物狗不可了，能不克不及把它克隆出来。国内有公司在做。我做的是克隆猴，不会做克隆狗。”孙强说。
在一次演讲中，孙强提到他研究过程中的三个阶段：试管猴、转基因猴、克隆猴……
他说，在云南省的西双版纳州澜沧江干的一座山上，他工作了4年，一向待到2008年。
那是一个973国度重点研发项目，他接办的时辰，项目已履行了一半。由于2001年转基因猴手艺系统已成立了，所以项目标方针是但愿做出转基因猴。他是中途去的，方针是最少要做出试管猴，假如能做出转基因猴更好。
他记得很是清晰，2007年立春的2月4日当天，他们就做出了中国第一只试管猴，以后又做了十几只山公，可是很遗憾，没有一只是转基因阳性的。项目竣事今后，因为没有资金的撑持，他从山上撤了回来。
回来今后，在上海待了半年多。很荣幸，一个机遇呈现了。中国科学院神经所的蒲慕明师长教师找到他，让他继续做山公。
此次是姑苏太湖的西山岛，上面有一个很年夜的猴场，1万多只山公，他就到岛上去陪山公了。
在孙强的讲述里，工作人员要做的一件工作是要看山公的月经。岛上的尝试室大要有几百只山公，天天都要看山公的月经。每次山公“超排卵”都要打针，从月经来的第一天最先，一般要打12天，一天打2针。
孙强介绍，小白鼠持续20代近交，获得近交系，遗传布景是一致的。小鼠的滋生周期大要是半年，持续20代也就顶多10年时候，这件事在上个世纪初就做完了。但山公的滋生周期、性成熟时候、传代时候要5年，做20代就要100年，“没人能做得成”。
这就是人们为何需要克隆猴：要跳过近交，要缩短这100年。
活着界首个别细胞克隆猴功效新闻发布会上的陈述中，孙强暗示，体细胞克隆总结下来有四个节点：构建胚胎、激活胚胎、启动核基因组、着床后发育。除最后一个节点没法节制，前三个节点都可以干涉干与。只不外，每个节点都是一座“年夜山”。
开初，团队里其他成员都是兽医，包罗取卵在内的年夜部门周详尝试操作都由孙强一人承当。
据中国科学报报导，即便在2010年国庆假期，孙强在雨夜骑车出车祸、锁骨骨折，他也忍着剧痛花十天做完原定的取卵尝试才住院手术。绝年夜大都时辰，年夜大都方针都不值得以健康为价格的投入，但在该项卓绝的研究眼前，孙强认为他必需这么做。
荣幸的是，研究生刘真在2010年插手孙强团队，次年最先在岛上糊口，并很快成长为主干。
据媒体公然报导，刘真花了两年时候操练并优化构建胚胎的流程。他刚最先是在小鼠卵母细胞上操练，天天操练8到10个小时，差不多持续操练了三四个月。后来，他又转到难度更年夜的山公细胞上操练——眼睛看着显微镜，两只手操作，脚也有把持使命。四肢举动并用练到2014年末，刘真的相干尝试操作手艺出神入化，去一个细胞核平均只需要10秒钟，而注入一样用时甚短。今朝，除刘真，中国科学院脑科学与智能手艺出色立异中间非人灵长类研究平台已具有一支可以或许谙练进行体细胞核移植的步队。
孙强暗示，只有高深的手艺，才能包管对卵母细胞毁伤最小。
为了提高激活胚胎的成功率，孙强团队还测验考试了多种激活前提，一最先利用只有13%囊胚率的离子霉素+6-DMAP，后来利用组卵白乙酰化酶按捺剂处置，囊胚率提高到16%。鉴戒一篇2014年颁发的论文中的研究方式，他们用H3K9me3去甲基化酶Kdm4处置，囊胚率提高到45%。
孙强团队还测验考试了分歧来历的体细胞来构建胚胎。最后，他们发现成纤维细胞是最好的选择。也恰是用成纤维细胞核，他们成功克隆出了“中中”和“华华”。
孙强暗示，“寻求真谛，连结好奇心。”克隆猴“中中”“华华”只是个出发点，他但愿，在这个根本上能做出更好的非人灵长类模式动物。“我还要感激一下我的家人，由于这些年，跟山公在一路的时候，比跟他们在一路的时候都多。”
（原题目：“克隆猴之父”详解瓶颈：方针是把猴体细胞克隆成功率晋升到10%以上）
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