作者:彭科峰 王威 来源:中国科学报 发布时间:2013-8-30 8:05:52
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克隆鱼诞生50年 中国克隆技术陷入困境

 
■本报记者 彭科峰 实习生 王威
 
在不久前上映的美国大片《遗落战境》中,由汤姆·克鲁斯饰演的克隆人在发现自己的身份后,奋起反抗外星人,最终获得胜利。
 
紧接着,电影《侏罗纪公园》再次讲述了科学家利用DNA技术复活恐龙却遭遇疯狂猎杀的故事。
 
两部大片不仅给观众带来了强烈的视觉冲击,也再度激起了人们对克隆技术的浓厚兴趣。
 
事实上,随着基因和克隆技术的发展,科学界从未停止对该类技术的探索。国外科学家对复活包括恐龙在内的已灭绝古生物的尝试,就是众多野心勃勃的计划中的一个。
 
在中国,早在上世纪60年代初,著名生物学家童第周就开展了鱼类细胞核移植研究,开创了中国克隆技术的先河。此后,克隆技术研究在中国如火如荼地进行。
 
然而,时至今日,中国的克隆技术却似乎正在淡出人们的视野。在“童式”克隆鱼诞生50年后的今天,中国的克隆技术到底将何去何从?
 
曾经的辉煌
 
在中国工程院院士李宁看来,当前国际上关于克隆技术的研究依旧在火热地进行。
 
“克隆技术并不‘冷’,每过一段时间都会有新的动植物品种被克隆出来。”表面上看起来沉静、儒雅的李宁,一谈到克隆,似乎全身的热情在一瞬间点燃。
 
如他所说,克隆技术的最新成果,是“用一滴血克隆出几十只老鼠”。今年7月,日本的研究人员从实验鼠尾巴处提取了一滴大约15至45微升的血液,分离出其中的白血球细胞作为供核源,再利用克隆技术,成功再造了几十只“一模一样”的老鼠。
 
“还有冷冻克隆、连续克隆的例子。”对这一领域的进展,李宁如数家珍:“有科学家用在冰箱里放了17年的老鼠克隆,取得成功;连续克隆则是用克隆动物再克隆,日本一个小组已经成功连续克隆了25代小鼠,而且完全能够再克隆下去。”
 
冷冻克隆、连续克隆的实现,无疑为克隆技术的不断发展带来了希望。
 
其实,克隆技术自诞生以来,一直在世界范围内被广泛膜拜。1997年2月27日,《自然》杂志报道了英国科学家伊恩·维尔穆特带领团队用一个成年羊的体细胞克隆出小羊“多利”的成果。
 
人们由此展开了进一步的联想:克隆技术如果最终进化到某一个阶段,是否可以让史前动物重生,让死人复活?这在某种程度上甚至满足了人类长生不老的梦想。
 
相较于这种引爆全球的“克隆热”,中国的克隆技术似乎正在沉寂。但实际上,在克隆领域,中国人的起步并不晚。
 
被誉为中国“克隆先驱”的著名生物学家童第周,在上世纪60年代初开创了鱼类细胞核移植研究,发现了脊椎动物远缘物种间的细胞核和细胞质之间的可配合性,首次用鱼类证实了异种克隆的可能性。
 
1981年,中科院水生生物所的科学家用成年鲫鱼的肾脏细胞克隆出一条鱼,证明成年鱼的体细胞也可去分化和再程序化,这比用成年体细胞克隆出的“多利”羊早了15年。但遗憾的是,由于种种原因,中国的克隆鱼研究并未获得国外学界的重视。
 
在上世纪末兴起的体细胞克隆热中,中科院动物所和李宁所在的中国农业大学颇有建树。1998年,曾师从童第周的中科院动物所研究员陈大元在异种克隆大熊猫时获得重大进展,将大熊猫的体细胞核放入兔子的去核卵母细胞中,成功发育成了囊胚;2003年,中科院动物所研究员周琪发明了能精确控制大鼠卵细胞自发活化的专利技术,并在世界上首次获得了克隆大鼠;2005年,李宁带领团队成功获得国内首例体细胞克隆小香猪;2006年,李宁在国际上首次成功完成转基因克隆奶牛的“再克隆”和冷冻卵母细胞克隆,推动我国克隆技术进入新的高峰。
 
