在首例由分化体细胞克隆出的哺乳动物“多利”的诞生引起世界轰动之后,有人对其为克隆产物的真实性产生了怀疑。现在,那些疑虑可以消除了,因为这一技术已被鼠的克隆成功而得到进一步证实。
两年前,曾有一篇报道说由人工培养的分化细胞(即仅作为一种特殊类型培养的细胞)成功地克隆出了羔羊,对此人们并没怎么在意。但仅过了一年,当克隆成年羊乳腺细胞而导致“多利”问世时,全世界都突然对此关切起来了。随之而来的各种议论暴露了我们大家普遍存在的认识缺憾(或者说是肤浅)——至于我们能从克隆实验中学到些什么竟然几乎无人谈及。轻重倒置的舆论使得一些人再三强调,在慎重进行此类实验之前,专一的体细胞克隆必须经得起多次重复,这种认识在斯格拉米诺(V. Sgaramella)和津德(N. D. Zinder)寄给《科学》杂志的一封来信中达到了顶点。此外,他们还认为,“多利”完全有可能是从生物技术操作失误或实验事故时沾染到羊乳腺细胞培养基中的胚细胞克隆出来的。
本期《自然》杂志中的其它几篇报道如今可使这些疑虑消除了。阿什沃思(D. Ashworth)和西格纳(E. N. Signer)等人在实验中彻底摈除了那些在“多利”起源(包括与其至密相关的供体细胞样本保护)问题上颇具争议的DNA检测法,证实“多利”确实是一只无名芬兰母羊的体细胞的直接派生物。他们研究了冷藏的母羊乳腺组织,该组织的培养细胞以及多利的血液,对其DNA作了比较,发现这三种组织细胞的DNA样本完全相同。用对照羊的DNA作进一步比较,结果表明,乳腺细胞培养基沾染胚细胞或误将胚细胞混入的可能性微乎其微。
就“多利”为世界上首次出现的克隆动物而言,若山(Wakayama)等人的报道则更有着特别的意义。他们在报道中叙述了22只健康克隆雌鼠的情况,每例实验都是先将鼠卵细胞的核物质去掉,然后用一种叫做核转移的技术注入粒层细胞(卵细胞周围的一种分化细胞)的核。当然,我们还不能过于强调这篇报道如何重要,因为鼠的妊娠期很短,遗传性能良好,其胚胎学处_比大型哺乳动物的要容易得多,所以也就更有可能对哺乳动物的克隆及决定其结果的各种因素进行广泛的实验分析。
也许是受到大型饲养动物克隆成功的激励,若山等人根本没有理会那些强调仅用核转移技术克隆鼠具有很大困难(只要不是不可能)的系列报道。人们认为克隆鼠的一大障碍是,鼠胚发育时,其染色体组具有早期活化作用,因此几乎没剩多少时间可供转移核进行重新编程。正常情况下,每种分化细胞都能表达其全套特有基因。然而在克隆实验中,核物质从分化细胞转移至卵细胞后必须经过重新编程,以便其能发育为鼠的各种类型的组成细胞,而不是只成为一种类型的细胞。看来,重新编程还应包括先把原有的全部(或大部分)基因表达程序关闭,再将新的全套基因表达程序打开。若山及其同事现已证实,转移核完全有足够的时间进行重新编程。他们高超娴熟的技巧和坚忍不拔的精神均值得赞扬。
假如我们那么多人都失败了,若山等人获得成功的原因一时还不会明朗,尽管他们列举了几项有待进一步探讨的技术原因。问题是,既然哺乳动物的克隆已成为现实并成为一项可取的技术(而且有关部门官员和国家处理专门事物委员会都已发表了他们的报告和意见),我们何不尝试提出几项近期或长期的目标呢?
