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中国克隆猴研究极具价值,走出实验室须过四道坎

撰文 | 韩毅冰(澳门镜湖医院) 

责编 | 叶水送

2018年1月25日,《细胞》杂志以封面文章的形式,发表了中国科研人员体细胞克隆猴的研究结果。这是人类第一次使用体细胞(分化细胞)的核作为供体而获得克隆猴(1997年和1999年,在美国分别诞生了使用胚胎分裂和胚胎细胞核做为供体的克隆猴),所以这次是“里程碑式”的研究结果。

 

在克隆过程中,由于研究人员使用了控制基因表达的药物,“中中”、“华华”才能够顺利诞生。所以我觉得称“中中”、“华华”为“治疗性体细胞克隆猴”最为合适。

 

体细胞克隆不是一般人能够操作的,因为每种动物的卵子生长与受精时机等等都有所不同,会克隆猴,可能不会克隆狗,会克隆狗也不一定会克隆猴。

 

克隆可理解为在最早生命体—胚胎上做手术,而且是很大的手术。体细胞克隆就等于在肉眼几乎看不到的胚胎上,在高倍显微镜下,利用比头发丝还细的手术刀,把细胞最主要的“器官”换一遍的微置换手术。

 

还有很多人认为,克隆动物已经做得很多了。有了克隆羊“多莉”的技术,克隆中国黑山羊、白绵羊有意义嘛?克隆非人灵长类有哪些更深刻的意义?

 

 体细胞克隆猴的价值

 

很多人类的疾病治疗方法,都是在动物上进行早期的实验,获得肯定的结果后,才能开展临床研究。尤其是神经系统疾病,更是依靠与人比较相近的灵长类进行研究。譬如说,试管婴儿技术,就是在小鼠和兔子成功后,没有经过灵长类的实验动物研究,而直接应用到人身上的。这是因为生殖系统的调控和早期胚胎发育,人类与这些实验动物有着很大的相似性。但是其他疾病的研究,例如阿兹海默症等神经系统疾病,低等动物都不会得,就必须使用非人灵长类动物进行前期研究。

 

科学研究的基本方法就是“循证医学实验”,其中常用的方法之一就是“对照实验”,就是把给药的一组动物(处理组)与没有给药的、但具有相似背景的动物(对照组)进行比较,最后得出处理方法是否有效的结论。“对照实验”方法的前提是,处理组与对照组的动物,都具有相似,最好是相同的遗传背景。

 

做对照试验需要的处理组与对照组动物的数量,与预期研究结果的允许误差、样本测量时的错误概率、预期标准偏差、预期失访的数量(实验动物死亡等)和统计方法都有关系。一般通过下面的公式来计算一个实验的最小样本量n。 

现代医学已经发展到单基因研究水平,对于实验动物的要求也逐渐提高,希望减少由于遗传背景不同带来的不同基因敏感性。如果实验动物的遗传背景相同或者相似,那么,一类概率错误的U值大大减少,从而降低实验所需的最小样本量。本文最后会提供一个例子,说明最小样本量是如何计算的。

 

此次成功克隆的是猕猴。猕猴属于灵长目,类人猿亚目,猴科,猕猴属。猕猴主要生长于亚洲,以中国最多,体型比较小。猕猴一般每胎产一仔,妊娠期平均为5个月左右,哺乳期约4个月。雌猴2.5-3岁性成熟,雄猴4-5岁性成熟,但最早于6-7岁参与交配。在饲养条件下寿命长达25-30年。猕猴的饲养方式也是放养式的,它们的婚姻是暂时的一一对应的关系,猴王享有最多的交配权,其次是二猴王。猴王的争夺战每四年进行一次(类似美国大选)。猴子的性交频繁,而且过程非常短暂,怀孕后的父亲比较难以确认。猕猴存在同性恋现象,在一个繁殖期里,一只雌猕猴可以先后与数只雌猕猴搭上关系。即使是通过人工受精获得的IVF猴子,也做不到完全相同的遗传背景。

