克隆動物簡介

克隆人的思考

盧大儒復旦大學遺傳學研究所

一.背景知識

1.哺乳動物克隆概念“克隆”一詞來源于希臘語，原意是用與扦插的枝條，也是指無性繁殖。哺乳動物細胞克隆技術，又稱哺乳動物的核移植或無性繁殖技術；它是通過特殊的人工手段（顯微操作，電融合等）對哺乳動物特定發育階段的核供體（胚胎分裂球或體細胞核），及相應的核受體（去核的受精卵或成熟的卵母細胞）不經過有性繁殖過程，進行體外重構并通過重構胚的胚胎移植，從而達到擴繁同基因型哺乳動物種群的目的。2.哺乳動物克隆的研究簡史1938年Spemman提出將胚胎細胞核移入去核卵母細胞的構想。1952年Briggs和King等利用蛙原腸胚以前的細胞核與去核蛙卵構建的重構胚克隆出成蟲。1962年Gurdon用囊胚細胞核移植的方法獲得了可繁殖的爪蟾，并證明成熟蛙已分化的細胞核只能支持發育到蝌蚪，而不能發育到成蟲。1981年Illmensee和Hoppe報道采用移植技術的到了正常的小鼠，但其結果未被其他實驗室重復出來。1983年McGrath和Solter等利用顯微操作技術與細胞融合技術，創造了全新的核移植方法。1986年Willadsen通過實驗提出了兩個創新的觀念：（1）作為核受體，卵母細胞較受精卵更佳；（2）羊桑椹胚細胞核具有全能性。以后綿羊（1986），牛（1987），兔（1988）和豬（1989）等胚胎細胞克隆動物也相繼獲得了成功。1997年2月，Wilmut等利用綿羊乳腺細胞成功的克隆出體細胞核移植后代，根本動搖了原有的傳統結論，并使哺乳動物克隆技術進入了一個劃時代的新階段。另外，我國哺乳動物克隆技術研究起步較晚了十年。經過5年的努力，胚胎卵裂球核移植克隆技術已居世界先進水平。二.哺乳動物體細胞克隆技術研究現狀1997年Wilmut等人克隆了多利羊1998年Wakayama等進行了克隆鼠實驗1998年Cibelli等克隆了轉基因牛1998年Wilmut等人克隆了轉基因羊1998年YokoKato等進行了高成活率的克隆牛工作1999年Vignon用牛皮膚成纖維細胞克隆出牛犢2000年楊向中等解決了克隆動物早衰的問題.1998年美國成功克隆人類胚胎。2000年英國成功克隆5只豬崽。世界第一頭再克隆牛在日本誕生，克隆它所用的體細胞采自于克隆牛。美國科學家克隆出了第一只非人類的靈長類動物———短尾猴“泰特拉”。

WilmutWilmut多利羊及其后代世界第一頭克隆豬出生在位于美國得克薩斯的A&M大學的獸醫學院，他們聲稱A&M大學已經成為第一個能克隆豬，羊，牛三種不同動物的研究機構多利羊的克隆1997年2月，英國羅斯林研究所的Wilmut

等人宣布利用體細胞作為核供體克隆出多利羊，這是世界上第一只沒有父親的哺乳動物。多利產生過程中，移植的是高度分化的體細胞的核，而早些時候的克隆鼠、克隆牛等移植的是尚未分化的由有性生殖過程生產的受精卵分裂而成的裂球的細胞核，兩者之間有著本質的區別。成功的幾個因素1.細胞周期:血清饑餓策略2.卵母細胞電融合3.科學精神:面對失敗;選題.克隆技術的意義

