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西游记里的法术,克隆技术将它实现了!(文末福利)

2018-01-27 豌豆Sir 科学大院
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孙悟空自从了道之后,身上有八万四千毛羽,根根能变,应物随心。以一化十,以十化百,百千万亿之变化,皆身外身之法也。

——《西游记》

原以为只在神话故事中存在的法术,竟然在现实生活中实现了。



2017年11月27日,世界首只体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所诞生; 8天后,第二只克隆猴“华华”诞生 [1]。


生物学顶尖学术期刊“细胞”(Cell)

以封面文章在2018年1月25日在线发表此项成果


今天,豌豆Sir就要扒一扒这神话般的体细胞克隆技术


克隆=Ctrl+C再Ctrl+V?


克隆(cloning)在生物学上有很多层含义。我们在这里所说的“克隆”创造出一个与原来生物体拥有一模一样传信息的生物体。


一模一样还不容易?Ctrl+C再Ctrl+V。

此乃键盘侠必备技能。


克隆一个生命远比复制一张图片复杂。我们都是从一颗胚胎发育成一个完整的人,在这个过程当中,胚胎细胞会分裂、分化成为成熟的体细胞比如皮肤细胞或神经细胞等等。



成熟的体细胞就无法再变成其他种类的细胞,更别说重新发育成一个完整的人了。如果把一团面粉看作胚胎细胞那么,花卷、烧饼、饺子就是成熟体细胞


用面团捏头羊简单,用花卷捏一头羊你试试!


可爱的“中中”和“华华”是克隆自花卷还是饺子呢?


都不是。


而是来自同一只流产的雌性食蟹猕猴胎儿的成纤维细胞(fibroblast)一种能合成胶原蛋白的体细胞 [1]。


子鼠丑牛午马未羊,挨个捏


1996年,世界首只体细胞克隆动物多莉诞生,所使用的克隆技术被称为体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer)。



克隆羊多莉一共有三个妈,分别为它提供了去核卵细胞乳腺细胞(细胞核的来源)温暖的子宫





科学家通过电击使来自大妈的去核卵细胞与来自二妈的乳腺细胞融合,将融合细胞培养成胚胎后、放入三妈的子宫内发育足月



这样,克隆羊多莉就诞生了。21年来,采用同一技术,科学家们完成了20余种哺乳动物的克隆。


已被克隆的部分动物(翻译、改编自参考资料3)


鼠、牛、兔、马、羊、狗、猪……尽管,12生肖被成功克隆了一大半,科学家们的多年夙愿却始终未偿——克隆灵长类动物。


灵长类是动物界最高等、最接近人类的类群,是解开人类生命之谜的“钥匙”。多年来,各国科学家尝试攻克这一难题,前赴后继但屡战屡败。


毫毛如何变小猴?


克隆猴为什么这么困难呢?原因有三。


一是“去核”难度大。作为受体的卵细胞,必须先把细胞核“摘除”,但灵长类卵细胞的细胞核不容易识别 [4]。


B.摘除细胞核之前;C.摘除细胞核之后。

白色箭头:细胞核 [1]。


去核是极为精细的显微技术,成功的秘诀唯有熟能生巧。


二是当体细胞的细胞核进入卵细胞后,需先“唤醒”卵细胞,才能启动胚胎发育程序。就像插了钥匙之后踩下油门,车才会前进。


克隆猴的过程,其中激活是关键步骤。

(翻译、改编自参考资料1)


三是胚胎的发育效率低。绝大多数克隆胚胎难以正常发育,胎死腹中。


B超:A.无胚胎;B.有胚胎。

C.怀孕比例;D.怀孕后有胚胎的比例。

E.各孕期阶段与结果的总比例 [1]。


研究人员一共移植获得109个克隆胚胎,将其中79个胚胎移植入21只代孕母猴中;其中,有6只代孕母猴成功怀孕,但仅有2只正常怀孕超过140天。最终通过剖腹产获得2只存活的小猴:“中中”和“华华”。


https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=g0539ce8wg1&width=500&height=375&auto=0

中中和华华在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室的恒温箱里 [1]。


经过5年的不懈努力,无数次的失败,中科院神经科学研究所的孙强团队终于成功攻克了克隆灵长类这个世界生物学难关。


中中”与“华华”的名字将代表中国永载史册。


作者|Echo

漫画|君君

封面|美猴王元素来自千图网


参考资料:

[1]Liu et al., Cloning of Macaque Monkeys by Somatic Cell Nuclear Transfer, Cell(2018), https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.01.020 

[2]豌豆Sir. 漫画遗传学. 人民邮电出版社. 2018年:133-139. 

[3]Wadman, Cloning special: Dolly: a decade on, Nature 445, 800–801.

[4]新华社. 揭秘克隆猴:从“多利”羊到“中中”猴,这一步为何跨越21年?http://www.xinhuanet.com/2018-01/25/c_1122310658.htm


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                                                                           (本文经基因科普公益项目“豌豆Sir”授权转载)




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