■本報記者 彭科峰 實習(xí)生 王威
在不久前上映的美國大片《遺落戰(zhàn)境》中,,由湯姆·克魯斯飾演的克隆人在發(fā)現(xiàn)自己的身份后,奮起反抗外星人,最終獲得勝利,。
緊接著,電影《侏羅紀公園》再次講述了科學(xué)家利用DNA技術(shù)復(fù)活恐龍卻遭遇瘋狂獵殺的故事,。
兩部大片不僅給觀眾帶來了強烈的視覺沖擊,,也再度激起了人們對克隆技術(shù)的濃厚興趣。
事實上,,隨著基因和克隆技術(shù)的發(fā)展,,科學(xué)界從未停止對該類技術(shù)的探索。國外科學(xué)家對復(fù)活包括恐龍在內(nèi)的已滅絕古生物的嘗試,,就是眾多野心勃勃的計劃中的一個,。
在中國,早在上世紀60年代初,,著名生物學(xué)家童第周就開展了魚類細胞核移植研究,,開創(chuàng)了中國克隆技術(shù)的先河,。此后,克隆技術(shù)研究在中國如火如荼地進行,。
然而,,時至今日,中國的克隆技術(shù)卻似乎正在淡出人們的視野,。在“童式”克隆魚誕生50年后的今天,,中國的克隆技術(shù)到底將何去何從?
曾經(jīng)的輝煌
在中國工程院院士李寧看來,,當(dāng)前國際上關(guān)于克隆技術(shù)的研究依舊在火熱地進行,。
“克隆技術(shù)并不‘冷’,每過一段時間都會有新的動植物品種被克隆出來,?!北砻嫔峡雌饋沓领o、儒雅的李寧,,一談到克隆,,似乎全身的熱情在一瞬間點燃。
如他所說,,克隆技術(shù)的最新成果,,是“用一滴血克隆出幾十只老鼠”。今年7月,,日本的研究人員從實驗鼠尾巴處提取了一滴大約15至45微升的血液,,分離出其中的白血球細胞作為供核源,再利用克隆技術(shù),,成功再造了幾十只“一模一樣”的老鼠,。
“還有冷凍克隆、連續(xù)克隆的例子,?!睂@一領(lǐng)域的進展,李寧如數(shù)家珍:“有科學(xué)家用在冰箱里放了17年的老鼠克隆,,取得成功,;連續(xù)克隆則是用克隆動物再克隆,日本一個小組已經(jīng)成功連續(xù)克隆了25代小鼠,,而且完全能夠再克隆下去,。”
冷凍克隆,、連續(xù)克隆的實現(xiàn),,無疑為克隆技術(shù)的不斷發(fā)展帶來了希望。
其實,,克隆技術(shù)自誕生以來,,一直在世界范圍內(nèi)被廣泛膜拜,。1997年2月27日,《自然》雜志報道了英國科學(xué)家伊恩·維爾穆特帶領(lǐng)團隊用一個成年羊的體細胞克隆出小羊“多利”的成果,。
人們由此展開了進一步的聯(lián)想:克隆技術(shù)如果最終進化到某一個階段,,是否可以讓史前動物重生,讓死人復(fù)活,?這在某種程度上甚至滿足了人類長生不老的夢想。
相較于這種引爆全球的“克隆熱”,,中國的克隆技術(shù)似乎正在沉寂,。但實際上,在克隆領(lǐng)域,,中國人的起步并不晚,。
被譽為中國“克隆先驅(qū)”的著名生物學(xué)家童第周,在上世紀60年代初開創(chuàng)了魚類細胞核移植研究,,發(fā)現(xiàn)了脊椎動物遠緣物種間的細胞核和細胞質(zhì)之間的可配合性,,首次用魚類證實了異種克隆的可能性。
1981年,,中科院水生生物所的科學(xué)家用成年鯽魚的腎臟細胞克隆出一條魚,,證明成年魚的體細胞也可去分化和再程序化,這比用成年體細胞克隆出的“多利”羊早了15年,。但遺憾的是,,由于種種原因,中國的克隆魚研究并未獲得國外學(xué)界的重視,。
在上世紀末興起的體細胞克隆熱中,,中科院動物所和李寧所在的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)頗有建樹。1998年,,曾師從童第周的中科院動物所研究員陳大元在異種克隆大熊貓時獲得重大進展,,將大熊貓的體細胞核放入兔子的去核卵母細胞中,成功發(fā)育成了囊胚,;2003年,,中科院動物所研究員周琪發(fā)明了能精確控制大鼠卵細胞自發(fā)活化的專利技術(shù),并在世界上首次獲得了克隆大鼠,;2005年,,李寧帶領(lǐng)團隊成功獲得國內(nèi)首例體細胞克隆小香豬;2006年,,李寧在國際上首次成功完成轉(zhuǎn)基因克隆奶牛的“再克隆”和冷凍卵母細胞克隆,,推動我國克隆技術(shù)進入新的高峰。