克隆技術標志著用無性繁殖技術復制更高等的動物已完全可能。克隆技術的有利應用主要包括：1.可用來快速、有效繁育優良動物品種。2.可用于搶救瀕危動物。3.克隆技術能創造巨大的經濟價值，如用其培育轉基因動物,制備基因工程藥物。4.為醫學研究提供有利手段。(1).為科研提供特殊實驗動物模型，如各種遺傳性疾病動物模型，為藥物治療和基因治療提供動物實驗依據.(2).研究復雜多基因疾病中,環境因素對基因的影響.(3).解決不孕患者的痛苦.(4).人的治療克隆還可作為組織工程和器官移植取之不盡的源泉。克隆大熊貓中國科學院動物研究所研究員陳大元在克隆羊之后率先提出了克隆大熊貓的設想.他領導的小組將大熊貓的體細胞植入去核后的兔卵細胞中，成功地培育出了大熊貓的早期胚胎。克隆大熊貓屬于異種克隆,困難較大,從卵母細胞,胚胎移植等和傳統的克隆相差較大,難度較高.干細胞與治療性克隆通過體細胞克隆,可望獲得具有全能性的干細胞:誘導分化為特定的組織,可以直接用于疾病治療,如胰島細胞,成肌細胞,成纖維細胞,神經元細胞,骨髓造血細胞等.誘導分化為器官的胚芽,與動物克隆相結合,在動物身體內生長出人的器官.治療性克隆---骨髓移植不再艱難目前,骨髓移植和器官移植一方面面臨供體來源缺乏,另外一方面,需要進行嚴格的配型,因此治療性克隆為疾病的治療提供了一條嶄新的思路.英國劍橋大學威康生物開發和癌癥研究所曾預言，如果容許克隆人的胚胎，他們在3年內能夠利用克隆技術培養骨髓以挽救白血病患者的生命.克隆動物的相關問題1.克隆動物存在缺陷.克隆動物存在缺陷而且死亡的比例很高。例如，美國夏威夷大學的研究表明，克隆鼠成年后患肥胖癥與早期胚胎階段的細胞缺陷有關。目前，人們已克隆出了200多只克隆鼠。但是科學家發現，有些品種的克隆鼠長大后全都變得體型較大，而另一些品種的克隆鼠則只有部分患肥胖癥，其它則體態正常。2.克隆動物的壽命問題由于染色體端粒長度和細胞分裂的次數相關,成年體細胞端粒較短,因而可能影響到克隆動物的壽命.據說,多利克隆羊已經過早地衰老了.最近,著名美籍華人科學家、美國康涅狄格大學教授楊向中用一頭１３歲老母牛的體細胞成功克隆出１０頭牛犢，這１０頭克隆牛犢無早衰現象，從而打消了科學界迄今存在的用成年動物克隆后代可能會未老先衰的疑慮。楊向中通過對染色體端粒長度的分析證明，供體老母牛的體細胞端粒很短，經長期培育后變得更短，而經體細胞克隆出生的１０頭老母牛后代，卻同自然有性生育的同齡后代一樣，都具有正常的端粒長度。對能使端粒加長的端粒酶進行分析，發現體細胞克隆的胚胎與正常受精的胚胎端粒酶含量沒有差別。這證明，老年動物體細胞染色體端粒經過克隆后，可以在胚胎發育過程中加長，使細胞端粒恢復到與正常生殖的后代完全一樣的長度。美國一生物科技公司在六只克隆牛身上發現了抗衰老的現象。他們發現這六只牛的細胞染色體端粒,遠較同齡正常牛的端粒長,這表示六只復制乳牛比實際年齡要年輕得多﹐似乎出現了反老還童的現象。科學家相信﹐他們所采用的復制技術可拖慢甚至逆轉細胞的衰老過程。這項研究將可應用到醫學上造福人類﹐甚至發展出幫助人類大大延長壽命﹑甚至長生不老等爭議性技術。日本農業技術研究所發表的資料說，它與有關單位合作，取得了３頭克隆牛的白血球和精子的端粒體，把它們的長短與其“父親”絲福號種牛進行了比較，結果發現克隆牛及其后代的端粒體與普通牛并沒有實質性的差別。一般認為，生殖系統細胞端粒體的長短是由端粒酶決定的，日本科學家的研究結果表明，克隆牛的端粒酶同樣沒有什么異常。

