關(guān)于克隆有趣的歷史

在所有關(guān)于克隆的傳言中，人們忽略了一個(gè)事實(shí)，即克隆并不是什么新鮮事：它豐富的科學(xué)歷史跨越了100多年。以下具有里程碑意義的例子將帶你踏上穿越時(shí)間的旅程，在這里您可以了解更多關(guān)于克隆的歷史。

1885年的某天，有史以來(lái)首次展示了人工胚胎結(jié)對(duì)—海膽的驚人發(fā)現(xiàn)

漢斯·阿道夫·愛(ài)德華·德里什（Hans Adolf Eduard Driesch)

海膽是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的生物，對(duì)研究其發(fā)育非常有用。Dreisch研究表明，只需搖動(dòng)兩個(gè)細(xì)胞的海膽胚胎，就可以分離細(xì)胞。分離后，每個(gè)細(xì)胞都生長(zhǎng)成一個(gè)完整的海膽。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，早期胚胎中的每個(gè)細(xì)胞都有自己完整的遺傳指令，可以生長(zhǎng)成一個(gè)完整的有機(jī)體。

1902年的發(fā)現(xiàn)—脊椎動(dòng)物的人工胚胎結(jié)對(duì)子

薩拉曼德·漢斯·斯皮曼(Salamander Hans Spemann）

斯佩曼的第一個(gè)挑戰(zhàn)是找出如何分裂胚胎中比海膽細(xì)胞更粘的兩個(gè)細(xì)胞。斯佩曼用嬰兒的一縷頭發(fā)制作了一個(gè)小套索，并將其拉緊在蠑螈胚胎的兩個(gè)細(xì)胞之間，直到它們分離。每一個(gè)細(xì)胞都長(zhǎng)成一只成年蠑螈。Spemann還試圖用這種方法分裂更先進(jìn)的蠑螈胚胎，但他發(fā)現(xiàn)這些胚胎中的細(xì)胞在發(fā)育成成年蠑螈方面并不成功。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，來(lái)自更復(fù)雜動(dòng)物的胚胎也可以“結(jié)對(duì)”形成多個(gè)相同的生物體，但只能發(fā)育到一定階段。

1928年的發(fā)現(xiàn)——細(xì)胞核控制著胚胎的發(fā)育

薩拉曼德·漢斯·斯皮曼(Salamander Hans Spemann）

Spemann再次用一縷嬰兒頭發(fā)綁在套索上，暫時(shí)擠壓一個(gè)受精的蠑螈卵，將細(xì)胞核推到細(xì)胞質(zhì)的一側(cè)。卵子分裂成細(xì)胞，但只在細(xì)胞核的一側(cè)。經(jīng)過(guò)四次細(xì)胞分裂，形成了16個(gè)細(xì)胞，Spemann松開(kāi)套索，讓其中一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核滑回卵子的非分裂側(cè)。他用套索將這個(gè)“新”細(xì)胞與胚胎的其他部分分離。單個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)成新的蠑螈胚胎，剩下的分離細(xì)胞也是如此。

從本質(zhì)上講，這是核轉(zhuǎn)移的第一個(gè)例子，該實(shí)驗(yàn)表明，來(lái)自早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核指導(dǎo)蠑螈的完全生長(zhǎng)，有效地取代了受精卵中的細(xì)胞核。

1952年的來(lái)自青蛙卵的發(fā)現(xiàn)—第一次成功的核轉(zhuǎn)移

羅伯特·布里格斯和托馬斯·金(Robert Briggs and Thomas King）

布里格斯和金將早期蝌蚪胚胎的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的青蛙卵（一種去除細(xì)胞核的青蛙卵）中。由此產(chǎn)生的細(xì)胞發(fā)育成蝌蚪。