時至今日,,作為中國克隆技術(shù)曾經(jīng)的領(lǐng)軍者,,中科院動物所和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的權(quán)威性毋庸置疑,。
然而,《中國科學(xué)報》記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),,近年來,,在國際上對克隆技術(shù)熱情不減的情況下,這兩家機構(gòu)在克隆技術(shù)研究上的有關(guān)突破卻乏善可陳,,成果產(chǎn)業(yè)化步伐也因為政策變化等因素陷入僵局,。
中國的克隆技術(shù)在走過21世紀第一個十年后,似乎正在逐漸陷入沉寂,。
效率困境與倫理阻力
在中國古典名著《西游記》中,,孫悟空能用一把汗毛變出無數(shù)個“小孫悟空”,這一故事寄托了人類對生物復(fù)制的幻想,。而“多利”的誕生讓這個幻想變?yōu)楝F(xiàn)實,。
截至目前,國際上已利用體細胞核移植手段,,成功克隆出十幾個物種,。其中除了人們所熟知的綿羊和小鼠外,還包括牛和豬等家畜,,貓,、狗等寵物以及一些野生動物物種。
實際上,,國際克隆技術(shù)的成功具有偶然性,。16年前,維爾穆特融合了277枚核移植的卵細胞,,才最終獲得克隆羊“多利”,,成功率不到0.36%。維爾穆特本人也承認,,“多利”的成功是一個奇跡,。
如今,克隆成功率已大大提高,,大型哺乳動物從體細胞到克隆胚的成活率在10%左右,,加上飼養(yǎng)過程中的死亡率,最終的克隆成功率大概在5%~6%,。盡管如此,,這一效率依然很低。
“目前,,困擾克隆技術(shù)的最大問題是克隆生物的發(fā)育效率較低,,即便是技術(shù)體系成熟并獲得廣泛應(yīng)用的小鼠克隆體細胞,其發(fā)育出生率也通常只有1%~2%,,人類體細胞克隆的效率則更低,?!敝锌圃簞游锼芯繂T周琪告訴《中國科學(xué)報》記者。
一直以來,,如何提高克隆效率是該領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)家關(guān)注的核心問題之一,。這既涉及遺傳基因的問題,也涉及表觀遺傳問題,?!氨碛^遺傳”是會影響生物體性狀的遺傳方式,“表觀遺傳”狀態(tài)與正常胚胎的巨大差異是導(dǎo)致其發(fā)育效率低的原因之一,。
在李寧看來,,克隆效率之所以不能更高,主要原因在于理論上缺乏根本性的突破,,“基因領(lǐng)域還有許多神秘之處等待人類探索”,。
除了技術(shù)上的瓶頸,,倫理道德因素也給克隆技術(shù)的發(fā)展帶來阻力,。
陳大元在試圖異種克隆大熊貓時,就曾遭遇到多方阻力,。很多人認為,,國家應(yīng)該把經(jīng)費花在保護大熊貓的生態(tài)環(huán)境上,而非單純“復(fù)制”大熊貓,,克隆大熊貓就是反對大熊貓的自然繁殖,。
2010年,盡管陳大元認為克隆大熊貓已經(jīng)“只差最后半步”,,研究還是因種種原因無疾而終,。如今,陳大元已經(jīng)從中科院動物所退休,,對大熊貓克隆的探索也接近停滯,。
產(chǎn)業(yè)化推廣之難
盡管克隆技術(shù)的發(fā)展遇到瓶頸,但如果能對之前成熟的動物克隆技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化,,進一步應(yīng)用于生活領(lǐng)域,,或許能夠造福人類,并為克隆技術(shù)的發(fā)展提供強大動力,。