时至今日,作为中国克隆技术曾经的领军者,中科院动物所和中国农业大学的权威性毋庸置疑。
 
然而,《中国科学报》记者在调查中发现,近年来,在国际上对克隆技术热情不减的情况下,这两家机构在克隆技术研究上的有关突破却乏善可陈,成果产业化步伐也因为政策变化等因素陷入僵局。
 
中国的克隆技术在走过21世纪第一个十年后,似乎正在逐渐陷入沉寂。
 
效率困境与伦理阻力
 
在中国古典名著《西游记》中,孙悟空能用一把汗毛变出无数个“小孙悟空”,这一故事寄托了人类对生物复制的幻想。而“多利”的诞生让这个幻想变为现实。
 
截至目前,国际上已利用体细胞核移植手段,成功克隆出十几个物种。其中除了人们所熟知的绵羊和小鼠外,还包括牛和猪等家畜,猫、狗等宠物以及一些野生动物物种。
 
实际上,国际克隆技术的成功具有偶然性。16年前,维尔穆特融合了277枚核移植的卵细胞,才最终获得克隆羊“多利”,成功率不到0.36%。维尔穆特本人也承认,“多利”的成功是一个奇迹。
 
如今,克隆成功率已大大提高,大型哺乳动物从体细胞到克隆胚的成活率在10%左右,加上饲养过程中的死亡率,最终的克隆成功率大概在5%~6%。尽管如此,这一效率依然很低。
 
“目前,困扰克隆技术的最大问题是克隆生物的发育效率较低,即便是技术体系成熟并获得广泛应用的小鼠克隆体细胞,其发育出生率也通常只有1%~2%,人类体细胞克隆的效率则更低。”中科院动物所研究员周琪告诉《中国科学报》记者。
 
一直以来,如何提高克隆效率是该领域内科学家关注的核心问题之一。这既涉及遗传基因的问题,也涉及表观遗传问题。“表观遗传”是会影响生物体性状的遗传方式,“表观遗传”状态与正常胚胎的巨大差异是导致其发育效率低的原因之一。
 
在李宁看来,克隆效率之所以不能更高,主要原因在于理论上缺乏根本性的突破,“基因领域还有许多神秘之处等待人类探索”。
 
除了技术上的瓶颈,伦理道德因素也给克隆技术的发展带来阻力。
 
陈大元在试图异种克隆大熊猫时,就曾遭遇到多方阻力。很多人认为,国家应该把经费花在保护大熊猫的生态环境上,而非单纯“复制”大熊猫,克隆大熊猫就是反对大熊猫的自然繁殖。
 
2010年,尽管陈大元认为克隆大熊猫已经“只差最后半步”,研究还是因种种原因无疾而终。如今,陈大元已经从中科院动物所退休,对大熊猫克隆的探索也接近停滞。
 
产业化推广之难
 
尽管克隆技术的发展遇到瓶颈,但如果能对之前成熟的动物克隆技术进行产业化,进一步应用于生活领域,或许能够造福人类,并为克隆技术的发展提供强大动力。
 
1999年,加拿大政府赠送给我国政府两头顶级种公牛“龙”。2003年,李宁团队与山东一家企业合作,成功将其克隆。国务院前总理朱镕基亲自为两头克隆牛起名为“大隆”、“二隆”,取“克隆兴隆”之意。经过长期繁衍,如今“龙”的后代已经有数千头,为我国因良种奶牛不足而影响到奶业发展的问题提供了解决途径,也提供了优质的奶源,成为克隆技术在我国农业、畜牧业上应用的极好案例。
 
在美国,有专门从事克隆服务的公司,每年可以帮助企业克隆数千头动物。我国也有多家企业和研究机构建立了长期合作关系,通过克隆手段培育新品种。
 
今年3月,西北农林科技大学的国家和部省重大项目“牛羊良种繁育关键技术研究与应用”成果通过鉴定。该项研究历时15年,其创建的良种牛羊胚胎规模化生产技术,在全国先后推广良种奶牛和肉牛胚胎35000多枚,移植受体牛妊娠率达到50.03%,获得健康犊牛16000多头。
 