克隆生物的鑒定1.外形2.蛋白同工酶3.微衛星DNA遺傳標記4.全基因組比較5.基因組印跡的比較6.線粒體DNA的比較克隆的全能性

動物克隆本質是遺傳物質的復制.但是,目前的克隆生物雖然在功能上具備了無性繁殖的可能性,但是,尚未提供足夠的證據證明是遺傳物質真正的克隆.(1).卵母細胞線粒體DNA的作用;(2)卵母細胞中RNA的逆轉錄插入對核基因組的影響;(3).供體核基因組DNA在分化過程中的變異.基因重排,缺失,擴增等.(4).基因組印記現象在哺乳動物的發育中普遍存在，基因組印記與動物克隆技術的成功及不足有何關系值得深入研究.(5).卵母細胞殘留DNA的影響生物克隆的理論問題多利羊克隆成功證明了哺乳動物細胞具有全能性的觀點,核移植實驗表明,卵母細胞的細胞質對于體細胞的去分化具有重要作用,體現了核質相互作用的重要性

這種存在與卵母細胞中的因子是什么?是如何啟動體細胞基因組DNA的重新編程的?

如果揭示了重新編程因子的作用,體細胞的克隆還需要細胞核移植嗎?研究的切入點動物克隆需要電刺激,化學誘導,引起細胞信號傳導中蛋白修飾的變化,構想改變,最終調控基因的表達,因此,在最早期的編程因子研究中,蛋白質組學研究具有獨到之處.植物全能性可以誘導的特性用于研究植物去分化編程因子可以借鑒.生物進化與克隆克隆本質上屬于無性繁殖.在生物進化中,無性繁殖是低等的,變異的能力和適應性較差.因此,生物克隆只能局限在特定的研究范圍內,絕對不能因為某個品種的優良而大加推廣.克隆大熊貓,老虎并不能改變他們被自然界淘汰的命運.吸取優質品種單一的教訓(如瘋牛病).我國克隆動物的研究我國在60年代,童弟周對金魚、鯽魚進行細胞核移植.近年來，我國已經能克隆老鼠、兔子、山羊、牛、豬等哺乳動物。就克隆的動物種類來說，是絕大多數國家無法比擬的。目前我國在克隆技術方面水平比較高的研究單位有中國農科院畜牧所、中科院發育生物學研究所、西北農大畜牧所、江蘇農科院畜牧所、廣西農業大學等。1999年10月15日，我國也是世界上首例的體細胞克隆羊由中科院發育生物所與揚州大學合作在江蘇省揚州市誕生，至今已存活2年。另外，西北農大也于今年6月先后誕生2只成年體細胞克隆山羊——元元和陽陽12001年上海轉基因中心體細胞克隆山羊誕生.其它胎兒細胞,胚胎細胞的克隆動物就不一一枚舉了.克隆人的倫理學問題，生物克隆也使“克隆人”在理論上更具有了現實性，這也是克隆技術引起廣泛爭議的原因所在。多利羊誕生之后，不少西方國家及政界首腦對這一事件作出了反應。總的來講，多數國家的政府反應強烈，嚴格禁止對人類使用克隆技術。我國前衛生部部長陳敏章表示中國反對克隆人的試驗。1.如果對克隆動物技術的沒有限制，克隆人的研究禁令在技術層面上是毫無意義的。目前,美國,英國等對治療性克隆的研究開綠燈,表明克隆人的研究實際上已經開始.我國也將治療性克隆研究作為國家973重大項目支持…...2.有關克隆人的問題在科學界早已是老生常談。實際上，自從戈登的研究問世以來，科學家們早已預見到“克隆人”及其可能產生的社會、倫理方面的后果。克隆人的倫理思考多利羊的出現，標志著又一技術發明開始造福于人類，表明新的技術發明增加了人類駕馭自然的力量，同時也增加了責任與義務。然而,克隆人研究面臨的是一片反對聲.反對復制人者所提的論點，大多是認為有太多不可預知的危險、無法控制的變化，承擔不起失敗的代價，但是,我們不可以因噎廢食，不可為了反對而夸大危險程度.一．破壞人格同一性

