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历时22年:克隆猴“中中”“华华”已可批量“生产”

导读: 1月25日,《自然》杂志上刊载的克隆猴研究成果引起了国内外的轰动,这项成果由中科院上海生命科学研究院神经科学研究所孙强研究员及其团队研制出来,实现了世界上首次非人灵长类动物的体细胞克隆。

1月25日,《自然》杂志上刊载的克隆猴研究成果引起了国内外的轰动,这项成果由中科院上海生命科学研究院神经科学研究所孙强研究员及其团队研制出来,实现了世界上首次非人灵长类动物的体细胞克隆。

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图 | 被命名为“中中”和“华华”的克隆猴

相比较以前熟知的克隆羊多利等克隆成果,这项研究的伟大之处在于技术准确度更高,可批量“生产”。

多利是两百多次夭折中的“幸运儿”

“中中”“华华”成功概率更低

时间线来回到1997年,当时《自然》杂志公布了一项震惊世界的研究成果:英国Roslin研究所的Wilmut科研小组利用克隆技术培育出了一只小母羊“多利”。

这是世界上第一只用已经分化的成熟体细胞(乳腺细胞)克隆出的羊。

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22年后,这一幕在中国上海诞生。2017年11月27日,克隆猴“中中”诞生,随后12月5日,“华华”诞生。

和克隆羊“多利”一样,这次的克隆猴也是采用体细胞,不过值得指出的是,虽然当时“多利”的克隆技术公布以后,一夜之间,克隆猪、克隆牛、克隆鼠......纷纷问世,但是在克隆灵长类动物的研究上,几十年内都处于瓶颈期。

此前的克隆羊“多利”是科学家两百多次的失败之上的幸运儿,而这项技术用到灵长类动物的克隆上,成功概率将会进一步降低。换句话说,利用自然状态下的细胞很难进行受孕,成功率几乎微乎其微。

“克隆猴”非一日之功

三项关键技术奠定了其的诞生

如此低的成功率还能培育出克隆猴,这次研究团队核心带头人孙强的居功甚伟。

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图 | 孙强

本科阶段,他在内蒙古哲里木畜牧学院学习,后在扬州大学攻读硕士学位,并近距离接触了当时轰动一时的扬州大学克隆山羊“淼淼”的研究,随后 1999年7月毕业留校边工作边攻读博士,于2005年6月获得博士学位。

虽然此项轰动世界的研究成果耗时团队5年时间,但是孙强对这方面的关注和研究耗时要更为长久。

2005年9月,孙强正式到华东师范大学脑功能基因组学研究所工作,并负责脑所承担的国家重点基础研究发展项目“转基因高等动物的创建与高级脑功能分析”的第四子课题“猴生殖生理与转基因猴构建的研究”,获得了国内首批“试管”食蟹猴。

这一阶段,严格意义上来说,是孙强利用基因技术对灵长类动物进行研究的开始。

2009年6月,已经拥有丰厚经验的孙强来到中科院上海生命科学院神经科学研究所,并负责组建非人灵长类模式动物平台。

随后的五六年,孙强在研究方面可谓是硕果不断:

2013年,关于体细胞移植,他在《自然》杂志上发表了自己的最新技术成果;

2016年,他分别在《自然》和《细胞》两大重要的国际杂志上发表了自己在非人灵长类动物研究和基因编辑技术上的造诣。

孙强这样评价他的研究工作:

“针对非人灵长类模式动物技术现状,我们一方面利用慢病毒转染和TALEN及Crispr-cas9等方法构建过表达转基因和基因敲除的非人灵长类动物模型;

另一方面,由于体细胞核移植、半克隆和精原干细胞介导的转基因有着基因型稳定单一、无嵌合体情况以及可一步获得精细遗传改造的动物模型等优势,我们也开展非人灵长类的克隆和半克隆技术;

最后针对非人灵长类性成熟时间过长这一天然障碍,我们开发了精巢移植促雄性配子成熟技术,大大缩短非人灵长类性成熟时间,从而加速了非人灵长类模式动物构建进程。”

孙强提及的上述三项关键技术和研究奠定了克隆猴的诞生。

克隆猴的诞生将推动人类生殖发育研究

非人灵长类动物,作为最接近于人的模式动物,在基础研究和生物医药研究领域有重要的地位;在神经科学领域,非人灵长类的动物模型对研究脑认知和脑疾病机理也至关重要。然而,较长的性成熟周期是非人灵长类动物模型应用的一大阻碍(如常用的非人灵长类实验动物——恒河猴和食蟹猴,其性成熟时间长达4-5年)。

于是孙强带领其研究团队经过不断的改进尝试,在熟练掌握并改进了非人灵长类动物体细胞核移植的显微操作技术的基础上,利用基因编辑技术对细胞核进行重新编程,从而显著提高体细胞克隆胚胎的囊胚质量和代孕猴的怀孕率。

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而技术的精度之高也使得大批产出成为可能,“使用体细胞在体外有效地做基因编辑,准确地筛选基因型相同的体细胞,用核移植方法产生基因型完全相同的大批胚胎,用母猴载体怀孕出生一批基因编辑和遗传背景相同的猴群。这是制作脑科学研究和人类疾病动物模型的关键技术。”孙强表示。

“灵长类动物是和人类最相似的实验动物,在研究人类生殖发育和疾病中有重要意义。可以预见,未来基因编辑和体细胞核移植技术在灵长类动物上的应用,必将推动和促进生殖发育基础理论、疾病机制的研究和再生医学研究的发展。”中科院院士季维智这样点评道。

克隆人还有多远?

技术限制和伦理道德都是阻碍

一直以来,虽然大家对该技术的滥用及对人类的威胁产生担忧,就目前的技术发展来看,伦理问题的核心原因在于转基因过程中基因突变的不可控性。

不同于此前的克隆技术,此次孙强的技术精准度的提高降低了基因突变的概率,使克隆技术本身的安全性也得到了进一步的提高。

对于该成果,同济大学生命科学与技术学院院长高绍荣表示:“现在的克隆技术还远远不是完美,还需要我们进一步去进行重编程机制的探索。这一研究也提醒某些科学家们伦理和现在的技术限制都不允许进行克隆人的尝试。

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