《 人民日報 》（ 2018年01月25日 10 版）
體細(xì)胞克隆猴“中中”（左）與“華華”在育嬰箱內(nèi)。中科院神經(jīng)科學(xué)研究所供圖
《西游記》中的孫悟空法力無邊，只需要拔毫毛輕輕一吹，就能立刻變出千百個分身。如今，類似的場景也有望在現(xiàn)實中呈現(xiàn)。
中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員孫強團(tuán)隊24日下午在北京宣布，團(tuán)隊經(jīng)過5年的不懈努力，突破了體細(xì)胞克隆猴的世界難題，成功培育出世界首個體細(xì)胞克隆猴。這標(biāo)志著中國將率先開啟以獼猴作為實驗動物模型的時代。該項成果于1月25日以封面文章在線發(fā)表在生物學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。
靈長類動物（獼猴）的體細(xì)胞克隆，一直是世界難題
2017年11月27日，世界上首個體細(xì)胞克隆猴“中中”在中科院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心的非人靈長類平臺誕生；12月5日，第二個克隆猴“華華”誕生。兩只克隆猴均為雌性。截至目前，兩只小猴子的各項身體指標(biāo)均很正常，發(fā)育狀態(tài)良好。
體細(xì)胞是一個相對于生殖細(xì)胞的概念。它是一類細(xì)胞，其遺傳信息不會像生殖細(xì)胞那樣遺傳給下一代。
“體細(xì)胞是執(zhí)行特殊功能的，比如紅細(xì)胞是執(zhí)行運養(yǎng)功能的，免疫細(xì)胞是執(zhí)行免疫防御功能的，它們不具有發(fā)育的特性。但有部分體細(xì)胞可以在體外進(jìn)行培養(yǎng)實現(xiàn)無限增殖，可以拿到無數(shù)的體細(xì)胞。”孫強說。
利用這個特點，體細(xì)胞克隆技術(shù)應(yīng)運而生。體細(xì)胞克隆技術(shù)又可稱體細(xì)胞核移植技術(shù)。首先，需要把動物體細(xì)胞分離培養(yǎng)，然后再采用核移植的方法，將卵母細(xì)胞去核作為核受體，以體細(xì)胞或含少量細(xì)胞質(zhì)的細(xì)胞核即核質(zhì)體作為核供體，將后者移入前者中，構(gòu)建重組胚，供體核在去核卵母細(xì)胞的胞質(zhì)中重新編程，并啟動卵裂，開始胚胎發(fā)育過程，妊娠產(chǎn)仔。
自從1997年“多莉羊”體細(xì)胞克隆成功后，許多哺乳動物的體細(xì)胞克隆也相繼成功，但與人類相近的非人靈長類動物（獼猴）的體細(xì)胞克隆一直是沒有解決的難題。
那么，非人靈長類核移植究竟難在哪里？
“主要難在三個方面。以獼猴為例：一是猴細(xì)胞核不易識別，去核難度大；二是猴的卵母細(xì)胞容易提前激活。操作稍一不小心，卵母細(xì)胞就可能被激活，然后它就會先開始自主卵裂，體細(xì)胞就跟不上了，最后導(dǎo)致這個卵無法發(fā)育；三是猴的體細(xì)胞克隆胚胎發(fā)育差，培養(yǎng)囊胚效率低，優(yōu)質(zhì)囊胚比例低。”孫強說。
克隆猴有助于建立模擬人類疾病的動物模型
雖然非人靈長類動物（獼猴）的體細(xì)胞克隆很難實現(xiàn)，但它對人類卻非常重要。
“沒有克隆猴，就很難建立模擬人類疾病的動物模型，很多疾病的研究就無法順利且有效開展。”孫強說，“比如，目前絕大多數(shù)腦疾病之所以不能有效治療、主要的原因之一是研發(fā)藥物通用的小鼠模型和人類相差甚遠(yuǎn)，研發(fā)出的藥物在人體檢測時大都無效或有副作用。”
以往用普通的猴子做實驗動物模型，存在兩個劣勢。
“一是猴子的繁殖力低，傳代時間長。一個猴子的懷孕周期是160天，從一個小猴子出生到性成熟可以懷孕生育至少要等4年到6年時間。二是遺傳背景復(fù)雜。因為猴子的父親母親都不一樣，其基因來源不一樣，遺傳背景就不一樣，這樣個體差異大，對實驗干擾就會比較大。”孫強說。
基于此，一直以來全世界各國的科研人員都在想辦法攻克這個難題。
