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中國驕傲丨複制重生!中國科學家再次讓全球矚目 體細胞克隆技術取得新突破

作者:華夏經緯網
中國驕傲丨複制重生!中國科學家再次讓全球矚目 體細胞克隆技術取得新突破

【導語】1996年誕生的克隆羊“多莉”讓大衆第一次熟悉克隆技術。20多年過去了,科學家利用體細胞核移植技術克隆出了許多其他哺乳動物:克隆牛和鼠誕生于1997年;基因和人類相似的猕猴在1999年成功克隆;克隆豬出現于2000年;此後,克隆兔子和馬在2003年成功;2009年,克隆駱駝在阿聯酋誕生。光在中國,克隆動物就有牛、犬、貓、猴等多個品種,近期研究人員還将它用到了良種奶牛快速繁育上,中國克隆技術在不斷探索中一直向前發展。

什麼是克隆技術?

中國驕傲丨複制重生!中國科學家再次讓全球矚目 體細胞克隆技術取得新突破

世界首隻克隆羊“多莉”誕生于1996年。(圖源:路透社)

克隆是從英文clone音譯而來,意為無性繁殖,即用生物(動物和植物)自身生殖細胞或體細胞的DNA來複制繁衍後代,也即一種單性繁殖方式。廣義上的克隆我們在生活中經常能夠遇到——仙人掌被切成幾塊後,每塊落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐莖,一年内就能長出數百株草莓苗。這種通過生物自身的某一部分來繁衍後代的方式就叫做無性繁殖,也就是廣義上的克隆。

然而,大多數生物在今天形成了由兩性的性細胞(精子和卵子)互相交換DNA來繁衍後代的方式,自然生育形成的這種繁衍方式最重要的理由是,交換基因會将兩性的優秀基因相加或相乘,因而後代更為健康和強大。是以,克隆在今天被視為人為的非主流的繁衍生命方式。

不過,克隆的科學意義也已得到2012年諾貝爾生理學或醫學獎的肯定,英國的約翰·戈登和日本的山中伸彌獲獎,他們的研究證明,成熟、特化的細胞可以被重新程式設計,變成身體的所有組織和生命。這意味着,即便動物或人因衰老而無法産生生殖細胞,甚至兩性生殖細胞無法交融,也可以通過擷取特化的成體細胞,如腸細胞、皮膚細胞等來重新孕育生命,實際上就是生命的逆轉,因為定性、定型的成熟細胞的DNA仍含有發育成一個生命所需的全部遺傳資訊,也是以能重新孕育生命。

世界上第一隻克隆哺乳動物“多莉”羊于1996年誕生于蘇格蘭更加證明克隆的意義,進階生命無需兩性生殖細胞交換基因也可繁衍後代。如今,“克隆”的含義早已不僅僅是“無性繁殖”,而是一種人工誘導的無性繁殖方式。人們利用生物技術由無性生殖産生與原個體有完全相同基因組織的後代,這一過程被稱為克隆。

中國克隆動物領先成就

中國驕傲丨複制重生!中國科學家再次讓全球矚目 體細胞克隆技術取得新突破

世界首例體細胞克隆猴在中國誕生。(圖源:新華網)

早在1981年,中國科學院水生生物研究所科學家就用成年鲫魚的腎髒細胞克隆出一條魚,證明成年魚的體細胞也可去分化和再程式化,這比用成年體細胞克隆出的“多莉”羊早了15年。由于當時并未在國際上發表論文和公開報道,克隆魚默默誕生,沒有引起廣泛關注。

而現如今,中國的克隆技術在全球屬于先進水準,雖然美國、日本、南韓的克隆技術發展早,但近幾年中國對克隆技術進行了攻關,已有克隆牛、克隆犬、克隆貓等多個品種,此前還首次完成對非人類靈長類的克隆試驗,世界上很少有國家有這麼多的克隆物種。

中國首批體細胞克隆奶牛在甯夏誕生

2023年1月31日,甯夏科技廳正式釋出消息稱,春節前夕,3頭利用體細胞克隆技術複制的高産長壽奶牛在靈武市陸續出生。這是國内首次采用體細胞克隆技術對現存群體中的百噸優良個體進行種質複原儲存,并用于良種奶牛高效繁育,開啟了體細胞克隆技術在良種奶牛培育中擔當核心和關鍵角色的新紀元。

據了解,首批移植的120枚克隆胚初檢妊娠率達到42%, 200天以上在孕率達到17.5%。标志着該技術在實際應用中的進一步成熟,首次将克隆技術成功用于奶牛良種培育的關鍵環節,達到國際先進水準,是繼2022年10月奶牛活體采卵-體外胚胎生産(OPU-IVP)技術應用取得成功之後,在奶牛良種繁育技術領域的又一重大突破。

中國驕傲丨複制重生!中國科學家再次讓全球矚目 體細胞克隆技術取得新突破

中國首批體細胞克隆優秀奶牛在甯夏誕生。(圖源:西北農林科技大學)

世界首例體細胞克隆北極狼在中國誕生

2022年6月10日,一隻全身黝黑的新生克隆北極狼于北京昌平區出生,它體重520克,體長22厘米。據了解,克隆北極狼的供體細胞來自于哈爾濱極地公園一隻名為“瑪雅”的野生北極母狼的皮膚樣本。此後經中國農業科學院查詢确認,這隻以北極狼的皮膚成纖維細胞作為供體細胞而克隆成功的北極狼,确為世界首例。

