動物克隆史：從多莉羊到克隆猴

什么是克隆技術

克隆是英文“clone”或“cloning”的音譯，而英文“clone”則起源于希臘文“Klone”，原意是指以幼苗或嫩枝插條，以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陸譯為“無性繁殖”，在臺灣與港澳地區一般意譯為復制，轉殖或群殖。中文也有更加確切的詞表達克隆，“無性繁殖”“無性系化”以及“純系化”。克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因的個體或種群。

雖然高等動物普遍采用有性生殖，但克隆是否在高等生物中自然存在呢？答案是肯定的，例如同卵雙胞胎，源自于同一個受精卵的分裂，具有同樣的基因組，這也是人工克隆動物的一個思路，將早期胚胎分為多個小的胚胎，然后再分別發育成多個個體。這種方式建立在早期胚胎細胞的可塑性（Plasticity）上，此時細胞的命運依然可逆并具有全能性，而后期細胞，特別是已成熟的細胞并不具有這種特性。采用這種方式不僅在技術上困難，更為重要的是因為必須用早期胚胎，極大地限制了克隆的使用范圍。

很多特性必須要等到個體成熟后才能獲知，而如果此時再想克隆個體就需要換種思路：采用體細胞核移植（Somatic cell nuclear transfer， SCNT）技術。由于動物個體的很多特征由基因控制，因此只要將基因組所在的細胞核移植到去核的卵母細胞或早期胚胎細胞中，再進一步發育，即可獲得和被移植個體同特征的個體。狹義上的動物克隆就是指使用體細胞核移植技術的克隆，目前大多數動物克隆都是采用這種方式。

動物克隆的簡單歷程

得益于20世紀上半葉發育學等學科的發展，1952年，美國科學家羅伯特·布里格斯（Robert Briggs）和托馬斯·金（Thomas King）將青蛙受精卵的細胞核移植到卵細胞中并發育出胚胎。這是人類第一次用細胞核移植技術成功發育出胚胎，這次實驗成功地進行了104次核移植，培育出35個胚胎，其中27個成長為蝌蚪。這種發育成功率在普通人看來可能很低，但在克隆界算是很高了，簡直是高出了天際。

當然這與實驗采用的動物及細胞有關。首先，青蛙體外排卵，卵細胞體積大，非常便于實驗操作。其次，細胞核來源于受精卵，本身具有發育成胚胎并長成個體的能力。最后便是青蛙受精卵在水中能成長發育，要求比較低。雖然實驗看起來采取了特殊的模式，但依然意義非凡，因為即便今日人類依然不清楚細胞核的取出和移植對細胞有怎樣的影響，但這次實驗成功了，從結果上肯定了技術的可行性，為動物克隆開創了一片天地。

雖然青蛙克隆實驗成功了，但人們的好奇心并不會因此而減弱，相反會變得更強，其中最重要的兩個疑問是：成熟的體細胞核能否移植并發育？其他動物能否被克隆？

1958年，第一個問題便有了答案。英國牛津大學的科學家約翰·戈登（John Gurdon）成功地將蝌蚪腸上皮細胞的細胞核移植到青蛙卵細胞里，并發育出胚胎。在肯定了第一個問題后，第二個問題的答案也沒有讓人們等太久。1963年，我國科學家童第周在世界上第一次成功克隆了亞洲鯉魚，這次克隆是將一條雄性鯉魚的細胞核移植到雌性鯉魚的卵母細胞中。此外，1973年童第周還將亞洲鯉魚的基因移植到歐洲鯽魚中，第一次實現了種間克隆。

高等動物羊、鼠和牛的克隆，分別發生在1984年、1986年和1994年，但由于它們都使用胚胎分裂技術，而非用成熟的體細胞，影響力較小，沒有受到很大關注。但很快地，克隆技術便得到了前所未有的關注，讓這個專業詞匯從生物學走進了普通公眾視野，甚至走進了科幻電影里。這就是1996年英國科學家基思·坎貝爾（Keith Campbell）和伊恩·威爾穆特（Ian Wilmut）用成熟體細胞成功克隆了一只羊，它的名字叫“多莉”。

多莉一出生便名揚世界，它應該是迄今為止世界上最有名的動物，足以比擬任何當紅明星，即便死后知名度依然不減。在經歷277次核移植，產生29個胚胎，放入13個代孕母羊后，最后有且只有多莉幸運地出生了。這次艱辛而又享譽世界的實驗，從這組數據上可以看出，比起克隆界的前輩們，在概率上實在小得太多了，只出生了一只，這還是建立在科研人員數百次的辛勤工作上的，這也許是上帝的眷顧。