科學(xué)家們利用早期胚胎的細(xì)胞核創(chuàng)造了許多正常的蝌蚪克隆體。但就像斯佩曼的蠑螈實(shí)驗(yàn)一樣，使用來(lái)自更先進(jìn)胚胎的供體細(xì)胞核進(jìn)行克隆并不成功：少數(shù)存活下來(lái)的蝌蚪克隆生長(zhǎng)異常。

最重要的是，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，核轉(zhuǎn)移是一種可行的克隆技術(shù)。它還加強(qiáng)了先前的兩項(xiàng)觀察。首先，細(xì)胞核指導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)，并最終指導(dǎo)生物體的發(fā)育。其次，發(fā)育早期的胚胎細(xì)胞比發(fā)育后期的細(xì)胞更適合克隆。

1958年來(lái)自青蛙卵的發(fā)現(xiàn)—分化細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移

約翰·格登(John Gurdon）

Gurdon將蝌蚪腸細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的青蛙卵中。通過(guò)這種方式，他創(chuàng)造了與提取腸道細(xì)胞的蝌蚪在基因上完全相同的蝌蚪。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，盡管之前失敗了，但來(lái)自完全發(fā)育的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核可以用于克隆。重要的是，它表明，即使細(xì)胞分裂和分化，它們也會(huì)保留所有的遺傳物質(zhì)（盡管有些人想知道供體DNA是否來(lái)自干細(xì)胞，干細(xì)胞可以分化成多種類(lèi)型的細(xì)胞）。

1975年的來(lái)自兔子研究結(jié)果—第一個(gè)通過(guò)核移植產(chǎn)生的哺乳動(dòng)物胚胎

J. Derek Bromhall

哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞比青蛙或蠑螈的卵細(xì)胞小得多，因此更難操作。Bromhall用玻璃吸管作為吸管，將兔胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的兔卵細(xì)胞中。當(dāng)桑椹胚或晚期胚胎在幾天后發(fā)育時(shí)，他認(rèn)為這一手術(shù)是成功的。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，哺乳動(dòng)物的胚胎可以通過(guò)細(xì)胞核移植產(chǎn)生。為了證明胚胎可以繼續(xù)發(fā)育，Bromhall必須將其放入兔媽媽的子宮中。他從來(lái)沒(méi)有做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

1984年的今天，羊幸運(yùn)的成為了第一種通過(guò)核轉(zhuǎn)移創(chuàng)造的哺乳動(dòng)物

斯丁·威萊森（Steen Willadsen)

Willadsen用化學(xué)方法從一個(gè)8細(xì)胞的羔羊胚胎中分離出一個(gè)細(xì)胞。他用一個(gè)小電擊將其融合到一個(gè)去核的卵細(xì)胞上。幸運(yùn)的是，新細(xì)胞開(kāi)始分裂。

到那時(shí)，體外受精技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，并成功地用于幫助夫婦生孩子。因此，幾天后，Willadsen將羔羊胚胎放入代孕母羊的子宮中。結(jié)果產(chǎn)下了三只活羊羔。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)核轉(zhuǎn)移克隆哺乳動(dòng)物是可能的，而且克隆可以完全發(fā)育。盡管供體細(xì)胞核來(lái)自早期胚胎細(xì)胞，但該實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是非常成功的。

1987年-利用母牛進(jìn)行的胚胎細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移研究

Neal First、Randal Prather和Willard Eyestone

First、Prather和Eyestone使用的方法與Willadsen在綿羊身上使用的方法非常相似，生產(chǎn)出了兩只克隆的小牛。他們的名字是Fusion和Copy。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將奶牛列入了可以通過(guò)核轉(zhuǎn)移克隆的哺乳動(dòng)物名單。盡管如此，哺乳動(dòng)物的克隆僅限于使用胚胎細(xì)胞作為核供體。利用分化成體細(xì)胞的細(xì)胞核進(jìn)行克隆仍然被認(rèn)為是不可能的。

