科普 | 世界首例体细胞克隆猴诞生在中国

天津大学医学部

引言

看过《西游记》的人们一定会对孙悟空的大分身普会神法印象深刻，“拔一把毫毛，入口嚼烂，喷将出去，念动咒语，叫声：变！毫毛变做千百个小猴，大显神通”。如今，孙悟空的这项绝活，真的成为了现实。

2017年11月27日，世界上第一只体细胞克隆猴“中中”在中国诞生。同年12月5日，第二只猕猴宝宝“华华”诞生。

这两只出生在中国科学院神经科学研究所非人灵长类研究平台的猕猴宝宝，标志中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代，实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。

技术背景

体细胞克隆技术，对于我们并不陌生，大名鼎鼎的克隆羊“多莉”就是这一技术的产物。然而，这项技术在多莉诞生之前就已经存在并且发展了很多年。

什么是体细胞克隆技术？

体细胞克隆技术是指把动物体细胞经过抑制培养，使细胞处于休眠状态。采用核移植的方法，利用细胞拆合或细胞重组技术，将卵母细胞去核作为核受体，以体细胞或含少量细胞质的细胞核即核质体作为核供体，将后者移入前者中，构建重组胚，供体核在去核卵母细胞的胞质中重新编程，并启动卵裂，开始胚胎发育过程，妊娠产仔，克隆出动物的技术，又可称之为体细胞核移植技术。

人工克隆的诞生——从自然克隆“同卵双生”得到启发

早期科学家从一个受精卵可以分裂、发育形成具有同样基因组的同卵双胞胎中得到人工克隆思路——使用早期胚胎细胞进行人工克隆，将早期胚胎分为多个小的胚胎，然后再分别发育成多个个体。因此，早期的人工克隆动物的遗传基因均来自胚胎，都是用胚胎细胞进行的核移植。

人工克隆历史上的突破——“多莉”的诞生

1996年7月5日，英国科学家克隆出一只基因结构与供体完全相同的小羊“多莉”（Dolly），实现了人工克隆历史上的突破，小羊“多莉”成为了全世界的焦点。

“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没有雄性生物生殖细胞精子的参与。研究人员先将一个黑面绵羊卵细胞中的细胞核吸出去，得到一个卵细胞空壳，然后从一只白面绵羊身上取出一个乳腺细胞，取出它的细胞核并注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的“卵细胞”。这一经过改造的“卵细胞”分裂、增殖形成胚胎，再被植入另一只黑面母羊子宫内，随着母羊的成功分娩，“多莉”来到了世界。我们可以这样认为，多莉有三位母亲，但是没有父亲。

但为什么其它克隆动物并未在世界上产生这样大的影响呢？这是因为在此之前其他克隆动物的遗传基因来自胚胎，且都是用胚胎细胞进行的核移植，众所周知，胚胎细胞本身是通过有性繁殖的，其细胞核中的基因组一半来自父本，一半来自母本，所以不能严格地说是“无性繁殖”。

而“多莉”的基因组，全都来自单亲，因此，称“多莉”是世界上第一个真正克隆出来的哺乳动物。

又遇克隆技术发展难题

在克隆羊“多莉”诞生后的二十年时间里，各国科学家利用成年动物的体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物，也一直不断在尝试克隆与人类基因组最为相似的非人灵长类动物。

2000年1月14日，一只克隆猴在美国诞生。这是全世界第一次成功地克隆灵长类动物。然而我们却只能简单地称它为“广义上的克隆猴”。因为它的克隆方法和“多莉”完全不同。它采用了“胚胎分裂”的方法，也就是我们提到的早期的克隆方法。本质上还是存在着雄性生殖细胞“精子”的参与，并非完全意义上的“无性繁殖”。然而，由于克隆灵长类动物本身存在着一些技术难题以及克隆猴对科学界的深远意义，这已经是一种巨大的突破。

然而，如何成功培育出体细胞移植来源的克隆猴呢？这始终是一个无解的答案。

在过去，有些科学家认为灵长类动物的卵细胞有着极为独特的生化特性，克服这种特性完成克隆是现有技术无法达到的。

中国团队攻克灵长类体细胞克隆难关

2008年，中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明提出：要开展以非人灵长类为主要模式动物的研究，并着手筹建非人灵长类研究平台。他迫切希望中国的神经科学研究能领跑世界，而在他眼里，非人灵长类研究就是可以实现弯道超车的地方。

