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动物克隆技术的研究状况
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发布时间：2007-02-20
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李林春 （信阳农业高等专科学校动物科学系，河南 信阳 | 摘要：概述了近年来国内外在鱼类、西栖类和哺乳类等动物克隆等方面的研究进展，同时也向人们展示了克隆在医药医疗领域、动物良种繁育和特异品种保存等方面的应用前景。
1997年2月27日出版的英国《Nature》杂志公布了爱丁堡罗斯林研究所威尔莫特等人的研究成果：经过247次失败之后，他们在1996年7月得到了一只名为"多利"的克隆雌性小绵羊。"克隆羊"的诞生，在世界各国引起了震惊，随后在全世界范围内掀起了一场克隆热潮。
1 克隆的概念
克隆一词是由clone音译而来，在音译名出现以前曾有一个意译名-无性繁殖系。克隆是指由一个细胞祖先经过分裂、增殖而形成的纯细胞系，这个细胞系中的每一个细胞含的遗传特性都是相同的，亦称为无性繁殖细胞系。单个细胞的无性繁殖细胞系叫克隆。动物体克隆是指将一个体细胞的细胞核转移植入去核卵中在母体子宫或其它环境中发育成新个体。
克隆不是复制的同义词。克隆是一个过程，克隆产生的个体还需进行胚胎发育和胎后发育，克隆个体与原本之间有一段年龄差异。由于发育过程既受基因主宰又受环境调控，而克隆与其原本尽管相同，所处环境却绝不会相同，所以，克隆与基不可能像复制品与原件那样完全一样的。再者，如果克隆个体是由核移植产生的，由于重建细胞的细胞质并非来自原本，而我们知道细胞质中也有遗传物质，它们必然会对个体产生影响，因此，不能把克隆个体看成是原来的复制品，也不是原本的复活，但克隆个体可以看成是原本的再生。尽管从遗传结构上看克隆个体和姐妹（兄弟）关系，但从年龄上看它们却是亲子关系，克隆个体也应有"代"的概念。
2 克隆鱼类、两栖类的研究
1979年，中国科学院水生生物研究所的科学家用鲫鱼囊胚期的细胞进行人工培养，经过385天59代连续传代培养后，用直径10微米左右的玻璃管在显微镜下从培养细胞中吸出细胞核，在此同时，除去鲫鱼卵细胞的核，让卵细胞留出空间作好囊胚细胞核的准备，把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鲫鱼卵细胞内，得到了囊胚细胞核的卵细胞。在189个这种换核卵细胞中，有两个孵化出鱼苗，其中一条经过80多天培养后长成8厘米长的鲫鱼，这乙是我国最早培育出的克隆鱼。
在克隆鲫鱼出现之前，英国牛津大学的科学家已经在1960年和1962年，先后用非洲一种有爪的蟾蜍（非洲爪蟾）进行过克隆试验。试验方式是用紫外线照射爪蟾卵细胞，破坏其中的核，然后依靠高超的外科手术从爪蟾卵细胞，破坏其中的核，然后依靠高超的外科手术从爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞中取出核，并把这些细胞的核精确地放进已被紫外线破坏了细胞核的卵细胞内，经过精心照料，这些换核卵中有一部分孵化出了爪蟾，即克隆爪蟾。我国著名学者童第周在1978年也成功地进行了黑斑蛙的克隆试验。
3 克隆哺乳类的研究
鱼类、两栖类动物克隆的成功，自然而然地使科学家把目光投向了哺乳类。1984年Willadsen用羊胚胎细胞克隆成一只小羊；1990年中国科学院发育生物研究所杜淼获得了克隆兔。随后，90年代中国相继克隆成功了几种动物，如西北农业大学业的克隆羊（1990年）和猪（1995年）、江苏农业科学院的克隆兔（1991年）、中科院发育生物研究所和扬州大学农学院合作完成的继代核移植的克隆羊（1993年）、美国首先用内细胞团细胞成功获得了克隆牛（1993年）、华南师范大学和广西农业大学的克隆年（1995 年）、中国农业科学院的克隆牛（1996年）、东北农业大学的克隆兔（1996年）以及湖南医科大学人类生死工程研究室的克隆小鼠（1996年）， 1996年Wilmut产出了克隆羊，1997年中国学者孟励在美国成功地获得了克隆猴；1999年，中国科学院动物研究所研究员陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中，成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。
在这里尤其值得一提的是；1997年2月27日出版的英国《Nature》杂志公布了爱丁堡斯林研究所威尔莫特等人的研究成果：经过247次失败之后，他们在1996年7月得到了一只名为"多利"的克隆雌性小绵羊。"多利"培育成功的关键技术在于采用母羊的乳腺组织细胞，经过血清"饥饿"培养（即"调零"）法使供体核细胞处于二倍体的G0期，与去核的卵细胞进行电事例，促使融合细胞中遗传物质的重编程（reprogramming），然后逐步发育成胚胎。克隆羊Doll是世界上第一只由成体细胞通过无性过程产生的哺乳动物；在Dolly诞生后的一年多时间里，全世界掀起了一股克隆热，并引起了一些激烈的争论和对Dolly身份的质疑。1998年7月出版的《Nature》报道两个独立的研究小组分别对Dolly的血样、供体母羊冷冻组织及其细胞培养物进行卫星DNA分析和DNA指纹分析，确认三者的一致性，证明Dolly确实是体细胞克隆动物。