 

根据不同的前瞻性对照研究要求,最小样本量从几十个到上万个都有可能。目前,一只猕猴的网上价格是4500元人民币到几千欧元不等,每天的饮食标准大约50-200美元,昂贵的价格使很多研究由于经费的不足而不能进行。如果能够提供遗传背景相同的猕猴作为研究,降低一类和二类错误的U值,就能够降低所需实验动物的数量。所以克隆猴研究具有极大的经济价值。

 

 克隆猴为疾病提供治疗思路

 

如果说黑猩猩是人类的近亲(基因组相似度98%),那么猕猴则是人类的远亲(基因组相似度93%)。虽然在进化上离人类比较远,但是,人类的一些易患疾病却更容易发生在猕猴身上,而不是黑猩猩身上(见2007年《科学》的一项研究)。所以选择猕猴作为研究对象,对于人类疾病的研究,意义更加重大。

 

前面已经说明因为体细胞的细胞核,已经不是胚胎状态的细胞核了。这次成功的克隆,使用了控制表观遗传基因的药物。孙强博士使用的是胎猴成纤维细胞作为核供体,这些皮肤下的成纤维细胞的活跃基因只是胚胎细胞基因的一部分,其他大部分基因都沉默了。因此,不使用药物改变成纤维细胞的基因表达状态,是不会生出克隆猴。这些药物究竟打开了哪几个基因,是全世界专家学者最想知道的,因为知道了哪些基因能够使成纤维细胞变为全能型的胚胎细胞,就等于知道了怎样把成纤维细胞通过全能型胚胎干细胞,进一步变为各种医学上紧缺的细胞,如肝细胞、角膜细胞等,对克隆器官的研究具有指导意义。

 

更重要的是,如果将魔法反过来应用,就有可能知道怎样把癌细胞(类似于胚胎干细胞的基因表达)的控制开关关闭,从而使癌细胞失去致癌性,或者变为正常专职的分化细胞,从而用来治疗癌症。所以孙强博士的克隆猴实验等于将干细胞分化、逆分化的机制掀开了一角,有着重要的基础研究意义。

 

 克隆猴如何实现自身价值

 

体细胞克隆猴文章的发表,只是漫漫科研长路的开始。为了实现其潜在的价值,笔者认为,它必须经过以下几个考验:

 

技术方法能被验证,并且成本不能过高

 

通过媒体报导来看,克隆猴的关键技术是操作的熟练程度,克隆需要的设备也没有超过一般克隆动物的需求,特殊的设备可能就是偏振光显微镜,以期看到猴细胞的细胞核。获得猴子的成熟卵母细胞也很重要,但在试管婴儿技术的带动下,越来越多的药物可以控制猴子的卵泡发育,可实现猴子的超数排卵,降低实验成本。

 

产生克隆猴的健康没有问题

 

目前来看,两个体细胞克隆猴是健康的。但不代表这两只猴子的一生都是健康的。人类还有“胎儿起源成年疾病”的概念。要证明克隆猴子长期的健康状态,有待于大规模生产出克隆猴,产生大数据,才能准确回答。

 

证明使用了“基因表达控制药物”后的克隆猴基因表达与正常猴子没有差别。

 

在胚胎发育早期,接触到生命中本来不会出现的这种药物,是否影响猴子成年后的基因表达?如果说没有,那么药物的作用是如何消失的。如果说有,那么这种影响,是否会影响克隆猴作为神经科学研究实验动物的候选资格?