1996年-實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移

Lan Wilmut和Keith Campbell

以前所有的克隆實(shí)驗(yàn)都使用來(lái)自早期胚胎細(xì)胞的供體細(xì)胞核。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，供體細(xì)胞核來(lái)自一個(gè)略有不同的來(lái)源：在實(shí)驗(yàn)室中存活的培養(yǎng)綿羊細(xì)胞。

Wilmut和Campbell將培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的綿羊卵細(xì)胞中。通過(guò)這一手術(shù)出生的羔羊被命名為梅根和莫拉格。

該實(shí)驗(yàn)表明，培養(yǎng)的細(xì)胞可以通過(guò)核轉(zhuǎn)移為克隆提供供體核。因?yàn)榭茖W(xué)家們已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何將基因轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)的細(xì)胞中，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，使用這種修飾的細(xì)胞創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是可能的，比如可以在牛奶中為糖尿病患者制造胰島素的奶牛。

1996年的羊?qū)殞?/span>多利出生——第一種通過(guò)體細(xì)胞核移植創(chuàng)造的哺乳動(dòng)物

Lan Wilmut和Keith Campbell

在這項(xiàng)具有里程碑意義的實(shí)驗(yàn)中，威爾穆特和坎貝爾通過(guò)將成年綿羊乳房細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的卵子中，創(chuàng)造了一只羔羊。以前從未從成年體細(xì)胞中克隆出哺乳動(dòng)物。有什么大不了的？

每個(gè)細(xì)胞核都包含一整套遺傳信息。然而，當(dāng)胚胎細(xì)胞準(zhǔn)備好激活任何基因時(shí)，分化的成年細(xì)胞已經(jīng)關(guān)閉了它們不需要的特定功能基因。當(dāng)成年細(xì)胞核被用作供體時(shí)，其遺傳信息必須重置為胚胎狀態(tài)。通常重置過(guò)程是不完整的，胚胎無(wú)法發(fā)育。

在277次嘗試中，只有一次產(chǎn)生了由代孕母親攜帶到足月的胚胎。這只名叫多莉的著名羔羊使克隆成為眾人矚目的焦點(diǎn)。她的到來(lái)引發(fā)了關(guān)于克隆影響的討論，使人們對(duì)人類(lèi)克隆和干細(xì)胞研究產(chǎn)生了爭(zhēng)議。

1997年第一只通過(guò)胚胎細(xì)胞核移植創(chuàng)造的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物—恒河猴

李萌、約翰·伊利、理查德·斯托夫、唐·沃爾夫(Li Meng, John Ely, Richard Stouffer, and Don Wolf）

靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物是研究人類(lèi)疾病的好模型?？寺∠嗤撵`長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物將減少研究動(dòng)物的基因變異，從而減少研究所需的動(dòng)物數(shù)量。

與之前的克隆實(shí)驗(yàn)類(lèi)似，Wolf的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用小電擊將早期胚胎細(xì)胞與去核的猴子卵細(xì)胞融合。由此產(chǎn)生的胚胎隨后被植入代孕母親體內(nèi)。在29個(gè)克隆胚胎中，有兩只猴子出生了。一只名叫內(nèi)蒂的雌性，另一只名叫迪托的雄性。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物，人類(lèi)的近親，可以被克隆。

1997年-利用羊進(jìn)行的基因工程實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移

Angelika Schnieke、Keith Campbell、Ian Wilmut

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是早期研究結(jié)果的令人興奮的結(jié)合?？藏悹柡屯柲绿匾呀?jīng)利用培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞核創(chuàng)建了一個(gè)克隆。這一次，研究人員將人類(lèi)因子IX（“因子九”）基因引入實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的羊皮細(xì)胞的基因組中。因子IX編碼一種有助于血栓形成的蛋白質(zhì)，用于治療血友病，這是一種血液不能形成適當(dāng)血栓的遺傳性疾病。

