体细胞克隆—创造生命的技术

    无性生殖是指不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接发育成具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体，如细菌的二分裂复制、植物的扦插、淡水生物水螅、海洋无脊椎动物海参、海星，在损失了身体的一部分之后仍然可以生长发育成为完整的个体，甚至于陆生脊椎动物鞭尾蜥蜴，没有发现雄性个体的存在，被认为可通过无性繁殖方式产生后代。

        植物细胞能够在体外发育成为完整植株，是由植物细胞的全能性决定的。通常动物细胞不具备全能性，然而由于动物细胞也同样包含了生命的全部遗传信息，当给动物细胞一个适合的环境，就可以成为有生命的个体。这个合适的环境就是卵细胞质，发育成熟的卵子能够支持体细胞核重编，逆转生命的时钟，从高度分化的体细胞状态转变为全能性的胚胎干细胞，进而发育成为一个能呼吸、有痛觉的完整的生命个体。实现这个过程的技术我们称为体细胞克隆技术，即把一个体细胞核移入一个成熟的去核卵子内，融合和激活后重构胚胎开始发育，并能够在体外培养条件下分裂达到囊胚期阶段。

         卵母细胞的去核是体细胞克隆极为重要的环节。体细胞融合进入卵子细胞质中，即开始了形成原核的过程。细胞核体积逐渐变大，原核之后即进入合子的状态，开始进入有丝分裂阶段，形成二细胞、四细胞，进而达到囊胚阶段。如果不能成功去核，体细胞和卵细胞核会分别形成原核，继而融合，成为四倍体胚胎，随着发育紊乱胚胎出现退化或阻滞。

       克隆的胚胎可在发育过程的任一阶段进行胚胎移植。但科学家们倾向于选择一细胞期或囊胚期的胚胎，根据自然受精过程卵子在输卵管里受精，运行到子宫时到达囊胚期的生理特征，将不同发育阶段的胚胎移植于输卵管或子宫内。

       目前克隆成功的哺乳动物有20多种。科学家们不仅用健康动物的体细胞克隆了动物，还从冰冻了16年的老鼠脑部取出细胞克隆出老鼠，甚至还尝试克隆珍稀动物大熊猫和灭绝动物猛犸象。克隆濒危和灭绝动物的关键问题在于没有办法获得同种动物的卵子和代孕母亲。可以替代的方法就是采用异种克隆，用其他动物的卵子来替代。如克隆大熊猫可用兔子的卵子，克隆猛犸象可以用现代大象的卵子。代孕动物可以选择妊娠期相近的动物，如熊猫可以用猫和狗熊，猛犸象用普通大象进行代孕。 

   克隆动物产品如肉、奶是否可以食用，并不像转基因食品一样引起太多争议。克隆动物血液、肉、奶成分等分析表明克隆动物与同种动物并没有分别。早在2005年开始，日本、美国、巴西、澳大利亚、新西兰等国都先后批准克隆食品上市。我国目前没有大规模生产克隆动物用于食用的能力，也没有法律、法规对克隆动物食品做出明确规定。

  克隆技术目前最大的应用是生产基因编辑动物，在体外对细胞进行基因编辑后建立细胞系作为供体细胞，就可以生产有价值的动物新品种。如能产生蜘蛛丝蛋白、α-1-抗胰蛋白酶和ATryn的转基因山羊，从乳液中提取昂贵的蛋白，用于科研和人类疾病的治疗。体细胞克隆技术在未来的应用还包括生产人类特异胚胎干细胞和能够代替人类捐献器官的动物器官，为人类健康提供更大的帮助。

但我们应该认识到动物体细胞克隆存在技术和生物学上的不足，存在克隆效率低下和克隆动物出生后发育异常，尤其是在人类克隆上除了健康上的风险，还存在极大的伦理道德争议，因此，体细胞克隆技术决不能轻易应用于人类。科学技术总在发展完善中，克隆技术虽有不足，但终将全面造福人类！

（本文作者系中山大学生命科学学院副教授丛佩清博士）

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贺竹梅教授/主编

中山大学生命科学学院教授、博导

首届“谈家桢遗传教育奖”获得者

“宝钢优秀教师奖”获得者

“中山大学第七届校级教学名师奖”获得者

广东省遗传学会副理事长兼教学专业委员会主任

中国遗传学会科学道德与伦理专业委员会委员

中国毒理学会生物毒素毒理学专业委员会委员

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