动物克隆的理想与现实

动物克隆的理想与现实

许多年前，人们通过兔胚细胞第一次证实了受精卵分裂为两个细胞后，其中的单个细胞仍然可以发育为正常的个体。几十年前，许多研究机构开始探索从一个受精卵培育多个相同个体的技术。

人们期待利用这种动物体细胞克隆技术获得大量具有同样优良品质的家畜、大量基因型完全相同实验动物，等等。

动物克隆技术经纬

1979年，Willadsen已经能够利用分裂成两个细胞的羊受精卵培育双胞胎个体了。之后，剑桥畜产研究所成功地利用4～8个细胞期的早期胚胎培育出了一卵性的三至五胞胎羊。

1986年，日本的研究人员使用微型刀片将发育为100余个细胞的胚胎一分为二，分别育出了山羊和肉牛的双胞胎，这一技术当时在肉牛生产上被广泛应用。

尽管早期胚胎细胞能够分别发育为个体，但是，受精卵进入8～16个细胞期以后，每个胚胎细胞独立发育为个体的概率显著降低。这主要是由于胚胎细胞随着卵裂逐渐变小，导致细胞质内促进发生的活化物质（具体成分尚未确定，统称为magic factors）不足。为克服这一困难，Wilmut等人采用了16细胞期胚细胞核与无核的成熟卵细胞融合的方法。

迄今，利用这种克隆技术，许多国家的研究机构成功地获得了一卵性多胞胎、克隆动物牛等。

截止1999年7月，仅日本便生产了克隆牛450头，其中，由一个胚甚至可以得到七胞胎。

1．体细胞克隆羊的诞生

1997年，Wilmut培育的多利羊并不是第一只克隆动物。多利诞生的重要意义在于它来自成熟个体的体细胞而不是卵细胞（早期胚胎）。

在此之前，使用体细胞培育克隆动物的先例只有两栖类的蛙（1975年，Gurdon）。并且，当时使用的是蛙肠上皮细胞核与未除去核的蛙卵细胞。多利是由成羊乳腺细胞核与其卵细胞（已除去第一极体和卵核）融合后发育而成的。

Wilmut强调，在弄清卵细胞质中存在的活化物质成分之前，克隆动物的细胞质供体还只能使用卵细胞。

用乳腺细胞核移植的方法培育克隆动物效率非常低。例如，在获得多利的过程中，得到正常的融合细胞共277个（成功率64%）；经过羊输卵管短期培养之后，其中只有29个发育为可移植的胚胎（含30～100细胞）；29个胚胎分别移植到13头羊的子宫中后，只出产了多利一头羊。

1998年，日本分别使用牛的皮肤、肌肉、输卵管上皮及外耳等组织的细胞，实施和培育出许多克隆牛。目前，采用体细胞核移植的手段已获得的其他克隆动物还有克隆鼠、克隆猪、克隆猴等。

2．动物克隆技术的应用

体细胞核移植的克隆技术还有很多不尽如人意之处，例如，产子率低、胚胎移植后的流产和早产、出生后的早期死亡。又如，克隆牛呼吸系统及循环系统异常，等等。

改善并提高现有技术及其效率之后，动物克隆有望在以下几方面发挥重要作用：

（1）已经证实，由成体动物体细胞培育的克隆动物具有稳定的遗传性。例如，来自一头年泌乳量2万千克乳牛体细胞的克隆牛，能够具有和亲代相同的优秀泌乳能力。

（2）即使没有精子，例如，某些珍稀物种只有雌性尚存活，我们可以利用体细胞繁殖雌性个体。

（3）对于一些耗费了巨大的财力和物力才获得的大型基因重组动物，我们可以通过克隆动物的方法制备它们的拷贝，而不至改变其重组基因形状。

（4）在解决了排斥反映问题之后，利用克隆猪为人类提供大量可移植脏器。

目前，日本主要以（1）为目标，开展肉牛育种和大量繁殖工作。美国主要以（2）和（3）为中心，研制和克隆能够分泌药物的基因工程乳牛。英国的长期目标是生产用于人类脏器移植、几乎无排斥反应的克隆猪。我国也在迅速推进同样的探索。

克隆动物

为了进一步提高利用早期胚细胞核的动物克隆技术的生产效率，一方面，我们需要理解和阐明受体细胞发育和成熟机制；另一方面，通过完善未分化早期胚细胞的体外培养系统，增加供体细胞的数量和品质。此外，我们还需要了解受体细胞质内各种分子对供体核表达的影响和作用。克隆动物也为基础实验提供了大量优秀素材。

1．克隆牛

如果想把体细胞克隆牛产业化，首先必须要确定克隆牛和细胞核供体牛之间或者克隆牛之间的表型差异程度。

鉴定未分化胚细胞由来克隆牛的结果显示，有些性状在同源的克隆牛之间并不一定相同。

例如，牛鼻纹、乳牛的体色等。这说明克隆动物不是完全相同的拷贝。目前，关于环境因素对克隆动物品质的影响及其机制正在探讨中。

当然，个体的表型主要取决于遗传因素。克隆牛的许多性状都是能够稳定遗传的。例如，乳牛的泌乳量、肉牛的肉质等性状的遗传力非常高，克隆技术有望提高这些乳牛和肉牛的产仔量。

2．克隆鼠

克隆小鼠是继多利之后获得的第二种体细胞克隆哺乳动物。由于小鼠遗传背景清晰、妊娠和性成熟期短，因此，克隆小鼠是研究发育生物学基础理论的最佳实验材料。我们可以通过多世代重复克隆小鼠，观察核移植过程和克隆动物发生过程中的变异及其发生机制。

例如，由克隆小鼠的体细胞进一步培育下一代克隆小鼠的实验已经进行至第五代，迄今尚未发现克隆鼠发育异常。如果使用家畜类进行同样的实验，至少需要10年以上的时间才可能完成。

另一方面，小鼠也是研究端粒与细胞衰老的关系、研究脑、神经发育与行为机制的重要模式动物，克隆小鼠无疑会在这些研究中起到关键作用。