特定性克隆实验的目的将主要取决于克隆对象的选择,但若山等人的研究结果表明,有些成体细胞能克隆而有些则不能。这是一个生物学问题呢还是一个技术性问题呢?若是生物学问题,那是什么使得有些细胞能重新编程而有些细胞则不能呢?重新编程的性质又是什么呢?再说,克隆的成功率还比较低,这是否就反映了移植核供体细胞的异质性还是应归于重新编程作用的不可预测性呢?虽然我们才刚开始弄清那些在鼠早期发育期间以阶段性特定方式表达的基因性质,但可利用这些结果来确定在所有克隆胚胎中同样的基因组是关闭的还是打开的;各胚是否具有唯一性。这样我们便能作出决策:必须打开或关闭哪些基因才能保证核转移成功。
未来基础生物学研究的领域已随着克隆的成功而大大增加了。例如,哺乳动物都有一套所谓的印记基因,其表达取决于遗传这些基因的亲本,来自父本和来自母本的印记基因都是正常发育所必需的,现在,我们就可以用核转移方法来测定分化细胞中的印记是被保存还是被抹掉。克隆成功率低的原因就在于正确印记的随机丢失。此外,雌性动物分化细胞均含有一个无活性的X染色体,而在早期胚细胞中,两个X染色体都是有活性的,因此,我们可以通过监测核转移后无活性X染色体所发生的变化了解到许多有关X染色体的失活情况。利用人工培养的良好特化细胞的核转移进行克隆将比采用刚从成体组织或胚胎组织分离出来的细胞进行克隆能提供更多的信息。
克隆实验的目的随大型饲养动物的克隆而显示出经济价值。虽说开头难,但好在经济效益的驱动使克隆研究保持了活力。现在,通过核转移方法可以用经遗传学改变的成纤维细胞(结缔组织细胞)来克隆羊和牛,这将有助于我们利用饲养动物来进行有益蛋白质的大规模生产。显然,必须用人工培养细胞才能准确达到我们预期的遗传学操作(即特定基因的增减)目标。这再次着重表明,用于克隆实验,必需建立规范良好的人工培养细胞系。
最后谈谈人的克隆问题。从某种寓意上讲,我们将不得不作出决定是否或者说什么时候来尝试人的克隆,也就是说把某人的细胞核取出,转移到一个卵细胞中去并将该胚胎培育至分娩期之后。但也别忘了,克隆并非直接复制,因此,狂妄的独裁者们将无法把他们自己扩张成为庞大的恶魔部队,丧命者也无法死而复生。不过,这还是有一个界限的,在此界限内,克隆技术是可以有益于人类的,比如说在细胞疗法或组织疗法方面。
对于此类疗法,尽管目前还有着各种各样的实际问题,但并不存在任何理论上的障碍。胚胎干细胞具有分化为任何类型细胞的能力并可由人的胚泡(处于初始发育阶段的胚)产生。这项工作也的确用鼠做过多次。这意味着,人们可以提供自己的体细胞核,取代自己的或其他提供者的卵细胞核,以人工培养方式来获得干细胞。然后这些细胞在培养中被引诱分化,分别提供定制的细胞替代物和组织替代物,不再发生目前因同一种类或外来种类而使移植受影响的排斥问题。不过,就我所知,在大多数国家,用人工培养的方法将胚泡变为细胞系而使这些胚泡作出牺牲是非法的,因为它们可说是潜在的人。此外,还有许多技术问题必须克服才能使这项探讨成为现实,然而,它所蕴含的价值对于人类医学则是巨大的。
克隆还有许多其它有益的方面,比如说,可使实验动物或饲养动物中具有重要遗传学价值的品系和突变类型容易保存;可使濒临灭绝的物种得以保存和繁殖(只要种间核转移在生物学上是可能的)以及易于对其它物种进行遗传改良等等。毋庸置疑,许多明显的和隐含的危险也存在,尽管这并不包括那些似乎对任何克隆消息都会发生条件反射似的毫无根据的害怕和谴责。但愿若山及其同事的报道是最后一次引起舆论恐慌(至多是倒数第二次,因为首次进行人的克隆必定还会引起一些人吃惊),此后,我希望我们能跨入一个新时代,到那时,克隆将会成为一项能在基础科学和应用科学中解决许多问题的有用技术。
[Nature,1998年7月15日]
“多利”不再是唯一的克隆动物
发布时间:98年11月27日
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