酶制剂厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
酶制剂厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

克隆技术走将向何方

发布时间:2020-07-13 15:32:04 阅读: 来源:酶制剂厂家

一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄、一个细菌经过20分钟左右就可一分为二……凡此种种,都是生物靠自身一分为二或靠自身一小部分的扩大来繁衍后代,这就是无性繁殖,即“克隆”。

“克隆”一词原意是植物的插条繁殖。时至今日,诞生已有几十年的克隆技术,更多是指高等动物未经两性生殖细胞结合,仅通过单个细胞培育出一个与自身基因完全相同的复制品。

近日,阿联酋科学家宣布世界首头克隆骆驼“因贾兹”通过自然交配方式怀孕,再次引发世人关注。人们猜想,克隆技术的未来到底在何方?

克隆动物再生育能力的担忧又一次被打破,人类已成功克隆20多种动物

“世界首头克隆骆驼近日通过自然交配方式怀孕,证明了克隆的骆驼也可以有性繁殖。”河北农业大学动物医学院、河北省牛羊胚胎工程技术研究中心的李俊杰教授表示,对克隆动物再生育能力的担忧又一次被打破。

自1996年7月5日世界上第一只克隆羊“多莉”诞生到现在,全世界已有20多种动物被成功克隆。这些成功克隆的动物有的使用了单个神经细胞,有的使用了耳朵上的皮肤细胞,但均为体细胞。

据了解,体细胞是一个相对于生殖细胞的概念,最初从受精卵分裂得到。“高等动物的细胞差不多都是体细胞。”李俊杰表示,而差异在于体细胞具有两套完整的染色体组,而精子与卵子则各有一套完整的染色体组。

“多莉”的孕育经历了这样的过程:将一只芬兰白面绵羊乳腺细胞的细胞核,植入到去除了细胞核的一只黑脸羊的卵细胞里,利用微电流刺激等使细胞核与细胞质融为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎。

“克隆过程中最具挑战性的,就是让卵细胞的细胞质认可体细胞的细胞核。可以说,在细胞里,细胞核就是‘国王’,其他成分就是‘臣民’。”李俊杰解释,细胞核堪称整个细胞的最高控制中心,细胞要进行活动,都得先向细胞核“申报”,细胞核“批准”后,才会调用相关基因。

而要想使两者组合的细胞发育成胚胎,让细胞质认可细胞核,就需要对卵细胞用电流和化学药剂进行处理,相当于在卵细胞的“臣民”中散播“谣言”:“你已经受精了,赶紧变成受精卵然后发育成胚胎。”

“在这个过程中,卵细胞的细胞质让体细胞的细胞核转变了自己的运作模式,就像是计算机程序被重新编写一样。因此科学家将这种现象叫做细胞的‘重编程’,整个技术就被称作‘体细胞核移植重编程’。”李俊杰介绍,其实早在1964年,英国科学家约翰·戈登就发明了这项技术,但此后30多年这项技术一直没有走出实验室,直到成功克隆“多莉”。

“多莉”的诞生轰动了世界。“因为它颠覆了传统意义上哺乳动物通过有性繁殖繁衍后代的方式,标志着克隆时代的到来。”

克隆不会导致衰老,但成功率低仍是克隆技术最大问题

今年6月22日,我国首只成功培育的克隆羊“阳阳”,将在西北农林科技大学克隆动物基地迎来15岁生日。

“‘阳阳’之所以引人注目,不仅因为它是我国首只克隆羊,更重要的是它比‘多莉’多存活了8年多。而‘多莉’在6岁时因确诊患有肺部疾病被实施了安乐死。”李俊杰介绍,由于部分克隆动物存在早衰、再生育能力差等问题,因此尽管克隆技术发展已有几十年,但它在理论和技术上仍待完善。

李俊杰指出,在理论上,用体细胞进行克隆时,遗传物质重编程的机理还不清楚,此外,克隆动物是否会记住供体细胞的年龄、克隆动物的连续后代是否会累积突变基因也需深入研究。

事实上,1998年,科学家发现3岁“多莉”的细胞端粒比正常的要短,即细胞处于更衰老的状态。当时科学家认为,这可能是用成年绵羊克隆,使其后代的细胞具有成年细胞的印记。

李俊杰介绍,端粒是处于染色体末端的一小段成分,它决定着细胞能够分裂的次数。细胞每分裂一次,染色体端粒都会缩短,而当端粒耗尽后细胞就失去了分裂能力。

随着技术的发展,关于克隆动物死因的一些猜测被推翻:1999年科学家杨向中用13岁的老龄牛成功克隆,证明了克隆动物并不累计年龄导致短命。2000年,科学家在培育出连续6代克隆鼠后发现,克隆动物的染色体端粒不一定比正常动物更短,因而未必会早衰。

