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中国克隆猴技术领先世界 将解决实验动物模型缺失问题

2018-03-18 12:25 编辑:TF010 来源:北京晚报

2018年3月18日讯,在今年两会期间的记者会上,科技部部长万钢谈及“中国科技创新5年来变化”说到中国在基础研究领域的成果时,不仅提到了量子纠缠、外尔费米子、胚胎干细胞,还提到了克隆猴。这些克隆猴有个意味深长的名字——“中中”、“华华”和“梦梦”。

作者:蔡文清


在中科院神经科学研究所非人灵长类平台育婴室,克隆猴“中中”和“华华”被护士抱在怀里(1月22日摄)。 新华社供图

这些和普通的猴子一样能正常地生长的小家伙,是人类第一次使用体细胞(分化细胞)的核作为供体而获得克隆猴,被称作“里程碑式”的研究结果,一经公布就引发世界关注。“这项成果将不仅为动物研究带来革命性的变化,还会促进人类疾病治疗新方案的开发。”《细胞》杂志主编Emilie Marcus说。

“克隆”可简单理解为在最早生命体——胚胎上做手术,这个词最早闯进人们的视野与1997年发生的一件大事有关,那一年克隆羊“多莉”诞生了,这只实际上出生于1996年5月的首例体细胞克隆哺乳动物自此成为动物界的“明星”,也彻底颠覆了人类对生殖发育经典理论的认识。

20多年过去了,科学家利用体细胞核移植技术克隆出了许多其他哺乳动物,如猪、牛、羊、猫、狗等。在此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,美国一家研究机构利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,未引起广泛关注。

在科学领域,与人类相近的灵长类动物(猕猴)的体细胞克隆一直是没有解决的难题,没有克隆猴,就很难建立模拟人类疾病的动物模型。中科院上海神经科学研究所研究员孙强率领以博士后刘真为主的团队,经过五年努力最终成功突破这一生物学前沿的难题。这一成功标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代,这一突破进一步巩固了中国科学家在我国即将启动的灵长类全脑介观神经连接图谱国际大科学计划中的主导地位。

“中中”、“华华”及“梦梦”之所以引起前所未有的关注,这是因为它们采用了最为先进的体细胞克隆技术。中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心郭瀚元告诉记者,克隆技术听上去是一个很简单的过程,首先取出被克隆对象的细胞核,这里面含有被克隆对象几乎全部遗传信息。再准备一个去核卵母细胞,该细胞中几乎不含遗传信息,主要是为细胞核提供生存环境,二者融合培养,发育成胚胎后,移植到代孕母体内,由代孕母体为胚胎提供发育场所,最终也由代孕母体产下克隆个体。然而,克隆过程在实际操作中成功率很低,特别是体细胞克隆技术,相当于在肉眼几乎看不到的胚胎上,在高倍显微镜下,利用比头发丝还细的手术刀,把细胞最主要的“器官”换一遍的微置换手术。其中特别尤以灵长类动物的体细胞克隆最为困难,不仅在胚胎层面的操作难度远高于其他动物,在技术不完善的情况下,即便完成前期步骤,体细胞核难以转化、克隆胚胎发育率低等问题又会成为新的瓶颈。而“中华梦”克隆猴的成功,得益于科研团队的几次伟大尝试,解决了胚胎发育障碍;而在胚胎操作过程中,猴子卵母细胞不透明,去核操作非常困难。科研团队使用偏振光方式来给细胞“打光”,缓解这一难题。即便如此,这项操作也必须在极短时间内完成。因此,科研人员通过大量训练,最终实现10秒内完成操作。

克隆猴的成功标志着我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,中科院上海神经所所长蒲慕明院士说,体细胞克隆猴的成功将推动中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,促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程,同时也让中国成为世界脑科学人才的汇聚高地。

记者了解到,理想的动物模型是人类探究疾病、进行基础医学试验的重要工具。一直以来,科学家孜孜不倦地追求理想的动物模型,尤其是对灵长类动物模型的构建,有关灵长类的很多研究问题,都可以通过这一技术构建的灵长类动物模型得到解答。

“通过克隆技术,我们可以生产出遗传背景一致的猴子,可以用在大脑疾病、癌症、免疫甚至代谢类疾病研究方面,亦可以帮助我们在药物临床前试验中,检测其有效性。” 克隆猴技术团队的负责人孙强说,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。

目前神经科学最多使用的模式生物还是小鼠,但是小鼠有许多缺陷。比如自闭症,抑郁症,许多神经退行性疾病,在小鼠模型上难以复现出来。中科院上海神经所的仇子龙教授曾花六年时间做出自闭症猴子模型,他说,其实用大鼠小鼠也可以模拟一部分自闭症的表型,但是鼠的大脑还是和人类的大脑相差太远,无论是尺寸还是结构,比如鼠脑就没有人类大脑那样的沟回和脑区。用小鼠可以模拟一些基本的情绪,例如恐惧记忆、空间学习等,但对于复杂的社交行为,用小鼠实验模拟出的结果就不那么令人信服了。实际上,要用小鼠模型模拟神经系统疾病都是有困难的,不光自闭症,所有的大脑疾病,老年痴呆症也好、帕金森症也好、其他退行性疾病也好,都面临这个问题。像在人类里观察到的大脑神经元死亡现象,在小鼠里都没有。而灵长类动物模型得出的结果相比小鼠模型就往前推进了一大步。

在军事医学科学院实验动物中心工作的郭瀚元一直与实验动物打交道,他说,实验动物的局限性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。克隆猴的成功意味着实验动物学科发展达到了一个新的高度。由于人类对疾病预防与药物研发的迫切需求,对非人灵长类动物模型的需求越来越大,而现在用的实验猴主要来自野生驯养或是人工培育,由于它们的遗传背景不一致,个体之间存在一定差异,实验结果易产生偏差。而如果想要弥补这一缺陷,就必须使用大量动物来进行反复验证。现在有了克隆猴技术,可以得到几乎无差异的猴子个体,在实验过程中,只需要很少数量的克隆猴就能完成药物的有效筛选。因此克隆猴的问世,对于人类及实验动物来说,都是极大的福音。

 

 

来源:北京晚报

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