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不应怀疑克隆技术原理

1998-02-24 来源:光明日报 中国科学院动物研究所 陈大元 我有话说

“多莉”羊的问世,它的科学意义在于它是世界上第一次否定了“在体细胞核内基因组经历不可逆”这一传统观念,揭示了高度分化的体细胞核在去核(去染色体)卵胞质中能重新编程(Reprogramming),宣告人类已经进入高等动物体细胞可以进行无性繁殖(克隆)的新时代,在国际社会引起了轰动。

欢呼和赞扬还不到一年,美国《科学》周刊上刊登的意大利卡拉布里亚大学的Sgaramella和美国纽约大学的Zinder联合撰文,对“多莉”羊的身世提出了质疑。“多莉”羊是真的吗?他们首先对Wilmut等人使用的细胞是不是绵羊乳腺上皮细胞提出怀疑,认为可能是绵羊的干细胞。对Wilmut等人没有充分解释为什么提供供体细胞的绵羊是有孕在身的,因此又怀疑发育成“多莉”的供体细胞可能是胚胎细胞。

Wilmut等人究竟用的是何种细胞,是胚胎细胞还是体细胞呢?作为多年从事细胞核移植的Wilmut等应该有能力区别。从胚胎发育和细胞分化程度来分析,胚胎细胞和体细胞是截然不同的。卵受精后的卵裂球(尤其是16细胞期前的分裂球)才是真正未分化的并具有全能性的早期胚胎细胞。到胚泡期,胚泡细胞已分成滋养层和内细胞团二部分,内细胞团形成整个胚胎,而滋养层形成胚外组织,所以此时的内细胞团已经丧失分化为滋养层细胞的能力,故内细胞团的全能性比卵裂球要差一些。当原肠形成时,胚胎的一部分细胞从胚泡底层分化成原生殖细胞,胚胎的其他细胞经过原肠作用分化为外、中、内三胚层,此时胚胎的体细胞和生殖细胞已经分离,以后三个胚层又各自进一步分化发育,胚胎进入器官发生期。因此,笼统地说出生前胚胎发育的各阶段的细胞都可称为胚胎细胞。但因分化程度的不同,其潜能比内细胞团细胞更小。到胎儿期,这时组织和器官发生基本完成,所以来源于胎儿的细胞(除生殖细胞外)可谓胎儿体细胞。这些细胞的分化程度比早期胚胎细胞高,而潜能逐渐丧失。而成年个体的体细胞,才是真正高度分化的细胞。但有些仍然保留增殖的能力,如上皮细胞(包括腺体的上皮细胞)、肝细胞和成纤维细胞等。有些已丧失增殖能力,如神经细胞。

众所周知,成体的干细胞与胚胎发育早期的干细胞是不同的。胚泡期的内细胞团,实际上是一种胚胎干细胞(母细胞),它可分化为三胚层,继续发育即分化为胚胎或成体的所有细胞。乳腺上皮细胞伴随有干细胞,这种干细胞与胚胎发育早期的干细胞不同,它的命运已经被决定,它继续分化和增殖也只能形成乳腺上皮细胞,不能再分化成其他功能的细胞。因此就干细胞而言,在不同发育阶段其潜能是不一样的,所以乳腺干细胞应有别于胚胎干细胞。对于乳腺上皮细胞与乳腺干细胞、胚胎细胞和体细胞的区别,应该是非常清楚的。为什么Sgaramella和Zinder会把如此不同发育层次、不同潜能的体细胞怀疑是胚胎细胞。这样的质疑,也使人费解。

胚胎细胞克隆和体细胞克隆动物,都是属于动物无性繁殖。所谓胚胎细胞克隆所用的胚胎细胞是指未分化的卵裂球或内细胞团,由于这类工作国际上报道较多,自然就不会轰动,更不会大书特书。而今“多莉”是动物体细胞克隆,所以科学界风云迭起。动物体细胞克隆技术,从理论上分析是完全可行的,因为卵母细胞是全能性的,而体细胞核含有全部遗传物质,当体细胞核移植到去核卵胞质中,卵胞质中的可逆转因子,促使体细胞核去分化,引发重新编程,恢复全能性,获得替代合子核的能力,使重组卵分裂发育。这个过程近年在我们的实验动物克隆研究中已获得初步证明,并且在体外培养中能越过卵裂停滞期,发育到胚泡。最近Wisconsin-Medison大学报道用牛卵胞质移植异种核(羊、猪、猴等成年动物的成纤维细胞核),在体外培养中也都能发育到胚泡期,其中以猴的发育率最高,而猪的已孕育了猪胚胎。可见体细胞克隆不仅是可行的,而且异种克隆亦已初见成效。因此,从克隆技术的原理来说是无可置疑的。但也应该看到体细胞克隆的难度的确很大,因此重复试验也得要有时日。

作为一项突破性成果,其检测指标是十分重要的。但我们也能理解Wilmut等人的心情,为了争取国际领先,在未获得检测指标前,先公布其成果,这也是可以的,但必须尽快把检测结果公布。如果在检测结果还未得手,重复试验成败还不知,过早下任何结论,都是不恰当的。何况,Wilmut等人也正在为这些检测作努力,并表示一旦得到分析结果,就将公布于众。再之,克隆动物试验,不少国家都在进行,如1998年1月21日日本《产经新闻》报道农水省畜产试验场宣布用成年牛耳朵的体细胞进行核移植,并将重组卵移植母牛体内,预计今年夏天克隆牛将会诞生。因此,“多莉”是真是假,等结果出来再作结论,为时不晚。

不论“多莉”是真是假,动物克隆技术本身不该怀疑,而应更重视和发展。面对势不可挡的“世纪”挑战,我们必须奋发图强,乘生物高科技发展的潮头,积极发挥优势,奋勇前进。因为克隆技术能加速优良性状的家畜的繁殖,与基因工程结合可以将动物改造成“动物药厂”,还能拯救和保护濒危物种等等,所以克隆技术已向人类展示十分巨大的应用前景。可以这样说,建立和发展克隆技术是社会发展的需要,也是科技发展的必然。我国在动物克隆方面有着雄厚的研究基础,拥有一大批优秀科技人才。尤其对于我们这种人口众多、资源相对贫乏的国家来说,克隆技术可能具有更重要的意义。希望要善待动物克隆技术,支持克隆技术的发展。期待动物体细胞克隆技术在我国尽早建立和发展,让克隆技术为人类造福。

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