多莉有三個母親，分別是為它提供細胞質、細胞核和子宮。多莉只活了6年多，于2003年去世，共有三次生育，產生6個后代。

目前，已被克隆的高等物種有20多種，其中克隆牛和鼠誕生于1997年，和人類相近的獼猴在1999年，被科學家利用胚胎分離的方式克隆成功，克隆豬出現于2000年，克隆兔、騾子、鹿和馬則在2003年成功，克隆狗、果蠅在2005年誕生，2009年，克隆駱駝在迪拜誕生。

近幾年來，隨著科學的發展，克隆的應用更加廣泛并開始走向商業。2009年，一種已滅絕的庇里牛斯山羊（Pyrenean ibex）被克隆成功，這是人類第一次將已滅絕的物種克隆出來，雖然它僅活了7分鐘，但為滅絕動物的再生打開了一扇亮窗。

2014年，深圳華大基因報道稱，每年生產500只克隆豬，成功率在70-80%，但遭到了來自科學以及公眾方面的強大壓力。

2015年，一家中國公司計劃每年生產10萬只克隆牛，用于滿足市場對高品質牛的需求，同樣地，該計劃遭到了眾人的猛烈批評，認為不具可操作性。

結合目前熱門的基因編輯技術，2017年，一只基因編輯狗在另一家中國公司誕生。

克隆猴為什么費勁？三大難點抬高門檻

從第一只克隆羊到第一只克隆猴，歷時21年。期間，各國科學家先后克隆出牛、鼠、豬、貓、狗等多種動物，但對猴子一直無能為力。

2003年，權威學術期刊《科學》曾發表了美國匹茲堡大學醫學院研究人員的一篇論文，論文稱，用現有技術克隆靈長類動物“是行不通的”。

最接近成功的一次實驗發生在2010年。美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎，但胚胎發育至81天，以流產告終。

孫強介紹，克隆猴主要有三個難點。一是細胞核不易識別，“去核”難度大。作為受體的卵細胞，必須先把細胞核“摘除”，才能容納體細胞的細胞核這個“外來戶”。但是，猴的卵細胞核去核難度非常大。

孫強團隊中，博士后劉真是“去核”的主要操作者。借助顯微設備，劉真用一雙巧手反復練習，在最短時間內、用最小損耗完成“去核”工作，為后續的克隆工作奠定重要基礎。

二是卵細胞容易提前激活。克隆過程中，體細胞的細胞核進入卵細胞時，需先“喚醒”卵細胞，然后才啟動一系列發育“程序”。因此，“喚醒”的時機要求非常精準。但是，使用傳統方式，猴的卵細胞很容易被提前“喚醒”，往往導致克隆“程序”無法正常啟動。

三是體細胞克隆胚胎的發育效率低。被轉移到卵細胞里的細胞核突然要扮演受精卵的角色，“趕鴨子上架”很不適應，需要科學家采取多種手段“保駕護航”。如果“保駕”不力，絕大多數克隆胚胎都難以正常發育，往往胎死腹中。

經過5年不懈努力，孫強團隊成功突破了克隆猴這個世界生物學前沿的難題。通過DNA指紋鑒定，“中中”和“華華”的核基因組信息與供體體細胞完全一致，證明姐妹倆都是正宗的克隆猴。

克隆猴有啥價值？疾病研究、新藥測試將大幅提速

經過體檢，記者戴上口罩、穿上白大褂，在中科院神經所研究員孫強的帶領下，走進克隆猴寶寶的“育嬰房”。

世界上首只克隆猴“中中”和她的妹妹“華華”正在恒溫箱里嬉戲。姐姐比妹妹年長10天，除了體型大小略有差異，姐妹倆看不出什么區別。

她倆的基因，都來自同一個流產的雌性獼猴胎兒。科研人員提取了這個獼猴胎兒的體細胞（非生殖細胞），通過技術手段將其細胞核“植入”若干個“摘除”了細胞核的卵細胞。“中中”是第一個發育成型并順利誕生的幸運兒。

“克隆猴的誕生意味著中國將率先建立起可有效模擬人類疾病的動物模型。”孫強說，利用克隆技術，未來可在一年時間內，培育大批遺傳背景相同的模型猴。這既能滿足腦疾病和腦高級認知功能研究的迫切需要，又可廣泛應用于新藥測試。

孫強介紹，如果實驗對象的遺傳背景不同，“實驗組”和“對照組”的說服力就不夠強。傳統醫藥實驗大量采用小鼠，很大程度上是因為鼠類可通過快速近親繁殖，培育出大量非常相似的小鼠。

但由于小鼠和人類相差太遠，針對小鼠研發的藥物在人體檢測時大都無效或有副作用。據了解，這是目前絕大多數腦疾病研究無法取得突破的一個主要原因。

中科院神經所所長蒲慕明院士說，克隆猴的成功，將為腦疾病、免疫缺陷、腫瘤、代謝等疾病的機理研究、干預、診治帶來前所未有的光明前景。“這是世界生命科學領域近年來的重大突破。”他說。