克隆动物研究进展

克隆动物研究进展

任代江生命科学学院 650092

摘要：动物克隆是20世纪以来普遍关注的问题，随着克隆技术的发展和成熟各种克隆动物相继问世，而随之带来的许多社会、经济、伦理、技术专利等问题也引起人们不少的争论，加之有关克隆动物的法制和给社会带来的问题都有待于解决，总之克隆技术对科学及人类的贡献是不容质疑的，但这也是一把双刃剑，所以在克隆技术不断完善的同时要处理好克隆动物和社会、经济、伦理和技术专利的问题。展望未来，动物克隆技术也要进一步完善，比如克隆动物的免疫能力及寿命和许多先天疾病都有待于解决，还有动物克隆的规范化及转基因克隆对生物的基因污染，克隆动物的规范化管理等都是值得关注的问题，本文就克隆动物的技术进展和相关问题做一定分析。

关键词：动物克隆克隆技术发展去核细胞融合重构胚细胞

1997年2月Wilmut等[1]川利用绵羊的乳腺细胞做为供核细胞进行核移植试验，获得世界上首例体细胞克隆绵羊一多莉(Dolly)，标志着人类对哺乳动物的核移植的研究技术的一大进步，开创了动物克隆史新的一页。该技术在农业、生物学和医药等方面具有广泛的应用前景[2]。近年来克隆技术发展迅速，多种哺乳动物相继克隆成功，但也存在着克隆效率太低、克隆动物表型正常而实质异常等问题。克隆狂人和某些科学家坚持克隆人，这引起了一些社会学家的强烈反对。克隆技术在生产实践中的应用前景令人鼓舞，但“克隆人”可能带来的伦理等问题令人担优。在近年来克隆技术研究的基础上，对克隆的概念、研究历史以及克隆的方法、过程进行了缘述，展望了克隆的意义及克隆动物的应用前景，分析了目前克隆技术尚存在的问题，并提出了解决这些问题的关健。

1.克隆的概念

Clone音译为“克隆”，世界卫生组织解释克隆意义为遗传上同一的机体或细胞系(cellhne)的无性生殖。现在学术界把DNA分子/基因片段/单克隆抗体的复制也认为是克隆。“clone，’一词来源于植物学的“插枝即活”，在英文中的意思是指通过无性形式由单个细胞产生的、和亲代非常相像的单个动物后代。动物克隆(animal cloning)是指由一个动物细胞经无性繁殖(asexual reproduction)或孤雌生殖而产生的多个后代。哺乳动物克隆(mammailian clonjing)是指哺乳动物已经分化的成体细胞核或胚胎细胞核在卵母细胞胞质环境中能够重演正常精子

卵子受精后合子核的程序化过程，无性发育到出生、成熟的过程，克隆的结果是产生遗传上完全一致的生物个体。

2.克隆动物的发展史

经过半个多世纪的实践，动物克隆技术取得了令人瞩目的成就。我国科学工作者在动物克隆的研究中也作出了重大的贡献。核移植技术的设想最早由汉斯.施佩曼(Speman，1938)提出克隆设想，当时成为“奇异的实验”;1952年，首先用青蛙开始实验，罗伯特用吸管从一个发育到后期的青蛙胚胎中取出细胞核然后植入青蛙卵子中，核后来没有发育;之后，约翰.格登用同样方法尝试，青蛙卵发育成蛾蚌，但在开始进食之后死亡，但后来证明，移植的细胞核回到了胚胎状态;1981年，据称培育出了克隆鼠，用鼠胚胎细胞培育出了正常的鼠:1983年McGrach和Solter首先建立了哺乳动物“核移值”的类似程序。1984年，培育出第一只胚胎克隆山羊。Stem Willadsen用取自白羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊，1986年Willadsen首次将这一技术应用于家畜，获得了8一16细胞期细胞作供体的胚胎克隆羊;1994年，非尔斯特用发育到晚期阶段的胚胎细胞进行克隆;1996年Campbell用培养的胚胎细胞成功培育出了克隆羊。1997年Wilmut利用绵羊乳腺细胞成功克隆了“多莉”，掀起了克隆研究的高潮。到目前为止，小鼠、牛、猪和兔的克隆也相继获得了成功。[3~8]中国动物克隆的研究始于中国科学院发育所童第周先生，早在1963年，童先生就进行了鱼类细胞核的移植实验，并取得了成功，在当时这一研究处于世界领先的地位。1973年，经过10年的努力，我国又完成了鲤鱼和卿鱼、草鱼和鳊鱼之间的异种克隆。70年代，童第周先生曾提出对哺乳动物进行核移植。1981年，朱作言等人用3倍体的螂鱼肾细胞克隆鱼获得成功。1992年杜森等人首次用胚胎细胞获得克隆兔的成功。1992年，江苏农科院成功克隆兔;1995年7月，华南师大与广西农大克隆牛:1993年和1998年中科院发育所杜森等人与扬州大学合作先后成功地获得了山羊胚胎细胞连续细胞核移植的克隆羊和体细胞克隆羊。后来，陈大元和李宁领导的实验组又先后在国内成功地获得了克隆牛。此外，1999年我国陈大元教授在大熊猫异种核移植上获得了发育到囊胚期的异种克隆胚。由此可见，目前我国哺乳动物的克隆已经处于世界的前沿。

3.克隆的原理

通过核移植产生的重构胚胎能够完成整个胚胎发育的关键,就是移入的核能够正确的进行重新编程,[9]动物克隆的一般流程见图1。目前,认为移入的核能够正确开始和进行重编程与下列因素有密切关系。

3.1MPF的作用

卵母细胞中最为重要的胞质影响因子之一是细胞胞质中的MPF水平。MPF的活性在卵母细胞成熟过程中的第1次和第2次减数分裂中期最高。受精后或激活处理后,MPF水平迅速下降。

3.2DNA的复制

在1个细胞周期中所有染色体DNA都必须进行1次而且只能是1次复制。如何协调DNA复制并防止已复制的继续出现,现在还不是很清楚。必须有足够的时间允许移入的核,在有丝分裂之前启动和完成复制。复制完成的证据还只是间接的,即以核移植胚胎以较高的比例发育到囊胚期为标准。

3.3细胞骨架的作用

关于重构胚的发育,除上述PCC和DNA的复制外,用MⅡ期卵母细胞为受体进行的胚胎重构中还有一个极体形成的问题。在受精中,极体的形成移出了一半的雌性遗传物质,所以雌核是单倍体。如果移入卵母细胞的核在移植时处于G2期,重构卵将保持正确的染色体倍数。然而,如果转入的核在移植时处在G1期或S期,或是有丝分裂或减数分裂产生的分离不均等,将会引起染色体异常或染色体倍数产生变化,这样,极体形成的效应加上PCC和DNA复制的

不协调将对重构胚的整倍性、染色体结构和其进一步发育产生非常明显的影响。