在多利羊诞生20周年之际,埃文·卡拉韦以卡伦·沃克、比尔·里奇、安吉拉·斯科特、艾伦·科尔曼、伊恩·维尔穆特、约翰·布拉肯、安格利卡·施尼克、哈里·格里芬和吉姆·麦克维尔等当年经历者的描述为基本内容,为您讲述世界上最著名的绵羊背后的故事。
克隆羊多利
1996年7月5日,第一只由成体细胞克隆的哺乳动物――多利羊在英国爱丁堡郊外的罗斯林研究所诞生。不过,早在5个月之前,她就已经被科研人员创造出来了。
卡伦·沃克(Karen Walker,胚胎学家,原供职于英国PPL医疗公司,罗斯林研究所;现任英国林利思戈KXRegulatory公司主任):克隆出多利那天,是很倒霉的。
比尔·里奇(Bill Ritchie,原罗斯林研究所的胚胎学家;现在在罗斯林研究所从事胚胎学研究):我记得那是1996年的2月8日。确实是很糟糕的一天,我们的实验出现了很多问题,比如感染。
沃克:不好意思,这座建筑已经拆除了,否则你们能看见那间创造出多利的房间。我用“房间”这个词是不准确的,其实我和比尔在那里工作时,只有一个大的储藏橱,两把椅子和一个细胞培养箱。
里奇:实际上就是实验室尽头的储藏柜。当摄制组来到这里时,他们简直不相信,居然没有地方可供架设摄像机。
沃克和里奇都参与了罗斯林研究所和PPL医疗公司的研究项目,旨在精确改变家畜的基因组。这个科研团队由原罗斯林研究所的胚胎学家,现在英国爱丁堡大学的伊恩·维尔穆特(Ian Wilmut)带领,他们认为,最好的方法是在培养过程中改造细胞基因组,并把改变过的细胞核移植到新细胞内。
里奇:我们可以简单描述一下细胞核移植的过程:首先取出未受精的卵母细胞,移除细胞内的染色体,然后取出完整细胞。完整细胞中包含双亲的染色体,除了性腺细胞,我们身上的所有细胞都是这样的。把这种细胞与去核的卵母细胞融合,刺激活化后,融合细胞就开始发育生长,再把它移植到代孕母体内。如果一切顺利的话,就会得到克隆后代,就是完整细胞的复制体。
沃克:这个工作十分乏味繁琐。你得一直坐在显微镜前低头观察,还得用双手操纵显微操作器。那东西有点像现在的游戏手柄。如果你不小心手肘打滑,可能一切就都搞砸了!
只有少部分团队成员目睹了多利的降生
一年以前,团队曾经在罗斯林研究所发育生物学家基思·坎贝尔(Keith Campbell)领导下,用胚胎细胞成功克隆了2只孪生羊,取名梅根(Megan)和莫拉格(Morag)。但是,到了1996年2月,他们计划使用的胎畜细胞系出现了问题,他不得不寻找另一个细胞核供体。
沃克:我的记忆很混乱,一直在想着“我们要放入什么啊”,因为我们要用的细胞根本不存在了。我们最不想做的事是浪费已经获得的卵母细胞。我们至少要尝试些做些什么。
安吉拉·斯科特(Angela Scott,原PPL公司细胞培养技术员;现任英国马瑟韦尔TCTC BioPharm公司业务总裁):我收到卡伦的信,说他们的细胞被污染了,问我是否有他们可以用的细胞。当时我有一些绵羊的乳腺上皮细胞,都是成体细胞。我们一直在寻找提高乳汁中蛋白的表达方法。
艾伦·科尔曼(Alan Colman,原PPL公司研究室主任;现在美国哈佛大学任教):我来自约翰·戈登(John Gurdon)的实验团队,曾经研究过细胞核移植。戈登是英国剑桥大学著名的发育生物学家,但是,他从来没有用成体细胞作为核供体,通过核移植得到过成体青蛙。他能制造出蝌蚪,但是没有得到过成体青蛙。我当时完全不认为,使用成体细胞能获得成功。不过,我们没有其他的细胞系可以使用,所以一致决定用这些乳腺细胞试试看,获得一些经验。使用的乳腺细胞来自一只6岁的绵羊,就绵羊的年龄来说,算是中年。
