用一把毫毛,变出千百个一模一样的猴子——《西游记》里的神话正在成为现实。
↑1月24日,中科院神经科学研究所所长蒲慕明院士、孙强研究员和刘真博士(从左到右)在北京举行的发布会上。
克隆猴“中中”和她的妹妹“华华”在中国诞生近两个月!北京时间1月25日,它们的“故事”登上国际权威学术期刊《细胞》封面,这意味着中国科学家成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题。
↑克隆猴“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向外张望。
1997年,科学领域发生了一件大事,它既引起了科学家群体的广泛关注,同时又成为街谈巷议的话题,这就是克隆羊“多莉”的诞生。20多年过去了,科学家利用体细胞核移植技术(SCNT)克隆出了许多其他哺乳动物,如猪、牛、羊、猫、狗等。
事实上,这期间也有很多学者曾尝试克隆与人类更加接近的非人灵长类动物。1999年,俄勒冈国立灵长类研究中心Gerald Schatten教授成功地用胚胎分裂的方式克隆出一只恒河猴,但由于并未运用体细胞核移植技术,所以并未引起广泛关注。除此之外,俄勒冈美国国家灵长类中心Shoukhrat Mitalipov教授、匹兹堡大学Calvin Simerly等人也尝试用体细胞核移植技术克隆非人灵长类动物,均未成功。
近日,这一难题被来自中国科学院上海神经科学研究所的科学家攻克,他们率先利用体细胞核移植技术克隆出两只猕猴,完成这一实验的是以中国科学院神经科学研究所研究员孙强和博士后刘真为主的团队。
体细胞核移植技术(SCNT)克隆出猕猴,图片来自Cell
非人灵长类体细胞克隆历史
1月25日,《细胞》(Cell)杂志不同寻常地提前公布了这一重磅研究。
↑克隆猴“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得到精心照料。
“这是许多专家认为不可能实现的重大技术突破。”国际细胞治疗学会主席约翰·拉斯科这样点评中国科学家的成果,“利用聪明的化学方法和操作技巧,攻克了多年来导致克隆猴失败的障碍。”
自1996年第一只克隆羊“多利”诞生以来,20多年间,世界各国科学家利用体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物,但一直没有克服与人类最相近的非人灵长类动物克隆的难题。科学家曾普遍认为现有技术无法克隆灵长类动物。
↑这是中科院神经科学研究所孙强研究员(左)和刘真博士。
中科院神经科学研究所孙强团队经过5年努力,成功突破了世界生物学前沿的这个难题。利用该技术,科研团队未来可在一年时间内,培育出大批基因编辑和遗传背景相同的模型猴。
“这是世界生命科学领域近年来的重大突破。”中科院神经所所长蒲慕明院士说,克隆猴的成功,将为阿尔茨海默症、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。
孙强说,这意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型,既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。
↑1月24日,中科院神经科学研究所研究员孙强在北京举行的发布会上介绍项目成果。
从“多利”羊到“中中”猴,这一步为何跨越21年?
中国科学院公布,世界上首只体细胞克隆猴“中中”于2017年11月27日诞生,10天后第二只克隆猴“华华”诞生。国际权威学术期刊《细胞》北京时间1月25日以封面文章形式在线发布该成果。
自1996年第一只克隆羊“多利”诞生以来,21年间,各国科学家利用体细胞先后克隆了牛、鼠、猫、狗等动物,但一直没有跨越与人类最相近的非人灵长类动物的“屏障”。
↑克隆猴“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。
克隆猴为什么难?它的诞生有什么价值?克隆猴有啥价值?疾病研究、新药测试将大幅提速
↑在中科院神经科学研究所非人灵长类平台,孙强研究员(后)向兽医了解怀孕母猴的监护情况。
克隆猴的诞生意味着什么?
“意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型。”
利用克隆技术,未来可在一年时间内,培育大批遗传背景相同的模型猴。这既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。
如果实验对象的遗传背景不同,“实验组”和“对照组”的说服力就不够强。传统医药实验大量采用小鼠,很大程度上是因为鼠类可通过快速近亲繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。
但由于小鼠和人类相差太远,针对小鼠研发的药物在人体检测时大都无效或有副作用。据了解,这是目前绝大多数脑疾病研究无法取得突破的一个主要原因。
↑克隆猴“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。
克隆猴为什么费劲?三大难点抬高门槛
2003年,权威学术期刊《科学》曾发表美国匹兹堡大学医学院研究人员的一篇论文,论文称,用现有技术克隆灵长类动物“是行不通的”。
最接近成功的一次实验发生在2010年。美国俄勒冈灵长类研究中心的著名科学家米塔利波夫率领团队成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎发育至81天,以流产告终。
↑中科院神经科学研究所孙强研究员(左)和刘真博士在育婴室查看克隆猴“中中”和“华华”的情况。
克隆猴主要有三个难点。
难题之一,是细胞核不易识别,“去核”难度大。
作为受体的卵细胞,必须先把细胞核“摘除”,才能容纳体细胞的细胞核这个“外来户”。但是,猴的卵细胞核去核难度非常大。
孙强团队中,博士后刘真是“去核”的主要操作者。借助显微设备,刘真用一双巧手反复练习,在最短时间内、用最小损耗完成“去核”工作,为后续的克隆工作奠定重要基础。
↑克隆猴“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得到精心照料。
难题之二,是卵细胞容易提前激活。
克隆过程中,体细胞的细胞核进入卵细胞时,需先“唤醒”卵细胞,然后才启动一系列发育“程序”。因此,“唤醒”的时机要求非常精准。但是,使用传统方式,猴的卵细胞很容易被提前“唤醒”,往往导致克隆“程序”无法正常启动。
↑克隆猴“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。
难题之三,是体细胞克隆胚胎的发育效率低。
被转移到卵细胞里的细胞核,突然要扮演受精卵的角色,“赶鸭子上架”很不适应,需要科学家采取多种手段“保驾护航”。如果“保驾”不力,绝大多数克隆胚胎都难以正常发育,往往胎死腹中。
经过5年不懈努力,孙强团队成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题。通过DNA指纹鉴定,“中中”和“华华”的核基因组信息与供体体细胞完全一致,证明姐妹俩都是正宗的克隆猴。
↑护士在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室给克隆猴喂奶。
克隆猴之后做什么?不考虑对人类进行相关研究
↑在中科院神经科学研究所非人灵长类平台实验室,刘真博士借助显微设备对卵母细胞进行“去核”操作。
科学家认为,由于猴子与人在基因方面非常相近,克隆猴研究对于开发治疗人类疾病的新疗法等将会起到巨大的促进作用。
“这也是‘全脑介观神经联接图谱’国际大科学计划的关键技术。”
蒲慕明说,我国目前在该领域处于国际领跑地位,将进一步使我国成为世界脑科学人才的汇聚高地。此项成果也将推动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,为应对我国人口健康领域的重大挑战做出贡献。
文章信息来源新华网和凤凰网
图片来自杂志《cell》、新华网、凤凰网。
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