 

克隆猴之间的基因表达没有差别

 

每个克隆动物都来自与同一品系、同一个体的体细胞,但不是同一个体细胞。所以,严格地讲,克隆猴的基因表达也不是100%的相同,更何况操作过程中使用的药物处理,是不是均衡地影响每个原则上遗传基因相同的供体细胞DNA,也有待进一步考证。

 

克隆技术的发展需社会大众认可

 

科学技术不仅是知识和技能的体系,它同时还是一个社会事业、社会活动,科学家也有社会责任,不研究和处理这些伦理问题,显然不利于社会的稳定和健康发展。

 

克隆猴价值主要体现于科学上,已在主流科学界获得了认可。但处在非科学界的社会大众的观点也要倾听。大多数老百姓害怕克隆技术。且不论造福社会的植物转基因技术,还被伪科学的“著名人士”之流搞得灰头土脸,单单是将克隆猴技术简单地理解为克隆人的“预实验”,就让人中国克隆猴团队捏把汗。克隆猴就像发明了一把菜刀,有人会说,这把菜刀会被坏人拿去杀人,那么科学家就是助纣为虐了。为了真理,500年前布鲁诺被活活烧死。伦理的发展,一定要跟上科学的进步,否则真理的火种分分钟会被社会的压力扑灭。所以,科学家一定不能在实验室里面关起门来做实验,有义务宣扬科学,宣扬真理。

 

 

韩毅冰回应公众关注克隆猴的伦理问题

 

问题一:克隆以“科研的名义挑战人类的底线”。国外做不出克隆猴子,是因为政策不允许。所以,中国在性细胞克隆猴成功二十年之后,做出克隆猴没什么了不起。

 

对这个问题的回答是,每个国家对克隆动物的使用有不同的伦理学规定,但西方从来没有限制克隆猴研究的规定。实际上,使用胚胎分割和胚胎细胞做供体的克隆猴都是出生于美国(操作者是中国人)。这里所说人类的底线就是指拒绝克隆人。

 

实际上,人类的底线也是随着科学的进步而改变,40年前还拒绝试管婴儿。更何况克隆猴子与克隆人是完全不同的概念。会克隆猴子也不一定会克隆人。从逻辑上讲,克隆人永远不会实现,至少不会在遵守法律、严谨的科学家手中实现。

 

问题二:“克隆动物97%残疾和早亡,生存痛苦,极不人道”。

 

早期的克隆动物可能会由于摸索实验方法,成功率比较低。著名的克隆羊“多莉”是在六岁半时安乐死的,由于患有羊普遍都有的关节炎。有人比较了与“多莉”同时期出生的非克隆羊,它的关节炎比“多莉”还严重呢。

 

2016年,《自然-通讯》杂志发表了一篇文章,成功生产出另外四只克隆羊,“多莉”的妹妹们。长期观察这批妹妹们,她们的健康和衰老情况与非克隆羊完全没有区别。所以克隆动物的缺陷在于成功率低,而不是出生动物的“生存痛苦”。

 

问题三:违背科学伦理,挑战人类“普世”价值。

 

伦理学的四个原则是有利、无伤、尊重与公正。克隆猴的研究,究竟违背了哪条原则?克隆猴的研究对整个人类是有利的,对人类和猴子本身也无伤害。本着对科学的尊重与追求,在全世界分享克隆猴的技术经验,也保持了绝对的公正。“普世”价值观,顾名思义,就是普遍适用的价值观。它超越民族、种族、国界和信仰,是全人类共同拥有的价值观,是衡量是非善恶的最低尺度,或者说是人类道德的共同底线。具体地说,普世价值观由三个基本要件组成:公平、正义、自由。说克隆猴挑战人类的“普世”价值,那更是无稽之谈。从“普世”的概念分析,克隆猴技术却是正是发扬光大了“普世”价值观。像某些私人公司曾经试图垄断人类基因组序列宝库,私自研制“克隆人”技术等,那才是真正的挑战人类的“普世”价值。

 

总之,孙强博士体细胞克隆猴的诞生,是人类认识克隆技术,研究细胞功能和治疗性克隆的里程碑式研究结果。同时,也是人类干细胞研究方兴未艾事业的一个开始。



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