1999年,,加拿大政府贈送給我國政府兩頭頂級種公牛“龍”,。2003年,,李寧團隊與山東一家企業(yè)合作,成功將其克隆,。國務(wù)院前總理朱镕基親自為兩頭克隆牛起名為“大隆”,、“二隆”,,取“克隆興隆”之意。經(jīng)過長期繁衍,,如今“龍”的后代已經(jīng)有數(shù)千頭,,為我國因良種奶牛不足而影響到奶業(yè)發(fā)展的問題提供了解決途徑,也提供了優(yōu)質(zhì)的奶源,,成為克隆技術(shù)在我國農(nóng)業(yè),、畜牧業(yè)上應(yīng)用的極好案例。
在美國,,有專門從事克隆服務(wù)的公司,,每年可以幫助企業(yè)克隆數(shù)千頭動物。我國也有多家企業(yè)和研究機構(gòu)建立了長期合作關(guān)系,,通過克隆手段培育新品種,。
今年3月,西北農(nóng)林科技大學(xué)的國家和部省重大項目“牛羊良種繁育關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”成果通過鑒定,。該項研究歷時15年,,其創(chuàng)建的良種牛羊胚胎規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù),,在全國先后推廣良種奶牛和肉牛胚胎35000多枚,,移植受體牛妊娠率達到50.03%,獲得健康犢牛16000多頭,。
與此同時,,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與廣東溫氏集團聯(lián)手攻關(guān)克隆豬研究,目前克隆豬數(shù)量有數(shù)百頭,。企業(yè)計劃在全國布局總規(guī)模為5000萬頭的育種基地,,力爭成為國內(nèi)最大的育種公司。
“但規(guī)模都還不算大,?!崩顚幷f,盡管我國克隆技術(shù)水平處于世界前列,,在產(chǎn)業(yè)化上還是趕不上歐,、美、日等發(fā)達國家和地區(qū),。
在李寧看來,,克隆動物本身的安全性沒有問題,但較低(5%~6%)的實際成活率限制了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,。除此之外,,煩瑣的評估檢驗體系及審批程序也限制了克隆技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
李寧介紹說,他曾有一項能調(diào)控生豬瘦肉率的研究成果,,可以使一頭豬多產(chǎn)10公斤瘦肉,。以目前中國60多億頭豬的存欄數(shù)量計算,這一技術(shù)革新能帶來600億元以上的產(chǎn)值,,但審批交上去之后就沒了答復(fù),。“既不批準,,也不反對,,經(jīng)常就這樣擱置下來?!崩顚師o奈地說,。
“克隆技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的長期增長點被忽視了?!币晃徊辉妇呙臉I(yè)內(nèi)人士表示,,克隆產(chǎn)業(yè)通常不能享受到類似產(chǎn)業(yè)孵化園區(qū)的優(yōu)惠政策,因為產(chǎn)業(yè)園區(qū)對高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化往往顧慮較多,,“克隆技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模需要時間,,而它帶來的營業(yè)額和就業(yè)又比較少,所以不受重視”,。
李寧對該說法表示認同:“做克隆服務(wù),,一開始年產(chǎn)值可能就幾十萬元到幾百萬元,。我國的相關(guān)補貼大部分面向生產(chǎn)和加工制造業(yè),,主要鼓勵實體經(jīng)濟,但對于像克隆這樣的高新產(chǎn)業(yè)的支持力度明顯不夠,?!?
