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“新的里程碑”:诺奖得主评中国克隆猴研究

撰文 | 叶水送

责编 | 陈晓雪

2018年2月8日,著名学术期刊《细胞》封面文章刊载了中科院上海神经研究所研究员孙强课题组有关克隆猴方面的研究。

两只克隆猴一出现,就吸引了全球媒体的广泛关注,从严肃的《卫报》、BBC、自然新闻到以八卦新闻著称的《太阳报》,都进行了大篇幅的报道。这是中国为数不多的、既有重大的科学意义同时也能引起全球媒体广泛关注的研究,大有当年媒体热追克隆羊的趋势。

此时,我们有必要回想,为何中国的克隆猴能够成功,而且是现在,而不是5年前?

《细胞》杂志同期也刊登了密歇根州立大学教授乔斯·奇贝利(Jose Cibelli)和英国剑桥大学戈登癌症研究所、2012年诺贝尔生理或医学奖得主约翰·戈登(John Gurdon)合写的关于克隆猴研究的评论,从中或许可以找到这些问题的部分答案。

细胞核移植技术是上世纪50年代美国两位学者Briggs和King所发明。1962年,戈登进一步利用非胚胎时期的细胞(体细胞)率先克隆出可以成长的青蛙。该研究第一次证实了成年细胞核能在另外一个除去细胞核的细胞中重编程,具备全能性。二人所用是胚胎的体细胞,但胚胎体细胞何时具有、何时失去全能性当时并不清楚。应该说,戈登的工作是二人工作的衍生,如果他们还活着,戈登是不可能获得诺奖。

35年后,即1997年,人们看到这项技术的潜力。来自英国爱丁堡大学的一组科学家,率先利用体细胞核移植技术克隆出了第一个哺乳动物——“多莉”羊。在接下来的20年时间里,大约有20多种哺乳动物相继被克隆出来,但对非人灵长类动物的克隆一直停滞不前。

当然,仍有很多研究者不断探索灵长类动物的克隆。1999年,研究者利用胚胎分裂的方法,获得了一只克隆猴——Tetra。

事实上,1997年4月,另一项研究采用不同的方法也克隆出了猴,他们采用的是胚胎卵裂球期的细胞作为细胞核供体进行猕猴克隆,并最终获得了两只克隆猴,一只雌性、一只雄性。这项研究由华人学者孟励以第一作者身份在《生殖生物学》(Biology of Reproduction)杂志发表,但它一直未被重视,也鲜有人提及。

►以胚胎细胞细胞核为供体的克隆猴研究

戈登和奇贝利评论说,卵丘细胞是很适合用来进行克隆,一般使用第二次减数分裂中期的卵细胞,因为此时细胞成熟促进因子(Maturation-Promoting Factor)水平高,能快速让细胞核核膜分裂、染色质解散。至于提供细胞核的体细胞,最好是处于G0或G1期的细胞,因为此时细胞已经做好染色体分裂前的准备:合成相关蛋白以及RNA物质。

►克隆技术的传统方法和孙强的新方法比较,图片来自Cell

灵长类动物的克隆实验难以成功,很重要的因素在于研究者没有找到解除融合细胞的表观遗传制约。在这篇评论文章中,戈登和奇贝利表示,孙强课题组“利用了体细胞核移植技术以及使用了表观遗传调节剂,克服了体细胞核移植最初的技术屏障”,成功地克隆出了两只食蟹猴,“这是一个新的里程碑(New milestone)”。

早在2000年左右的时候,研究者发现利用小分子可以改变体细胞核移植胚胎的DNA的去甲基化以及组蛋白的乙酰化。

2006年,日本理化学研究所(RIKEN)Wakayama和Tsunoda实验室,发现利用TSA能显著地改善小鼠的体细胞核移植的效率。

2014年,张毅实验室发现H3K9me3酶会让基因沉默,从而阻止细胞核重编程。通过向细胞中注入去甲基化酶Kdm4d,从而让体细胞核移植的细胞重新被激活。在这方面,昆明理工大学特聘教授、中科院院士季维智、同济大学生命科学与技术学院院长高绍荣等人也有出色的工作。

如此看来,克隆出猴子似乎已经水到渠成,成功与否只是时间的问题。

尽管使用体细胞核移植技术克隆猴远比IVF技术产生猴的效率低,但是通过这种方式产生基因可被编辑的猴模型,而这些动物模型是很好的研究人类疾病的工具,因而备受关注。

在这篇评论中,两位学者也提出了一些值得思考的问题,如雌性供体的(生育)年龄是否会影响研究结果,是否存在其他表观调控因子调节细胞的可塑性等。

答案,有待进一步的研究。

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