体细胞克隆生物体的寿命之谜假说v2

体细胞克隆生物体的寿命之谜假说1

孔倩2，李兴森1，*陈若颖2

1. 浙江大学宁波理工学院315100

2. 中国科学院研究生院管理学院，中国科学院研究生院生命科学学院北京 100049

*：通讯作者

摘要：通过对克隆羊多莉及其它体细胞克隆生物体寿命的现象分析，从体细胞和生殖细胞的比较入手，结合近年来细胞的癌变与衰老理论的研究成果，提出了决定体细胞克隆生物体寿命的假说，即体细胞克隆生物体的寿命和供体细胞本身的年龄有关，并从理论、现象层面予以解释。最后提出了进一步研究的方向和方法。

Hypothesis on the age of organism Cloned with somatic cells

The life enigma hypothesis of organism cloned by somatic cells

We analyze the life phenomenon of the cloning dolly and other animals cloned by somatic cell. Comparing somatic cells and reproductive cells, and searching the studies about carcinomatous changing and cell aging, we put forward the hypothesis that the life of animals cloned by somatic cell relates with the age of the donor cell, and then introduce the hypothesis at the theory and phenomenon levels. Finally we also put forward the direction and methods of the further research.

Keywords: somatic cell; clone; life-span; hypothesis

一、引言

1996年7月5日出生的世界第一头体细胞克隆动物多莉羊寿命仅6岁半即壮年早折[1]，死于老年羊常得的肺部感染疾病，如同它问世时带给我们的振奋、困惑和争论一样，多莉走了，却留下了一个多莉羊难题，即克隆动物是否早衰，克隆动物的年龄到底是从0岁开始计算，还是从被克隆动物的年龄开始累积计算，还是从两者之间的某个年龄开始计算？对于多莉羊而言，它是用一只6岁母羊的体细胞克隆[2]的，它的终年到底是6岁半，还是6岁半加6岁等于12岁半，还是其它岁数？

克隆动物的低成功率[3]、流产、夭折、畸形、早衰和多病一直是科学家们所面临的世界难题，也一直为世人所关注。一方面，各国科学家在相继克隆出牛、鼠、猪等动物的同时也陆续发现一些克隆动物表现出早衰现象。但另一方面，科学家也发现一些克隆动物没有早衰现象。例如，我国世界首批成年体细胞克隆山羊“阳阳”来自已经9岁（一般羊的寿命是10至12年）的自然羊“青青”提供的体细胞，生长发育一切正常，没有早衰、多病的情况和迹象！克隆动物的寿命并不是简单的约等于这种动物自然寿命减去供体动物提供体细胞时的年龄。

多莉羊难题自多莉羊问世时就被人们关注。克隆动物出现早衰到底是偶然现象，还是克隆技术不可避免的结果，还是目前的克隆技术不完善？

本文得到国家973计划的资助，项目编号：2004CB720103

二、主要观点综述

我们可以从以下研究中得出影响克隆动物寿命的相关因素。

据报道[4]克隆羊细胞端粒较同年羊的短，可能影响其寿命。但有报道[5]指出对由衰老体细胞而克隆出的6头牛的细胞分析,发现克隆牛的端粒长度不但比同龄对照牛的长,甚至比新生牛的还长。又有报道[6]指出体细胞克隆牛实验过程逆转了供体母牛体细胞的老化,端粒长度反而增加,克隆牛寿命延长。这样看起来,好像是对这些细胞的克隆,激活了端粒酶活性,导致端粒增长。报道[7]指出体细胞核移植技术可以逆转体细胞的衰老，恢复表型年轻的状态。从采用不同年龄与不同的增殖能力的细胞株得到克隆胚胎来看，体细胞核移植虽然延长了衰老的细胞增殖寿命，但并不显著。从成年体细胞端粒的长度可以通过体细胞核移植复位，即使它并不总是完全复位。与正常的克隆端粒的长度一致，已经表明无论供体细胞的端粒长度如何，在老鼠和牛中，他们端粒的伸长是发生在从桑椹胚过渡到囊胚的时期，这可能是两者重组机制和端粒酶活性的共同影响的结果[8]。

最近的研究表明，DNA甲基转移酶（转移酶）和蛋白甲基转移酶在哺乳动物细胞中控制着端粒长度[10]。克隆胚胎可能会出现低表达的转移酶和其基因组上不正常的DNA甲基化模式[11]，这种异常的DNA甲基化模式或其他表观遗传修饰可能是导致不正常的端粒的长度的主要原因，而不是异常端粒酶活性引起的。

由此可见动物克隆是一个很复杂的过程,影响克隆动物端粒长度和端粒酶活性的因素很多,如:物种、供体细胞的种类、供体细胞在体外培养的时间以及核移植过程的技术操作等,都会间接或者直接影响克隆动物的寿命及健康情况.而端粒长度及端粒酶活性对克隆动物成功率及动物寿命的影响还需要更多的试验来验证[9]，所以我们提出如下假说。

三、假说

克隆羊“多莉”，以及其后各国科学家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。通过对克隆技术的分析和对细胞衰老机制的初步研究，我们认为克隆生物体的寿命主要取决于供体细胞核的寿命。克隆动物的年龄即不能简单地从0岁开始计算，也不能从被克隆动物的年龄开始累积计算，而是应该根据所取体细胞的年龄进行计算。计算公式：

克隆生物体的年龄＝（供体细胞年龄/供体细胞的自然寿命）×该生物体的自然寿命

体细胞和生殖细胞的一个根本区别在于生殖细胞受精开始分裂时是绝对的0岁，而体细胞从新分裂出来就已经开始衰老。体细胞具有一定的分裂次数和有限的生命，小鸡的次级细胞一般分裂 20~40次，人的次级细胞分裂50~100次。细胞的分裂次数与动物的寿命相关。对细胞寿命的研究需要进行活体连续的观察，试验难度较大，因此目前的研究还不深入。我们先提出如下假说：

1、新分裂出的细胞为0，分裂后细胞即开始衰老，当失去相关功能时死亡。期间的时间长度即为细胞的寿命。

生物的机体由细胞构成，生命存在于活细胞中，所以生物的衰老始于细胞。细胞衰老是指正常细胞只有一定的生命周期而不能进行无限增殖。大部分正常的人体细胞能够自我分裂繁殖，在遗传规定的限度内，能逐渐分裂更新，当细胞分裂达到特定的次数时即失去分裂能力而衰老直至死亡。在这过程中从形态上只见其分裂而不见其衰老，但它们终于必须停止分裂的事实已显示出它们历代母系细胞很有可能已潜在的逐渐衰老。

因此，在某一类体细胞中，新分裂的细胞、各年龄段的细胞和接近死亡的细胞同时存在。如果选取了中年的细胞做为供体，则克隆出的生物体即从中年开始生长，如多莉。如果选择