基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴、创建出首例人造单染色体真核细胞、揭示水合离子的原子结构和幻数效应等十项成果入选2018年度“中国科学十大进展”。
基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴
非人灵长类动物是与人类亲缘关系最近的动物。因可短期内批量生产遗传背景一致且无嵌合现象的动物模型,体细胞克隆技术被认为是构建非人灵长类基因修饰动物模型的最佳方法。自1997年克隆羊“多莉”报道以来,虽有多家实验室尝试体细胞克隆猴研究,却都未成功。
中国科学院上海神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越创新中心孙强和刘真研究团队经过五年攻关最终成功得到了两只健康存活的体细胞克隆猴。他们研究发现,联合使用组蛋白H3K9me3去甲基酶Kdm4d和TSA可以显著提升克隆胚胎的体外囊胚发育率及移植后受体的怀孕率。在此基础上,他们用胎猴成纤维细胞作为供体细胞进行核移植,并将克隆胚胎移植到代孕受体后,成功得到两只健康存活克隆猴;而利用卵丘颗粒细胞为供体细胞核的核移植实验中,虽然也得到了两只足月出生个体,但这两只猴很快夭折。
遗传分析证实,上述两种情况产生的克隆猴的核DNA源自供体细胞,而线粒体DNA源自卵母细胞供体猴。体细胞克隆猴的成功是该领域从无到有的突破,该技术将为非人灵长类基因编辑操作提供更为便利和精准的技术手段,使得非人灵长类可能成为可以广泛应用的动物模型,进而推动灵长类生殖发育、生物医学以及脑认知科学和脑疾病机理等研究的快速发展。
世界首个体细胞克隆猴“中中”(左)和它的妹妹“华华”
人们不禁猜想,两只克隆猴的父母是谁?克隆人会不会随之而来呢?今天,就带大家深入了解一下!
“体细胞克隆猴”是什么技术?
体细胞克隆,就是一种将体细胞培养后注入去除遗传物质的卵子,通过人工方式激活后再送入母体发育成个体的过程。细胞核移植技术是克隆动物的一个重要步骤。体细胞克隆猴,就是利用供体猴的体细胞,复制出的遗传结构与供体猴子相同的个体。
科学家们利用体细胞克隆技术不仅得到了包括马、牛、羊、猪和骆驼等在内的大型家畜,还得到了包括小鼠、大鼠、兔、猫和狗在内的多种哺乳动物。但与人类最相关的灵长类实验动物(猴)的体细胞克隆,却一直是没有解决的世界难题。
两只“克隆猴”的父母是谁?
从生物学角度来讲,“中中”和“华华”的生物学父亲和母亲是提供体细胞的成年猴子的父亲和母亲。因为体细胞供体是母猴子,所以,“中中”和“华华“自然也都是母猴子啦。由于遗传基因基本全都在细胞核中,所以“中中”“华华”的遗传基因与体细胞提供者是相同的。可以说,两只小猴子是提供体细胞的成年母猴子的“克隆”。当然,也可以说她们是姊妹关系。
有人说,“克隆猴”有“三个妈妈”是真的吗?
可惜,“三个妈妈”都不是真“妈妈”。跟“克隆猴”关系最近的,可以说是它的原型,就是提供了细胞核的母猴子,算是它的“第一妈妈”,从遗传上来说,实际是其姐姐。还有卵子提供者算是它的“第二妈妈”,使其含有跟它一样遗传基因的细胞核能顺利分裂、分化。最后科学家们还得给它找个代理母亲,使它在其温暖的子宫中能顺利生长。可惜“代孕妈妈”跟“克隆猴”一点亲缘关系都没有。
为什么一定需要卵细胞的掺合呢?
简单说,采用这种“偷梁换柱”的方法,也就是把卵细胞的细胞核去掉,换上供体体细胞的细胞核,这种细胞核移植技术,看中的就是卵细胞体积大,容易操作,又含有细胞核发育所需要的大量营养物质,所以,目前克隆动物的方法大都使用的这种方法。20多年前大名鼎鼎的“多莉羊”,也是这样诞生的。
“克隆猴”为什么如此引人注目?
猴子属于灵长类动物,与人类的亲缘关系最近,而且,越是高等的动物,克隆技术越难实现。比如,对于猴子来说,因为需要卵细胞的参与,用于实验的猴子卵母细胞也不那么容易得到。这次就用了好几百个卵细胞才成功的。
克隆人离我们究竟有多远?
中科院院士、中科院神经科学研究所所长蒲慕明介绍,体细胞克隆猴技术的突破,应该说克隆人的技术障碍已经去除,但是做克隆猴的目的完全是为了建立动物模式来帮助理解人的大脑,治疗人的各种疾病,不仅没有必要进行克隆人的研究,而且社会的伦理道德也不允许克隆人。
本文专家:吕秀齐,中国科学技术出版社编审
本文审稿:陈海旭博士,副研究员,解放军总医院南楼临床部、老年疾病国家临床医学研究中心、老年医学研究所。
中科院上海神经科学研究所/脑科学 与智能技术卓越创新中心孙强和刘真 研究团队经过五年攻关, 最终成功得到了两只健康存活的体细胞克隆猴。 这一成果入选2018中国十大科技进展,并位列第一。《十万个为什么》节目邀请嘉宾——中科院神经科学研究所所长、中国科学院院士蒲慕明,讲述克隆猴是如何诞生的?