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授戴蘊平向《中國科學(xué)報》記者介紹說,國家對克隆和轉(zhuǎn)基因的扶持主要在研發(fā)方面,,比如啟動了“重要性狀基因克隆”等多個重大專項,;在推廣方面,還沒有摸索出一條成熟的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之路,。
此外,,在克隆技術(shù)的科技創(chuàng)新主體上,我國和國外也有很大差別,。
“我國研發(fā)的主力基本上是科研院所,,在這里研究人員主要從事基礎(chǔ)研究,離直接投產(chǎn)有一定的距離,。而在國外,,企業(yè)是研發(fā)的主力。這樣一來,和我們在定位和側(cè)重上就有所不同,?!贝魈N平表示,國外政府的大部分資金都用于新技術(shù)研發(fā),,產(chǎn)業(yè)研發(fā)則依托企業(yè)進行,,而我國還沒有建立起以企業(yè)為主體、以市場為導(dǎo)向,、注重商業(yè)模式的育種體系,。
集成應(yīng)用或成方向
5月中旬,美國學(xué)者在《細胞》雜志上發(fā)文,,宣布成功克隆了人的胚胎干細胞,。
在周琪看來,此研究“又一次讓克隆進入了再生醫(yī)學(xué)舞臺的中心”,。也就是說,,克隆技術(shù)所提供的手段可以為人類再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供一種相對安全、可靠的細胞來源,。而這在未來將有可能為帕金森氏癥,、脊髓損傷及其他神經(jīng)退行性疾病的治療提供個性化治療手段。
其實,,克隆技術(shù)從誕生之初就被打上了服務(wù)人類健康,、為醫(yī)學(xué)提供支撐的烙印。國際科學(xué)家也并不認為克隆技術(shù)只停留在克隆生物的層面,。
在科學(xué)家的預(yù)期中,,克隆對于人類來說猶如一個巨大無比的金礦——它能為人類提供治療性克隆?!俺晒寺∫粋€完整的生物個體,,意味著可以獲得產(chǎn)生克隆生物個體所有器官的多能性干細胞,這樣再生治療也就可以實現(xiàn)了,?!敝茜鲝娬{(diào)說。
正如李寧所言,,克隆技術(shù)就是將“現(xiàn)有的好東西進行復(fù)制,,然后在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造新東西的過程”,將克隆技術(shù)與基因工程等其他技術(shù)相結(jié)合,,走集成應(yīng)用的道路,,或許才是克隆技術(shù)未來發(fā)展的方向。
例如,,在生物選育中,,胚胎診斷技術(shù)可以通過基因組測序,,對胚胎的遺傳潛能作出診斷,而胚胎診斷技術(shù)正是大規(guī)模的基因組測序和分型技術(shù),、胚胎移植技術(shù)和克隆技術(shù)的結(jié)合,;同樣地,在培育新品種的過程中,,基因組測序技術(shù),、分型技術(shù)和DNA重組技術(shù)無疑都是克隆技術(shù)的好搭檔;而異種之間的器官移植,,要對移植的動物基因進行改造,,這同樣需要與克隆相結(jié)合。
“目前,,全世界的動物基因工程改造都以克隆技術(shù)作為支撐,。”李寧介紹說,,這就是人們通常所說的“轉(zhuǎn)基因克隆”,,即轉(zhuǎn)基因后再克隆,以培養(yǎng)出人們需要的產(chǎn)品,。
李寧向記者列舉了醫(yī)療領(lǐng)域的一個應(yīng)用:從大小,、形狀、功能和血管分布等方面來說,,豬的器官和人體器官最為接近,,最有潛力作為異種器官移植。但是,,在器官植入人體40分鐘之內(nèi),,由于豬和人的細胞表面膜上標記物不同,人體免疫系統(tǒng)會通過超急性排異反應(yīng)殺死該器官,。通過對豬進行轉(zhuǎn)基因克隆,,科學(xué)家可以將豬生成表面標記抗原的基因去掉,,轉(zhuǎn)而導(dǎo)入人類基因,,這樣培育出的豬器官就可以拯救人的生命。
另外,,從營養(yǎng)角度考量,,中國人普遍存在對牛奶中β乳球蛋白過敏的情況,而這種蛋白在牛奶的蛋白中比例很高,。通過轉(zhuǎn)基因工程改造,,克隆出的奶牛可以完全不產(chǎn)出這種蛋白,。