目前科学界已达成了共识,那就是克隆不会导致衰老,早期死亡是可能的,但顺利出生、长大后就不会无故死亡。

“在实践过程中,克隆动物最大的问题是成功率低。”李俊杰说。

在培育“多莉”的实验中,融合了277枚移植核的卵细胞,仅获得了“多莉”这一只成活羔羊,成功率只有0.36%。

李俊杰解释,问题主要出在体细胞逆分化和再分化过程中。

人和哺乳动物身上有数以亿计的各类体细胞,虽然它们所含基因顺序完全一样,但形态功能各异,如皮肤细胞和神经细胞的不同,这是细胞分化的结果。而这一分化通常不可逆转,皮肤细胞不可能变成其他类型的细胞。但通过克隆,这些已分化的体细胞可以发生逆分化形成胚胎,胚胎再分化形成各种器官。

“在这一过程中,基因可能会出现紊乱,造成克隆动物流产和死亡。”李俊杰认为,努力改进、提高效率,就成为克隆技术的前沿课题。

治疗性克隆和转基因克隆成未来发展方向,克隆人类胚胎干细胞将被尝试用于临床

奇妙的克隆技术不仅可以扩大优良动物的群体,甚至可以复活灭绝物种。

“复活的核心是发现保存完好的细胞,之后将其细胞核移植到与该物种亲缘关系最近的现存物种的去核卵细胞里,最终培养出灭绝物种的胚胎。”李俊杰说。

“布卡多”野山羊,是西班牙羱羊的一个亚种,于2000年灭绝。科学家在1999年取得了最后一只名为“西莉亚”的布卡多野山羊的细胞。之后于2003年7月,利用跨物种克隆技术,

“西莉亚”的克隆羊顺利出生。但由于肺部问题,幼羊只存活了不到10分钟。

科学家认为,人类有望在十年之后见证灭绝物种的复活。西班牙羱羊的亚种或许是第一个,猛犸象也有可能提早回归。

此外,将克隆与基因工程结合生产转基因动物也成为目前克隆技术另一发展方向。

据介绍,转基因克隆动物有着明显的优势:不仅可以控制后代性别,而且由于转基因克隆的动物100%是转基因动物,所以大大提高了转基因效率。此外,在生物制药领域,若所选基因为药用蛋白基因,转基因克隆会大大降低制药成本,为人类健康造福。

随着各类动物被成功克隆,人们开始关注一个新名词——“克隆人”。我们距离“克隆人”还有多远?“克隆人”该不该被创造出来?

“对人进行复制性克隆在绝大多数国家都是完全禁止的。”李俊杰介绍,“克隆人”改变了人类自然繁殖的方式,违背了伦理,将导致社会混乱。此外,以目前的技术水平,谁也无法排除这样一种风险:克隆技术很有可能导致大量的流产与残障婴儿。制造人类胚胎并摧毁,涉及的伦理更为复杂。

尽管克隆从诞生就饱受争议,但抛开这种争议,这项技术到底将如何为人类所用。

李俊杰表示,可以克隆人类胚胎干细胞,进行治疗性克隆。

“理论上,人类胚胎干细胞可以分化产生人体绝大多数的组织和器官,一旦克隆技术成熟,需要器官移植的患者苦苦等待器官配型的岁月也许就将一去不复返了。”李俊杰说。

虽然治疗性克隆的前景广阔,但最近十几年间,这项技术的发展一直停滞且爆出了韩国科学家黄禹锡论文造假的丑闻,导致人们对于克隆技术的关注逐渐冷淡。

2013年,美国科学家米塔利波夫团队抱着试试看的心态在人类体细胞核移植过程中使用咖啡因,结果有了惊人发现:用咖啡因处理过的克隆人类胚胎不但可以高效地完成重编程,而且由此得到的胚胎有着史无前例的完美形态。

至此,经历了大起大落之后,治疗性克隆又迎来了春天。用克隆技术所得到的人类胚胎干细胞很快将被尝试用于临床。

“没有哪项技术像克隆一样,既具有广阔的应用前景,又备受争议。”李俊杰说,如果把克隆技术比作一个人,他的人生实在是跌宕起伏。(记者 谷晓哲)

平顶山设计职业装

肇东西服订制

温州订做工作服

泉州工服订制

相关阅读