与此同时,华南农业大学与广东温氏集团联手攻关克隆猪研究,目前克隆猪数量有数百头。企业计划在全国布局总规模为5000万头的育种基地,力争成为国内最大的育种公司。
 
“但规模都还不算大。”李宁说,尽管我国克隆技术水平处于世界前列,在产业化上还是赶不上欧、美、日等发达国家和地区。
 
在李宁看来,克隆动物本身的安全性没有问题,但较低(5%~6%)的实际成活率限制了产业化规模。除此之外,烦琐的评估检验体系及审批程序也限制了克隆技术的产业化。
 
李宁介绍说,他曾有一项能调控生猪瘦肉率的研究成果,可以使一头猪多产10公斤瘦肉。以目前中国60多亿头猪的存栏数量计算,这一技术革新能带来600亿元以上的产值,但审批交上去之后就没了答复。“既不批准,也不反对,经常就这样搁置下来。”李宁无奈地说。
 
“克隆技术产业化的长期增长点被忽视了。”一位不愿具名的业内人士表示,克隆产业通常不能享受到类似产业孵化园区的优惠政策,因为产业园区对高新技术成果转化往往顾虑较多,“克隆技术形成产业规模需要时间,而它带来的营业额和就业又比较少,所以不受重视”。
 
李宁对该说法表示认同:“做克隆服务,一开始年产值可能就几十万元到几百万元。我国的相关补贴大部分面向生产和加工制造业,主要鼓励实体经济,但对于像克隆这样的高新产业的支持力度明显不够。”
 
中国农业大学教授戴蕴平向《中国科学报》记者介绍说,国家对克隆和转基因的扶持主要在研发方面,比如启动了“重要性状基因克隆”等多个重大专项;在推广方面,还没有摸索出一条成熟的技术产业化之路。
 
此外,在克隆技术的科技创新主体上,我国和国外也有很大差别。
 
“我国研发的主力基本上是科研院所,在这里研究人员主要从事基础研究,离直接投产有一定的距离。而在国外,企业是研发的主力。这样一来,和我们在定位和侧重上就有所不同。”戴蕴平表示,国外政府的大部分资金都用于新技术研发,产业研发则依托企业进行,而我国还没有建立起以企业为主体、以市场为导向、注重商业模式的育种体系。
 
集成应用或成方向
 
5月中旬,美国学者在《细胞》杂志上发文,宣布成功克隆了人的胚胎干细胞。
 
在周琪看来,此研究“又一次让克隆进入了再生医学舞台的中心”。也就是说,克隆技术所提供的手段可以为人类再生医学领域提供一种相对安全、可靠的细胞来源。而这在未来将有可能为帕金森氏症、脊髓损伤及其他神经退行性疾病的治疗提供个性化治疗手段。
 
其实,克隆技术从诞生之初就被打上了服务人类健康、为医学提供支撑的烙印。国际科学家也并不认为克隆技术只停留在克隆生物的层面。
 
在科学家的预期中,克隆对于人类来说犹如一个巨大无比的金矿——它能为人类提供治疗性克隆。“成功克隆一个完整的生物个体,意味着可以获得产生克隆生物个体所有器官的多能性干细胞,这样再生治疗也就可以实现了。”周琪强调说。
 
正如李宁所言,克隆技术就是将“现有的好东西进行复制,然后在此基础上创造新东西的过程”,将克隆技术与基因工程等其他技术相结合,走集成应用的道路,或许才是克隆技术未来发展的方向。
 
例如,在生物选育中,胚胎诊断技术可以通过基因组测序,对胚胎的遗传潜能作出诊断,而胚胎诊断技术正是大规模的基因组测序和分型技术、胚胎移植技术和克隆技术的结合;同样地,在培育新品种的过程中,基因组测序技术、分型技术和DNA重组技术无疑都是克隆技术的好搭档;而异种之间的器官移植,要对移植的动物基因进行改造,这同样需要与克隆相结合。
 