為了制造轉(zhuǎn)基因綿羊，科學(xué)家們使用培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的供體DNA進(jìn)行了核轉(zhuǎn)移。結(jié)果是波利，一只在牛奶中產(chǎn)生因子IX蛋白的綿羊。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，綿羊可以被改造成在其乳汁中制造治療性和其他有用的蛋白質(zhì)，這突出了克隆的潛在醫(yī)學(xué)和商業(yè)用途。

1998-1999年-更多哺乳動(dòng)物通過(guò)體細(xì)胞核移植克隆

老鼠、奶牛和山羊，多個(gè)組百花齊放

在多利和波利獲得成功后，其他科學(xué)家想看看類(lèi)似的技術(shù)是否可以用于克隆其他哺乳動(dòng)物物種。不久，又有幾只動(dòng)物被成功克隆。其中包括轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、由胎兒和成年細(xì)胞制成的克隆體以及一只雄性小鼠；以前所有的克隆都是雌性的。

2001年-多種動(dòng)物通過(guò)體細(xì)胞核移植克隆瀕危動(dòng)物

Gaur和Mouflon

隨著成功克隆動(dòng)物的名單越來(lái)越多，科學(xué)家們開(kāi)始探索克隆作為一種創(chuàng)造瀕?；驕缃^物種動(dòng)物的方法?？寺l危和滅絕物種的一個(gè)挑戰(zhàn)是尋找親緣關(guān)系密切的動(dòng)物作為卵子捐獻(xiàn)者和代孕者。之所以選擇高鹿和羊，部分原因是它們分別是家養(yǎng)牛和綿羊的近親。

2009年，另一組研究人員利用山羊作為卵子捐獻(xiàn)者和代孕者，克隆了第一只滅絕的動(dòng)物，一只名叫布卡多的西班牙山山羊。不幸的是，一個(gè)在妊娠期存活下來(lái)的孩子在出生后不久就死于肺部缺陷。

2007年，通過(guò)體細(xì)胞核移植產(chǎn)生靈長(zhǎng)類(lèi)胚胎干細(xì)胞—恒河猴做了巨大的貢獻(xiàn)

Shoukhrat Mitalipov及其同事

研究人員從一只成年猴子身上取下一個(gè)細(xì)胞，并將其與去核的卵細(xì)胞融合。胚胎被允許發(fā)育一段時(shí)間，然后其細(xì)胞在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)。這些細(xì)胞，因?yàn)樗鼈兛梢苑只纬扇魏晤?lèi)型的細(xì)胞，所以被稱為胚胎干細(xì)胞。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，研究人員多年來(lái)一直試圖在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物身上進(jìn)行核轉(zhuǎn)移，但沒(méi)有成功，這是可能的。它為人類(lèi)治療性克隆打開(kāi)了大門(mén)：創(chuàng)造可用于治療或研究疾病的個(gè)體特異性干細(xì)胞。

2013年-通過(guò)人皮膚細(xì)胞核移植產(chǎn)生人類(lèi)胚胎干細(xì)胞

Shoukhrat Mitalipov及其同事

米塔利波夫及其同事克服了數(shù)十年的技術(shù)挑戰(zhàn)，率先使用體細(xì)胞核移植技術(shù)創(chuàng)造出可作為胚胎干細(xì)胞來(lái)源的人類(lèi)胚胎。由此產(chǎn)生的干細(xì)胞系是特定于他們所來(lái)自的患者，一個(gè)患有罕見(jiàn)遺傳病的嬰兒。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員從患者身上取下一個(gè)皮膚細(xì)胞，并將其與捐贈(zèng)的卵細(xì)胞融合。實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是對(duì)進(jìn)行該過(guò)程的培養(yǎng)液和用于刺激卵子開(kāi)始分裂的一系列電脈沖的修改。

在2004年至2005年的克隆爭(zhēng)議中，韓國(guó)科學(xué)家謊稱使用體細(xì)胞核移植來(lái)創(chuàng)建胚胎干細(xì)胞系，科學(xué)界要求提供更有力的證據(jù)證明這一過(guò)程實(shí)際上是成功的。