维尔穆特:直到今天,人们还存在一些误解,多利被描述成第一个哺乳动物成体细胞的克隆。但是过去某段时期内,她其实是第一个成体细胞克隆,她的地位被低估了。
尽管克隆牛和转基因牛在产业上或许更有前途,罗斯林研究所选择绵羊还是有一定道理的。
维尔穆特:牛的高价简直令人难以置信,而且世代间隔很长。绵羊则便宜得多,也容易操作。从生殖生物学角度来说,如果一个理论可以在绵羊身上实现,那么在牛身上也能实现。绵羊就相当于小型的、便宜的牛。
约翰·布拉肯(John Bracken,原罗斯林研究所畜牧业助理研究员;现已退休):在繁殖季节中,每周我们将要给40-60头动物做手术:取出卵母细胞,或者向代孕母羊体内移植胚胎。在实验系统中必须精确监控大量不同的绵羊,以确保它们在适当的时间呆在适当的地点。
沃克:比尔经常去农场取回胚胎和卵母细胞,每次他都把样品放在上衣口袋里。而我的上衣没有口袋,于是我经常在取样之后把样品放在我的内衣里,让样品保持温度,直到我把它们带回实验室的可控环境中。我觉得把样品放在内衣里并不十分可靠,不过放在上衣口袋里也是如此。
里奇:制造多利那天,我负责去除细胞核,而她负责融合细胞。平时我们也是这么分工合作的。
沃克:那天,我负责细胞融合。我们开玩笑说,比尔是多利的妈妈,而我是多利的爸爸,因为从本质上讲,我是在模仿受精过程中精子的作用。
他们从芬兰多塞特(finn dorset)白面羊的细胞系中取出277个细胞核,把它们移植到强壮的高原黑面羊的卵母细胞中。他们仅仅得到了29个成活的胚胎,移植到代孕母羊体内。成功的期望值很低,因为成体细胞核似乎绝不可能被重编程,由此长成一个活生生的动物。大部分克隆胚胎流产了,这种情况甚至发生在超声检测到怀孕迹象之前。
维尔穆特:绵羊的繁殖季节大概是从头一年的10月到第二年的2、3月之间。在1995年的圣诞节,我们的研究已经确定,移植胎畜的细胞系后,有些代孕母羊怀孕了,进展顺利。如果没有做到这一点,我们可能不会冒险进行下一步制造多利的工作。
安格利卡·施尼克(Angelika Schnieke,原PPL医疗公司的分子生物学家;现在德国慕尼黑工业大学任教):我记得,我在食堂遇见维尔穆特时,他也对研究前景表示怀疑。他说:“我很怀疑这个工作能否成功,不过PPL公司会支付实验经费,那我们就做下去吧。”
布拉肯:胚胎移植后,我们负责对所有代理母羊进行超声检测,这都是具有重要意义的绵羊。科学家们关心每天检测的结果,他们迫切想知道代理母亲是否能成功怀孕。
沃克:我没有去看所有的超声检测。但是,在一个特殊的日子里,我和约翰去看了多利的结果,因为我知道这些细胞都是我和比尔植入的。
布拉肯:看到怀孕结果时,我真的很高兴。他们没有告诉我们真实的实验目的,我也没有意识到其真正的重要性。我们只是知道,这是一次重要的怀孕。但是我们不会想到:哇!如果这个项目能诞生一只活的羊羔,简直是举世无双,整个科学界都打开了新的大门。
沃克:我还带了一个空白的录像带,还想着拍下来给同事们看。现在录像带还在我家楼上,太惭愧了,我还没把录像转录到DVD里。我应该早点做的。
施尼克:我记得第一次扫描那天的情形。我们老在询问。然后,我们看到了扫描的图像。那时,你仅仅希望那个胚胎能活下去,直到出生。
维尔穆特:在我的记忆里,他们一直在寻找怀孕30天,或者35天的胚胎,当他们找到时,离出生只有120天了,大家都宽慰地舒了一口气,又燃起了希望。
布拉肯:大概在下午4:30,怀孕的母羊出现阵痛,我们打电话给爱丁堡的皇家兽医研究学院求助,希望他们的兽医赶紧来。尽管我和农场助理研究员道格拉斯·麦加文(Douglas McGavin)加起来大概有50年的工作经验,但是,如果要我们给羊接生还是没有把握的,会把事情弄糟的。