“上帝沒有給人類創(chuàng)造出只有益沒有害的事物,,但人類有甄別好壞并剔除害處的能力。解決克隆技術(shù)推廣過程中的重重阻力只是時間問題,克隆終將會徹底改變我們的生活,?!痹诶顚幙磥恚灰峭苿尤祟惏l(fā)展的科學(xué),,總會投入到應(yīng)用之中,,就像雜交水稻的普及一樣。 (原標題《克隆之困》)
科學(xué)研究應(yīng)拒絕短視行為
■彭科峰
自上世紀90年代克隆羊“多利”在英國誕生起,,克隆技術(shù)便在全球受到熱捧,。時至今日,這股熱情依舊沒有消退,。今年7月,,日本的研究人員還用一滴血克隆出幾十只老鼠。
中國對于克隆技術(shù)的關(guān)注要早得多,。1963年,,著名生物學(xué)家童第周就開展了魚類細胞核移植研究,首次用魚類證實了異種克隆的可能性,,開創(chuàng)了中國克隆技術(shù)研究的先河,。此后,我國的科研人員又陸續(xù)取得一系列突破性成果,。
然而,,時至今日,無論是科學(xué)界還是公眾,,似乎正在將克隆技術(shù)遺忘,,取而代之的是對轉(zhuǎn)基因、納米,、量子通信,、3D打印等新技術(shù)的追捧。
曾在國內(nèi)克隆領(lǐng)域頗有名氣的一家研究機構(gòu),,早在幾年前就已全盤放棄原先的研究方向,。由于克隆技術(shù)不再熱門,難以申請到科研經(jīng)費,,先前的研究成果也被束之高閣,。
十幾年前,克隆技術(shù)興起,;8年前,,克隆豬等成果在中國問世。然而,,8年后的今天,,克隆技術(shù)已不再是中國科學(xué)家的“寵兒”,、人們關(guān)注的焦點。這種情況似乎非常符合中國科技界所謂的“8年之癢”癥狀,,即每當(dāng)一項國際熱點出來時,,國內(nèi)就開始追捧,一擁而上進行研究,。但一般來說,,要作出有價值的成果通常需要七八年時間,而此時新的研究熱點又會出現(xiàn),,中國科技界最終只能疲于奔命,。
當(dāng)然,我們不能對國內(nèi)的科研人員太過苛責(zé),。缺乏基礎(chǔ)研究的重大突破,、產(chǎn)業(yè)化受阻……國內(nèi)克隆研究確實有這樣那樣的困難,科研機構(gòu)與企業(yè)不同,,不能贏利,,如果沒有有關(guān)部門的經(jīng)費支持,自然不可能赤手空拳搞研究,。
所幸,,就克隆技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化而言,仍有一批科學(xué)家團隊愿意堅守,,愿意破除障礙,,在科學(xué)探索及服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展上躑躅前行?;蛟S正如中國工程院院士李寧所言,,對于基因領(lǐng)域,人們了解得還太少,,也缺乏克隆技術(shù)的系統(tǒng)理論,。正因如此,該技術(shù)多年來未能取得重大突破,。但毫無疑問,,克隆技術(shù)仍有著廣泛的研究前景和重大的應(yīng)用價值。尤其是在目前美國利用克隆技術(shù)制作出個體化的人體胚胎干細胞后,,國內(nèi)更不能輕言放棄,,而是應(yīng)在政策扶持、驗證審批和資金等方面給予克隆技術(shù)研究更多的支持,。輕言放棄或止步不前,都不可取,。
科技突破需要科學(xué)家的堅守,。重大的科技突破,,往往需要十年甚至數(shù)十年、上百年的基礎(chǔ)研究作為積累,??茖W(xué)研究從來都不應(yīng)該成為一種短視的行為,科學(xué)家也不能成為盲目追捧熱點的投機者,。我們需要用什么樣的態(tài)度來對待科研,?或許,克隆技術(shù)的“熱”與“冷”可以作為一面鏡子,,引發(fā)人們的思考,。
今年6月22日,對我國體細胞克隆技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的世界首批成年體細胞克隆山羊“陽陽”(深色),,在西北農(nóng)林科技大學(xué)種羊場度過了13歲生日,。
2000年,克隆山羊“陽陽”誕生,。當(dāng)時,,克隆技術(shù)在中國受到熱捧,相關(guān)研究如火如荼,。而如今,,克隆技術(shù)正在中國陷入沉寂。 支勇平攝