“目前,全世界的动物基因工程改造都以克隆技术作为支撑。”李宁介绍说,这就是人们通常所说的“转基因克隆”,即转基因后再克隆,以培养出人们需要的产品。
 
李宁向记者列举了医疗领域的一个应用:从大小、形状、功能和血管分布等方面来说,猪的器官和人体器官最为接近,最有潜力作为异种器官移植。但是,在器官植入人体40分钟之内,由于猪和人的细胞表面膜上标记物不同,人体免疫系统会通过超急性排异反应杀死该器官。通过对猪进行转基因克隆,科学家可以将猪生成表面标记抗原的基因去掉,转而导入人类基因,这样培育出的猪器官就可以拯救人的生命。
 
另外,从营养角度考量,中国人普遍存在对牛奶中β乳球蛋白过敏的情况,而这种蛋白在牛奶的蛋白中比例很高。通过转基因工程改造,克隆出的奶牛可以完全不产出这种蛋白。
 
“上帝没有给人类创造出只有益没有害的事物,但人类有甄别好坏并剔除害处的能力。解决克隆技术推广过程中的重重阻力只是时间问题,克隆终将会彻底改变我们的生活。”在李宁看来,只要是推动人类发展的科学,总会投入到应用之中,就像杂交水稻的普及一样。 (原标题《克隆之困》)
 
科学研究应拒绝短视行为
 
■彭科峰
 
自上世纪90年代克隆羊“多利”在英国诞生起,克隆技术便在全球受到热捧。时至今日,这股热情依旧没有消退。今年7月,日本的研究人员还用一滴血克隆出几十只老鼠。
 
中国对于克隆技术的关注要早得多。1963年,著名生物学家童第周就开展了鱼类细胞核移植研究,首次用鱼类证实了异种克隆的可能性,开创了中国克隆技术研究的先河。此后,我国的科研人员又陆续取得一系列突破性成果。
 
然而,时至今日,无论是科学界还是公众,似乎正在将克隆技术遗忘,取而代之的是对转基因、纳米、量子通信、3D打印等新技术的追捧。
 
曾在国内克隆领域颇有名气的一家研究机构,早在几年前就已全盘放弃原先的研究方向。由于克隆技术不再热门,难以申请到科研经费,先前的研究成果也被束之高阁。
 
十几年前,克隆技术兴起;8年前,克隆猪等成果在中国问世。然而,8年后的今天,克隆技术已不再是中国科学家的“宠儿”、人们关注的焦点。这种情况似乎非常符合中国科技界所谓的“8年之痒”症状,即每当一项国际热点出来时,国内就开始追捧,一拥而上进行研究。但一般来说,要作出有价值的成果通常需要七八年时间,而此时新的研究热点又会出现,中国科技界最终只能疲于奔命。
 
当然,我们不能对国内的科研人员太过苛责。缺乏基础研究的重大突破、产业化受阻……国内克隆研究确实有这样那样的困难,科研机构与企业不同,不能赢利,如果没有有关部门的经费支持,自然不可能赤手空拳搞研究。
 
所幸,就克隆技术及其产业化而言,仍有一批科学家团队愿意坚守,愿意破除障碍,在科学探索及服务产业发展上踯躅前行。或许正如中国工程院院士李宁所言,对于基因领域,人们了解得还太少,也缺乏克隆技术的系统理论。正因如此,该技术多年来未能取得重大突破。但毫无疑问,克隆技术仍有着广泛的研究前景和重大的应用价值。尤其是在目前美国利用克隆技术制作出个体化的人体胚胎干细胞后,国内更不能轻言放弃,而是应在政策扶持、验证审批和资金等方面给予克隆技术研究更多的支持。轻言放弃或止步不前,都不可取。
 
科技突破需要科学家的坚守。重大的科技突破,往往需要十年甚至数十年、上百年的基础研究作为积累。科学研究从来都不应该成为一种短视的行为,科学家也不能成为盲目追捧热点的投机者。我们需要用什么样的态度来对待科研?或许,克隆技术的“热”与“冷”可以作为一面镜子,引发人们的思考。
 
 

今年6月22日,对我国体细胞克隆技术发展产生重大影响的世界首批成年体细胞克隆山羊“阳阳”(深色),在西北农林科技大学种羊场度过了13岁生日。
 
2000年,克隆山羊“阳阳”诞生。当时,克隆技术在中国受到热捧,相关研究如火如荼。而如今,克隆技术正在中国陷入沉寂。 支勇平摄
 
《中国科学报》 (2013-08-30 第1版 要闻)
 
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