里奇:我们知道多利快要出生了,我想她正有降生的迹象。当时有兽医在场,她确信多利一切正常,把她从母羊肚子里拉了出来。
布拉肯:多利绝对正常,没有任何并发症。她很有活力。只半小时就可以站立了,这表明她一切正常。
里奇:当我看到多利白色的面孔时,我想我当时是上蹿下跳的。
斯科特:当时卡伦不在,她去参加一个婚礼了。
沃克:我给她参加婚礼的酒店传真了讯息。我希望还保留着那份传真。传真上写着:“她有白色脸孔、毛茸茸的腿。”
斯科特:我不知道当时在酒店的人们在想什么:“哇,真是个不同寻常的小家伙。”
维尔穆特:我早已分配了任务。我接到电话,得知羊羔出生。我就发出了指示,除了接生必须人员,否则不许去现场。很多人很好奇想去看。我遵守我自己定下的规则,因为我没有什么必要出现在接生的现场。
布拉肯:我正站在道格拉斯·麦加文旁边,看兽医接生,我还跟道格拉斯即兴评论说:“你知道我们将给小羊取个什么名字吗?我们将叫她多利,”这名字来源于多利·帕顿(Dolly Parton,美国女歌手),因为细胞是来源于乳腺组织。
维尔穆特:由于我的严谨,我还是有些担心的。后来的事实证明,毫无疑问是个好名字。
布拉肯:这是小道消息。我从来没有直接告诉别人。但是我听到他们联系多利?帕顿,说:“我们以你的名字命名克隆羊。”
维尔穆特:我不知道消息是怎么传出去的,但是我们听说,她的经纪人表示:“这样的宣传挺不错的。”我不知道是真是假。
一篇多利羊诞生的新闻报道给苏格兰带来了很高的新闻关注度
接下来的几个月,维尔穆特的团队确认了多利是乳腺细胞系的克隆,把实验结果写成了论文。直到1997年2月《自然》杂志发表相关论文(Ian Wilmut et al.Nature,1997,385:810 C813.)前,她的出生被严格保密。
哈里·格里芬(Harry Griffin,原罗斯林研究所科学主任;现已退休):论文发表前2到3个月,我才知道此事。在公之于众之前,PPL医疗公司也要参与准备工作。他们将多利的出生看成是对公司大好的宣传机会。我们与他们的公关公司De Facto公司一起做了大量准备工作。
维尔穆特:当时PPL公司的CEO罗恩·詹姆斯(Ron James)和我被选为主要的发言人,接受了前BBC记者的一系列培训,他们首先围上来,用麦克风对着我们,提出各种尖锐的问题,后来态度又和善了一点。我们以前从没接触过这种令人吃惊的尖锐询问方式,但我认为这种训练是非常有必要的。
格里芬:我们把一切组织得井井有条。所有采访电话都由De Facto公司职员接听,他们将安排我们的回应次序。我们希望,在论文发表的那个星期四,一切达到高潮。那么,最终是2月27号吗?当然不是。
维尔穆特:《观察家报》(The Observer)的罗宾·麦凯(Robin McKie,伦敦《观察家报》的科技编辑)泄露了秘密。但他不承认。
罗宾·麦凯:我并没有看到《自然》杂志上登的文章。我不怪他生气,但是我已经尽力解释了。我帮一些同伴制作有关遗传学的电视节目,他们说:“顺便提一句,爱丁堡的科学家已经克隆了羊。”我不相信这个消息,但是当我向该领域专家询问时,一个美国专家确认了此事。但我还是十分担心。我说了一些具有轰动效应的话,完全没有论文证据。我把一切告知我的副主编,他让我写了报道。现在有大麻烦了。
格里芬:伊恩打电话给我,说他已经接到电话,《观察家报》准备在《自然》杂志出刊之前的星期天就把此事报道出来。
伊恩和我在星期日早上9点赶到了研究所,都不知道能不能应付接下来的一切。电话响个不停。周围环境很奇异,电话在干净的橱柜里响起。我接听了电话,电话那头似乎是《每日镜报》(Daily Mirror),他们不知道用什么方式得到了这个特殊的电话号码。大概9点半左右,我们回家了。