4 克隆在医药领域的研究
1991年，英国PPL公司将人α1抗胰蛋白酶基因导入绵羊体内，得到了带有该基因的转基因绵羊。转基因绵羊能以泌乳的方式生产人α1 抗胰蛋白酶，产量达35g/l，这种羊奶的售价是6千美元/L，于是，转基因绵羊就变成了一个能生产药物的活工厂。用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢？最好的办法就是"克隆"。荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛，以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊，这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖？答案仍然还是"克隆"。
利用体细胞供体经核移植生产转基因动物，可望降低生产成本。到目前为止，产生转基因动物的方法仍主要是1985年Hammer等建立的原核显微注射法；但是，这种方法只能使大约5％的动物携带外源基因，外源基因整合人动物基因组是个随机的过程，这导致外源基因在许多转基因动物系中的表达量不够高，而且因整合进生殖细胞的机率低而难以遗传给下一代。Schnieke等发现，利用体细胞克隆技术生产含人凝血因子IX的转基因羊比原核显微注射法要有效得多。
5 克隆人类胚胎进行疾病治疗的研究
各国科学家都希望抢先成为克隆人类胚胎的第一人，以显示本国在克隆技术上独占鳌头，企图在各国正式立法禁止复制人类胚胎之前创造奇迹。创造克隆羊"多利"的科学家威尔穆特目前正在美国格林公司的支持下开展克隆人类胚胎计划，以用于干细胞研究工作。根据在关研究工作。根据有关研究计划，科学家们会先将一颗受精的卵子的细胞核植入卵子内，复制出在基因物质上一模一样的人类胚胎。然后，在胚胎发展成胎儿之前就将其破坏，以获得研究所需的干细胞。所谓干细胞是人类发育过程中最关键亦最根本的细胞，这种细胞在成长过程中会逐步分化成人体内各种器官的细胞，可称得上是"人类所有器官组织之母"。通过研究它们的发展过程及功能，科学家便可进一步了解人体器官组织，以找出修补缺损的脑部和其他器官、或治疗帕金森氏病及老年性痴呆等导致身体机能失调的疾病的有效方法。
另外，利用克隆技术，可以用患者本人细胞培育出新组织，用来治疗糖尿病、帕金森氏症、神经损伤等多种疾病同。用这种方法培育出的组织具有与患者正常组织完全相同的基因构成，因此不会产生免疫排反应。但是这些都涉及到克隆人这个敏感话题，目前克隆人在许多国家是法制禁止的。随着人类胚胎干细胞培养技术的完善，目前已有两家美国公司开始研究利用克隆技术培育人胚胎，希望大批量生产治疗疾病的干细胞。英国下院最近也通过一项法案，容许科学家进行"治疗性研究克隆"，即容许克隆人类早期胚胎进行医疗研究。
6 克隆在动物良种繁育和特异品种保存方面的研究
利用优良动物品种的体细胞作核供体克隆动物，可以避免自然条件下选种所受到的动物生育周期和生育效率的限制，从而大大缩短育种年限，提高育种效率，保持单性优良品性。
动物的良种保存，常采取选留雄性良种动物的方式来进行，尽管我们选择的优良性状（如产奶量、产蛋量等）是由雌性动物体现出来的，但有性生殖与双亲有关；而一个雄性动物可以与多个雌性动物交配，所以，动物良种繁育中选育雄性动物极为重要。但由良种雄性动物伟代，其后代个体并非个个都是优良，这一方面是由于母体差异造成；另一方面由于减数分裂，可能有一半的精子并未携带优良基因，只有克隆技术才能将具有优良性状的个体，像果树嫁接一样繁殖下去。专家预言：二十一世纪是克隆世纪，具优良状的猪、马、牛、羊都将在工厂里由电脑控制着被克隆生产出来。
动物克隆技术用于拯救濒危动物也受到广泛的关注。目前，濒危物种面临的主要危机是繁殖能力低下，由于繁殖力低，数量难以增长，生存领域无法扩大；而生存环境的单一，又使得该物种对环境变化冲击的应变能力差。所以，大量繁殖濒危物种是保护该物种的最有效办法，而克隆技术可以克服自然条件下该物种交配成功率低的困难，使之大量繁衍。
7 动物克隆技术的不足
动物克隆技术虽然取得了一定的进展，但目前还很不完善，存活率低是当今核移植技术的最大缺陷。其突出表现为：孕期流产率高，围产期死亡率高，新生儿体重较生及降生后对环境的适应性较差，以成体细胞核作核供体更为严重。最近，Shiels等报道克隆羊的端粒较同年羊短。Renard等报道，体细胞核移植可能影响克隆动物免疫系统的正常发充；他们用胚胎细胞克隆牛的耳细胞通过核移植克隆出一头牛，牛犊看起来很健康，但出生一个半月后，它体内的淋巴细胞和红血球急剧减少，不久就死于贫血，尸体解剖发现：该牛犊脾脏、胸腺和淋巴结等淋巴组织都没有得到正常发育。中国科学院水生生物研究所孙永华等人也发现克隆的转基因鱼其外源基因表达时序比非克隆转基因鱼外源基因表达要提前。
导致动物克隆存活率低和异常发育的原因很多，缺乏基础理论支撑是其原因之一。动物克隆技术的发展与完善，还需要分子遗传学、细胞学、发育生物学等相关基础学科的进一步研究和发展。 | | |
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