　这个决定意味着，我国要准备攻克克隆猴技术，而这是世界克隆技术领域内公认的难题。跨越这道“天堑”，是国内外很多科学家的梦想，很多团队怀揣雄心壮志、迎难而上，却铩羽而归，最终落得失败的结果。

2009年，中国科学院神经科学研究所顺利建立了非人灵长类研究平台。在八年时间里，团队的数位科学家，在这一片“无人区”中坚持不懈、摸索前行。

因为克隆过程中涉及到取核操作，也就是需要把异体体细胞核和受体卵细胞核取出，并将异体体细胞核注入到受体卵细胞中。而猴子作为灵长类动物，其细胞核相比于其他动物更精细、更复杂，操作起来非常困难。如何熟练操作，成为技术上的难题之一。

团队科学家刘真用两年时间熟练掌握这一技术，他可以一天6小时都坐在显微镜前，用小鼠胚胎做细胞去核操作训练，最终能够将操作时间精确到秒。

非人灵长类研究平台主任孙强，在博士毕业后，放弃出国深造，扎根云南深山老林，与猴比邻15年。他用所积累的宝贵经验指导实验操作，用坚强、乐观的精神鼓舞团队中的每一个人，最终带领团队取得成功。

平台实验兽医主管王燕是一位出色的动物界“妇产科大夫”，也是她完成了世界首两例克隆猴“中中”、“华华”的接生任务。在工作过程中，她练就了一身辨认猴子的本事：可以根据尾巴长短、体型、毛色、胡须，甚至眼睛大小分清每只猴子。每每进入猴房，猴群不但不躲开，反而会乖乖等她抓起尾巴检查，有些还会主动靠过来。

平台兽医主管陆勇为了防止怀孕母猴难产，在值班过程中，坚持每30分钟发一条QQ到工作群，确保自己能监控到怀孕母猴的细微变化，始终保持清醒。

刘真

王燕

孙强

陆勇

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在当时，国内外有着大批队伍瞄准克隆猴难题，不断实验，以求成功。对于孙强团队来说，攻坚克难，分秒必争！在这种急迫感之下，团队成员正是用这股拼劲儿，使原本计划于2020年攻破的体细胞克隆猴难题在2017年底就见到了胜利的曙光。

2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在西山岛上的非人灵长类平台诞生。不久后，“华华”也顺利诞生。

“中中”、“华华”名字的由来

虽然“中中”和“华华”的诞生凝聚了神经所苏州灵长类研究平台整个研究团队的精力和神经所的多年心血，但是起名字的过程却十分迅速。神经所的党委书记王燕女士说道：“尽管确定名字只用了几分钟，但后来想想，中华复兴的梦想在大家心里已经藏了很久。”两只猕猴宝宝的安全诞生实现了中国在非人灵长类研究领域“领跑”的梦想，也标志着我们离中华民族伟大复兴的目标又更进一步。

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非人类灵长类体细胞克隆时代到来啦

真正有用的动物模型，推动人类脑疾病的研究和治疗

中国科学院院士蒲慕明介绍：说起克隆猴，其实它最重要的科学价值就在于它可以大大促进人类脑疾病的研究和治疗。

当前，药物研发通用的动物模型是小鼠。但小鼠无论从基因组成还是身体结构都与人类相差甚远，尤其在神经科学领域，小鼠模型存在较大的缺陷。往往是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、代谢性疾病等研究发展陷入瓶颈，众多疾病不能得到有效治疗。

而猴属于灵长类动物，各方面与人类较为接近，所以灵长类动物作为模式动物对人类疾病治疗有着重要的研究、治疗作用。

全球实验动物使用数量有望大幅降低，药物研发驶入“快车道”

补充知识：实验动物伦理学中的“3R”原则：

Reduction（减少），减少为获得一定数量和精度的信息而使用的动物数量。

Replacement（替代），用无意识的物质代替有意识的活的高等动物.

Refinement（优化），降低对仍需使用的动物的不人道程序的发生率或伤害程度。

目前，中国每年出口数万只猕猴，主要用于药物筛选。如此大批量的动物实验，有违实验动物“3R”原则中的“Reduction（减少）”原则，会产生一定的伦理问题。而有了体细胞克隆猴技术，人们就能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，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。这大大减少了个体差异对实验的干扰。也就是说，在未来只要使用很少数量的克隆猴，就能够完成很有效的筛选。

高质量的实验动物能够有效缩短药物研发周期，提高药物研发成功率，从而使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，有力推动我国新药创制与研发，助力“健康中国2030”目标实现，在未来大力推进健康中国的建立.

结语