吉姆·麦克维尔(Jim McWhir,原罗斯林研究所的干细胞科学家;现已退休):我记得,在消息传出后的第二天,就有几辆卫星转播车停在停车场了。
维尔穆特:电视传播车无处不在。我去了美国广播公司的《早安美国》节目做演说。
格里芬:CBS、NBC、ABC和BBC全都想采访伊恩,还想去看多利羊。简直一片混乱。除非你自己亲身经历过,否则你永远体会不到媒体的这种强势。
麦克维尔:来到大型动物房之后,我发现那里一片混乱,到处是林立的镁光灯和拥挤的记者。太令人吃惊了。我赶紧转身回去工作了。
格里芬:我的秘书刚放下电话,电话马上又响起来。我听到当时的美国国家生物伦理学委员会主席哈罗德·夏皮罗(Harold Shapiro)也打来电话,我的秘书说:“伊恩·维尔穆特现在没法跟您通话,您可以迟些再打来么?”时任美国总统比尔·克林顿要求他在90天之内汇报克隆的伦理学影响。我无意中听到了他的名字,“不行,我们一定要跟他谈谈。”
科尔曼:当你参与一个项目时,你一定有充分的科学理由。我们所做的一切都在道德委员会的范围之内。我们已经担忧动物健康。我们更担忧关于生物伦理方面的反应。我们这一研究并不是要作为克隆人类的前奏。
格里芬:媒体人再三强调这一观点。我们因为隐瞒了多利出生的消息而备受指责,人们认为,我们是打算克隆人类。而我们的态度非常明确:克隆人既不道德,也不安全。
维尔穆特:这是工作的一部分,你不得不向大家解释,情况并非如此。
施尼克:在欧洲,马上出现了负面报道。“他们正在做什么?下一步将要做什么?”警察也进驻了研究所,告诉我们遇到炸弹威胁时怎么办。寄来研究所的邮包都得经过爆炸物审查。
沃克:我记得,在新闻曝光后,伊恩?维尔穆特的个人助理杰姬(Jackie)接到了很多电话。有些人是狂想者,想把自家的狗也克隆。有些人十分可怜,他们失去了孩子或者自身患有疾病,这一科学突破以后会帮助他们治好不同的病。
科尔曼:多利赢得了很多想象空间。它是个毛茸茸的动物。有个响亮的名字更让她名声大噪。
布拉肯:如果把多利与大众隔绝,没有人能看到她,并不是好的宣传手段。我认为,正是允许人们去参观的开放性,才增加了公众的接受程度。
格里芬:她在镜头面前表现很好,所有人都看得出,她就是一只普通的动物。人们很容易就能见到她,她也非常上镜,于是她成为了世界上最知名的绵羊。这种轰动是任何销售经理都渴望的。在某些照片里,她看起来就像在接见媒体。
沃克:我曾经带一个摄影师去给多利拍照。这家伙拿来一顶金色的王冠,小孩生日会上带的那种。我说:“我认为我们不应该这么做。”我们不希望把多利人格化,她仅仅是一只绵羊,仅此而已。
布拉肯:远离媒体和镜头时,我们努力像对待其他绵羊一样对待多利,而不是作为一头出名的羊,尽管她十分有名。
沃克:第一次剪羊毛时,他们把多利的羊毛织成毛衣,送给囊性纤维症慈善团体。我也分到一些羊毛。你有没有在博物馆里看到它?为了防止人们不断从它身上拔下羊毛,它被放在玻璃橱窗后。
多利活了6年半,生下了几只羊羔。但是2003年,她出现了患病的迹象。
布拉肯:那是那年的情人节,我记得是星期五。我们都知道,多利的肺病日渐严重。
格里芬:她遭受了绵羊慢性进行性肺炎的折磨。之前也有其他几只羊患上这种肺病。
维尔穆特:他们认为多利应该送到兽医学校进行X射线检查。多利的肺部肿瘤如此巨大,让人吃惊。我们在讨论,在这种环境下,我们救回多利的难度有多大。让她平静地去世是不是更好一点?所以我们对她实行了安乐死。你必须对实验中的动物福利负责。
十年后,基思·坎贝尔的去世重创了这个科研团队。