北極狼是冰河時期的幸存者,主要分布在北極地區,包括加拿大北部和格陵蘭北部。由于人類采伐樹木、環境污染以及偷獵,北極狼的種群數量和栖息地日漸減少。2012年,北極狼被列入世界自然保護聯盟(IUCN)列入瀕危物種紅色名錄。專家認為,全球首例克隆北極狼的誕生是具有裡程碑式的事件,對世界野生動物保護和瀕危物種恢複意義非凡。

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世界首隻克隆北極狼亮相哈爾濱極地公園。(圖源:人民網)

世界首隻體細胞克隆猴在中國誕生

2018年1月24日,中國科學院舉行新聞釋出會,宣布大陸在國際上首次實作了非人靈長類動物的體細胞克隆:2017年11月27日,世界上首隻體細胞克隆猴“中中”在中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心的非人靈長類平台誕生;同年12月5日,第二隻克隆猴“華華”誕生。兩隻克隆猴均為雌性。

生物學國際頂尖學術期刊《細胞》以封面文章發表此項成果,并于2018年1月25日線上發表。這項由中國科學家獨立完成的成果,被譽為“世界生命科學領域的裡程碑式突破”。該成果标志中國率先開啟了以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代,實作了大陸在非人靈長類研究領域由國際“并跑”到“領跑”的轉變。

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圖為體細胞克隆猴“中中”和“華華”。(圖源:新華網)

世界首例基因編輯克隆犬在中國誕生

2017年7月5日,北京希諾谷生物科技有限公司對外宣布,經公安部南昌警犬基地犬DNA實驗室鑒定,該公司培育的比格犬“龍龍”與世界首例基因編輯疾病模型犬“蘋果”同一認定幾率大于99.99%,與“代孕犬”排除親子關系,這證明了“龍龍”就是“蘋果”的克隆犬。“龍龍”成為大陸首例完全自主培育的體細胞克隆犬,也是世界首例基因編輯克隆犬。

“這标志着大陸成為繼南韓之後,第二個獨立掌握犬體細胞克隆技術的國家。”中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院賴良學研究員說。據介紹,克隆犬技術突破後,人們就可以根據自己的需要進行功能“定制”,如一次性培育出一批遺傳背景一緻、年齡相近的實驗犬,用來研究疾病發生機理和驗證新藥療效;敲除或敲入犬的某個基因,讓犬嗅覺更靈敏、肌肉更發達,使其成為優秀的警犬或搜救犬等工作犬。

克隆技術帶來更多可能性

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事實上,自克隆羊“多莉”誕生之日起,圍繞克隆技術的倫理争論就從未停止過。這項科研界的舉世突破,肯定人類克隆技術的進步,同時引發争議,包括倫理道德和克隆人類的擔憂。科學研究鼓勵自由探索,但卻不能沒有科研倫理的規範。為了杜絕無視科學倫理道德的行為,大陸還在制度層面作了專門規定。

據了解,大陸的科研倫理審查制度肇始于上世紀90年代。當時,為适應生物科技的迅猛發展,國家對863計劃、973計劃和自然科學基金等項目在加大了資金投入力度的同時,根據國際項目的倫理評估要求成立了倫理審查委員會; 随後,科技與衛生管理部門開始重視倫理審查工作,持續加大科研和應用中的倫理審查與監督力度。在此過程中形成了一系列科研倫理準則、規範和評價标準,倡導符合倫理規範的科研活動,限制甚至禁止不符合倫理規範的科研活動。

大陸目前科研倫理規範主要有以下三個檔案,分别是國家衛生和計劃生育委員會于2016年10月釋出的《涉及人的生物醫學研究倫理審查辦法》,原國家食品藥品監督管理局于2003年6月釋出的《藥物臨床試驗品質管理規範(GCP)》以及2012年中國疾病預防控制中心釋出的《關于非人靈長類動物實驗和國際合作項目中動物實驗的實驗動物福利倫理審查規定(試行)》。

除此之外,1998年6月,經國務院同意,國務院辦公廳轉發施行《人類遺傳資源管理暫行辦法》;2001年5月,國務院還釋出了《農業轉基因生物安全管理條例》;2003年12月,科技部和原衛生部聯合下發了《人胚胎幹細胞研究倫理指導原則》,明确規定,禁止生殖性克隆人研究,允許開展胚胎幹細胞和治療性克隆研究,但要遵循規範。

随着科學技術的進步,基因和克隆技術也在不斷地發展。作為一種極具應用價值的生物技術,克隆技術在基礎生命科學、農業科學研究與生産以及醫學等領域都發揮着重要作用。

在基礎生命科學方面,人們通過克隆技術實作在多種動物身上的基因研究,幫助清晰揭示基因功能和生命本質。在農業領域,人們嘗試利用基因轉移技術培育出抗蟲、抗病、抗旱的植物。在醫學領域,克隆技術更是在人造器官,甚至異種器官移植等方面起着至關重要的作用。

展望未來,如果人們能夠将克隆技術引發的科學探索和倫理道德問題加以解決,同時更加合理地利用克隆技術,克隆技術将會在科學發展中赢得更多積極的關注。

(資料來源:新華網、人民網、央視新聞、中國日報、科技日報)

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