2012年，在浙江烏鎮(zhèn)舉行的非人靈長類研究小型專題研討會上，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心蒲慕明院士提出神經(jīng)所要開展猴體細(xì)胞克隆的工作，并認(rèn)為這是解決上述問題的唯一可行道路。
于是，奔著這個任務(wù)目標(biāo)，孫強率領(lǐng)以博士后劉真為主的團(tuán)隊開啟了研究。
孫強團(tuán)隊經(jīng)過分析認(rèn)為，體細(xì)胞克隆的關(guān)鍵節(jié)點是主要分為四個階段：胚胎構(gòu)建、激活、核基因啟動，以及著床后發(fā)育。其中，前三個階段，也就是胚胎細(xì)胞從一個細(xì)胞依次分裂成2、4、8個細(xì)胞的過程是最關(guān)鍵的。
“在核基因組啟動前，體細(xì)胞核要經(jīng)歷一個回復(fù)到早期胚胎核狀態(tài)的過程，也就是重編程。如果能把這個過程控制好，應(yīng)該就能夠提高體細(xì)胞胚胎的發(fā)育率。”孫強說。
猴的卵母細(xì)胞去核難度大，對技術(shù)的要求很高。為了能在去核過程中做到快速準(zhǔn)確，減少對卵母細(xì)胞的損害，劉真苦練技術(shù)幾年，最終能達(dá)到平均10秒取出一個核。
為腦類疾病的新藥研發(fā)、機理研究、干預(yù)診治帶來光明前景
談到體細(xì)胞克隆猴構(gòu)建成功的意義，蒲慕明表示，首先證實了獼猴可以用體細(xì)胞來克隆，二是獼猴可以成為真正有用的動物模型。
“克隆猴遺傳背景相同，就減少個體間差異對實驗的干擾，大大減少了實驗動物使用數(shù)量。同時，通過體細(xì)胞克隆技術(shù)，模型猴制備時間縮短到一年內(nèi)，復(fù)雜和精準(zhǔn)的基因編輯可以在體外培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行。”蒲慕明說。
此外，體細(xì)胞克隆猴的成功，將推動我國率先發(fā)展出基于非人靈長類疾病動物模型的全新醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)針對阿爾茨海默病、自閉癥等腦疾病，以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發(fā)進(jìn)程。
“同時，這一突破也率先實現(xiàn)了‘領(lǐng)跑、彎道超車、三個面向’的目標(biāo)，進(jìn)一步鞏固了中國科學(xué)家在我國即將啟動的靈長類全腦介觀神經(jīng)連接圖譜國際大科學(xué)計劃中的主導(dǎo)地位。”蒲慕明說。
國際細(xì)胞治療協(xié)會主席、醫(yī)學(xué)科學(xué)家約翰·拉斯科評價說：“來自中國科學(xué)院的作者們報道了體細(xì)胞核移植和化學(xué)重編程產(chǎn)生的克隆獼猴出生了以及頭一個星期的生長情況。相似的技術(shù)20年前曾經(jīng)用來制備多莉羊，但是這一次來自上海的科學(xué)家利用聰明的化學(xué)方法和操作技巧，攻克了多年來導(dǎo)致克隆猴失敗的障礙。這是許多專家一直認(rèn)為不可能實現(xiàn)的重大技術(shù)突破。”
體細(xì)胞克隆猴的應(yīng)用前景也很廣闊。
美國的杰克森實驗室建立于1929年，是世界上最大的模式動物研發(fā)基地和銷售公司，為國際生物醫(yī)學(xué)界培養(yǎng)并出售7000多種基因編輯小鼠品系。
“等這項技術(shù)成熟后，未來，我國也可建成以非人靈長類為模型的主要研發(fā)基地和產(chǎn)業(yè)鏈。”蒲慕明說：“面向國家重大需求，腦疾病模型猴的制作也將為腦疾病的機理研究、干預(yù)、診治帶來前所未有的光明前景。以我國科學(xué)家為主導(dǎo)的靈長類全腦圖譜計劃的實施和靈長類腦科學(xué)的前沿研究，將進(jìn)一步使我國成為世界腦科學(xué)人才的匯聚高地。”
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