有人以為這種人工生殖技術會破壞人類的人格同一性。顯然，這是一種誤解。即使一個人與其復制品的基因相同，那只表示他們的外貌及其他生理特徵很相似，就像一般的孿生兄弟姐妹那樣，卻并不表示他們的思想(人格)相同.我們所謂的“自己”其實是被環境塑造出來的。克隆人與核供體是獨立的兩個人。如果能了解這一點，資本家與政治人物就不會想要利用復制人來延續自己的生命了；"基因決定不了一切"。(雙胞胎)二．破壞固有的倫常關系復制人的養育責任是誰？復制人長大以后是否告知其出身？誰是他的父母？人權、社會地位、法律身分如何定義？令傳統的親子關系產生變化，產生了一些新問題,促成更多的單親家庭，甚至是同性戀家庭。然而，固有的倫常關系的改變與復制人沒有必然聯系，單親家庭與同性戀家庭已開始出現，我們也已經寬容同性戀的存在人類社會本來就是不斷發展的,從母系社會看今天的家庭又如何能夠接受呢?(同性戀)三．生靈涂炭研究復制人類的最初階段，將會有許多胚胎因研究失敗而被犧牲生命。這涉及什么是生命，什么是人的看法；這可以墮胎的問題相提并論。隨意殺人固然是不道德的，但如果胚胎尚不是人，為了醫學研究或活動犧牲它們便不算濫殺無辜。當然，胚胎的發展有好幾個階段，在它最初形成的階段，它的道德地位與細胞等無大不同，但到了后來的階段，尤其當它成了有意識的胎兒時，我們當然不能隨意殺害它。我們為了醫療難道不進行動物實驗嗎?四．滑坡理論持滑坡理論的人認為，一旦允許復制人的活動，那么，其他類似的，對人類社會有大災害的人類基因工程活動也不可避免地逐一被允許，而這種趨勢一旦開始，就象落于滑坡上,后果是不堪設想的。我們總沒有道理面對一切事情，統統看成可以將滑坡理論應用于其上，從而一早就將它看成是洪水猛獸。這樣的話，我們什么事情也不可以做。克隆人研究應該就事論事,不能隨意延伸,因為量變導致質變.(因噎廢食)五．扮演上帝

這種觀點是部分神學家所喜歡運用的，在應用倫理學中亦并不陌生。歷史上教會曾經對新科技，新知識加以排斥，以古老自以為是的神學見解壓抑科技研究，日后淪為笑柄。神在歷史中沒有對于人類的科技發明，作出超自然的干預，但人必須承擔闖禍的后果。人類已經扮演的上帝角色還少嗎?六．違反自然定律有人以為符合自然定律才是道德的，違反自然定律則是不道德的。由于復制人活動是人工的而非自然的生殖方法，因此，它是不道德的。這種觀點很有問題，因為它將自然與道德混為一談。事實上，符合自然定律不一定是道德的，不符合自然定律的也不一定就不道德.如果一個人因自然欲望而強奸女性，他的行為道德嗎?基因工程藥物及汽車等，雖不合乎自然，但卻往往被應用于道德的用途。

七．遺傳多樣性的減少兩個遺傳因子相近的人(譬如兩兄妹)交配而繁殖后代，后者的生理質素會變得低劣。有人便以此為據，推論社會上復制人越多，則人類的遺傳因子上的多樣性便會越少，下一代的生理質素便會每況愈下。所以，為了后代，我們便應及早禁止復制人的產生。總體上,克隆人的誕生會導致生物遺傳多樣性的減少,但是,事實并非那么危言聳聽,這個論點亦可商榷。首先，克隆人沒有必然產生致病基因,如果有過高的基因突變頻率,這表明克隆技術不成熟.相反,克隆技術亦可將一些先天殘疾因子在胚胎中剔除，從而提高人的生理質素。其次，在理論上雖然復制人越多，人類的基因的種類越少，但實際上復制人的數目是否會增加到那種地步，可能性是很低的，這必須預設社會上許多人濫用了這種技術。體外受孕、體外受精、試管嬰兒等技術今天已可算相當普及,情況如何呢?八．出現新類型的罪惡還有，人們也可預見有了復制人技術后，新類型罪惡亦會隨之出現。人們可以設想：詭計多端的罪犯犯事后會以復制人頂罪、新納粹分子欲復制出多個如希特勒般的狂魔以統治世界、商人會將社會精英的細胞和復制人當商品去售賣、智力正常的人想復制智力較低的人作為奴隸等。這些不是克隆人的本身問題,而只是濫用了復制人技術的可能壞后果.隨著人類科技的不斷