科尔曼:基思是我们科研工作的驱动力。他做了重要的实验工作,播下了我们现在采用的实验方法的种子。没有基思,多利就不会诞生。
里奇:我觉得,基思是“一个不寻常的人”。他颇有些嬉皮士的风格,开着一辆大众甲壳虫,吸手工卷制的雪茄烟并留着长发。
科尔曼:他跟伊恩的关系不是很好。两人个性不同,经常争执。
维尔穆特:我不记得争吵的事。我们仅仅是有时在确定重点上稍有不同。
对科研成果的赞赏通常主要集中在一个人身上。很明显,他没有成为多利羊论文的第一作者,使他大为恼怒,提出了猛烈批评。但是他几乎是其他所有文章的第一作者。曾经有一段时期,他说梅根和莫拉格的文章实际上比多利的文章要重要。当我获得皇家学会会员和爵士身分后,他绝对是非常沮丧的。
坎贝尔于2012年10月5日因家庭纠纷而自杀。
科尔曼:基思是我非常好的朋友,在苏格兰时,我们经常在晚上下班之后去骑山地自行车。在他去世之前3天我还和他交谈过。这太令人震惊了。
比尔·里奇在罗斯林研究所
沃克:这个消息对我打击很大,我完全不能想象。我已经好多年没有见过他了。但是在当时我们是个亲密、团结的团体,毫无疑问。
科尔曼:去年1月我去巴黎参加学术会议,他们有一个追赠奖。他们举行了民意测验,看听众中有多少人因基思的工作而受到启发,很多人举起了手。
创造多利的技术可以用于复制珍稀的家畜和制造转基因动物。但是,在生物医学实验室里,多利意味着,终有一天已分化成熟的细胞能重编程形成胚胎状态,治疗人类疾病。
维尔穆特:多利的诞生改变了发育生物学的规则,让更多的生物学家有了新的想法。
珍妮·洛林(Jeanne Loring):现在已经开始克隆牛了,实际上相当流行。如果通过克隆能改进牛的品质,这将会产生巨大的价值,克隆技术将给人类提供新的工具。
乔治·塞德尔(George Seidel):目前已经有克隆牛的精液出售了。有一头名叫Final Answer的安格斯牛,它已经拥有了50万子孙后代。它的克隆称为Final Answer二代,你可以用牛价的一半买到克隆牛的精液。我和妻子开了个畜牧场,就是用的Final Answer二代的精液。都是相同的基因组。不过,从理论角度来说,转基因技术比起复制应该有更大的用处。为了获得我们的第一头转基因牛,我们做了很大的努力,创造了上千个胚胎。如果采用转基因技术和克隆技术的结合,那将只需要十分之一的经费和动物。
罗伯特·兰扎(Robert Lanza):我很兴奋。现在我们能够有效地应用一些技术,不仅可以用在动物和农业上,更可以治疗很多种人类疾病。多利向我们展现了技术的巨大能量和卵细胞的魔力。卵细胞拥有使成体细胞倒退、恢复成胚胎状态的能力。
山中伸弥(京都大学的干细胞科学家):我一开始的反应是“哇!简直是科幻小说。”但是我并不会想也从事相关研究。根据论文推测,克隆过程在技术上非常复杂。第二年,第一篇人类胚胎干细胞的论文发表。使我重新评价了多利的价值。我认为,至少在理论上,我们应该能使体细胞重编程,回复胚胎状态,进而通过皮肤和血细胞制造胚胎干细胞系。
麦克维尔:多利的结果使很多人震惊,他们说:“等一下。假如我说多利是把不可能变为可能,那还有什么是确定不可能的?”
施尼克:有些实验会带给你心跳的感觉,多利就是如此。
里奇:有点像养育孩子。我自己没有孩子,也许多利就是我的孩子吧。
维尔穆特:不能说我的名字举世皆知,但是多利确实是举世闻名。
资料来源 Nature
责任编辑 遥 醒
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本文作者埃文·卡拉韦(Ewen Callaway),《自然》杂志记者。