1、克隆动物克隆动物简介简介克隆人的克隆人的思考思考 卢大儒卢大儒 复旦大学复旦大学 遗传学研究所遗传学研究所 一一.背景知识背景知识 1.哺乳动物克隆概念哺乳动物克隆概念“克隆”一词来源于希腊语，原意是用与扦插的枝条，也是指无性繁殖。哺乳动物细胞克隆技术，又称哺乳动物的核移植或无性繁殖技术；它是通过特殊的人工手段（显微操作，电融合等）对哺乳动物特定发育阶段的核供体（胚胎分裂球或体细胞核），及相应的核受体（去核的受精卵或成熟的卵母细胞）不经过有性繁殖过程，进行体外重构并通过重构胚的胚胎移植，从而达到扩繁同基因型哺乳动物种群的目的。2.哺乳动物克隆的研究简史哺乳动物克隆的研究简史 1938年Spem
2、man提出将胚胎细胞核移入去核卵母细胞的构想。1952年Briggs 和King 等利用蛙原肠胚以前的细胞核与去核蛙卵构建的重构胚克隆出成虫。1962年Gurdon用囊胚细胞核移植的方法获得了可繁殖的爪蟾，并证明成熟蛙已分化的细胞核只能支持发育到蝌蚪，而不能发育到成虫。1981年Illmensee和Hoppe 报道采用移植技术的到了正常的小鼠，但其结果未被其他实验室重复出来。1983年McGrath和Solter 等利用显微操作技术与细胞融合技术，创造了全新的核移植方法。1986年Willadsen 通过实验提出了两个创新的观念：（1）作为核受体，卵母细胞较受精卵更佳；（2）羊桑椹胚细胞核具有
3、全能性。以后绵羊（1986），牛（1987），兔（1988）和猪（1989）等胚胎细胞克隆动物也相继获得了成功。1997年2月，Wilmut等利用绵羊乳腺细胞成功的克隆出体细胞核移植后代，根本动摇了原有的传统结论，并使哺乳动物克隆技术进入了一个划时代的新阶段。另外，我国哺乳动物克隆技术研究起步较晚了十年。经过5年的努力，胚胎卵裂球核移植克隆技术已居世界先进水平。二二.哺乳动物体细胞克隆技术研究现状哺乳动物体细胞克隆技术研究现状 1997年Wilmut等人克隆了多利羊 1998年Wakayama等进行了克隆鼠实验 1998年Cibelli等克隆了转基因牛 1998年Wilmut等人克隆了转基因羊
4、 1998年Yoko Kato 等进行了高成活率的克隆牛工作 1999年Vignon 用牛皮肤成纤维细胞克隆出牛犊 2000年杨向中等解决了克隆动物早衰的问题.1998年 美国成功克隆人类胚胎。2000年 英国成功克隆5只猪崽。世界第一头再克隆牛在日本诞生，克隆它所用的体细胞采自于克隆牛。美国科学家克隆出了第一只非人类的灵长类动物短尾猴“泰特拉”。WilmutWilmut多利羊及其后代多利羊及其后代世界第一头克隆猪出生在位于美国得克萨斯的A&M大学的兽医学院，他们声称A&M大学已经成为第一个能克隆猪，羊，牛三种不同动物的研究机构多利羊的克隆 1997年2月，英国罗斯林研究所的Wilmut 等人
5、宣布利用体细胞作为核供体克隆出多利羊，这是世界上第一只没有父亲的哺乳动物。多利产生过程中，移植的是高度分化的体细胞的核，而早些时候的克隆鼠、克隆牛等移植的是尚未分化的由有性生殖过程生产的受精卵分裂而成的裂球的细胞核，两者之间有着本质的区别。成功的几个因素 1.细胞周期:血清饥饿策略 2.卵母细胞电融合 3.科学精神:面对失败;选题.克隆技术的意义 克隆技术标志着用无性繁殖技术复制更高等的动物已完全可能。克隆技术的有利应用主要包括：1.可用来快速、有效繁育优良动物品种。2.可用于抢救濒危动物。3.克隆技术能创造巨大的经济价值，如用其培育转基因动物,制备基因工程药物。4.为医学研究提供有利手段。(
6、1).为科研提供特殊实验动物模型，如各种遗传性疾病动物模型，为药物治疗和基因治疗提供动物实验依据.(2).研究复杂多基因疾病中,环境因素对基因的影响.(3).解决不孕患者的痛苦.(4).人的治疗克隆还可作为组织工程和器官移植取之不尽的源泉。克隆大熊猫 中国科学院动物研究所研究员陈大元在克隆羊之后率先提出了克隆大熊猫的设想.他领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中，成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。克隆大熊猫属于异种克隆,困难较大,从卵母细胞,胚胎移植等和传统的克隆相差较大,难度较高.干细胞与治疗性克隆 通过体细胞克隆,可望获得具有全能性的干细胞:诱导分化为特定的组织,可以直接用于疾病治
7、疗,如胰岛细胞,成肌细胞,成纤维细胞,神经元细胞,骨髓造血细胞等.诱导分化为器官的胚芽,与动物克隆相结合,在动物身体内生长出人的器官.治疗性克隆-骨髓移植不再艰难 目前,骨髓移植和器官移植一方面面临供体来源缺乏,另外一方面,需要进行严格的配型,因此治疗性克隆为疾病的治疗提供了一条崭新的思路.英国剑桥大学威康生物开发和癌症研究所曾预 言，如果容许克隆人的胚胎，他们在3年内能够利用克隆技术 培养骨髓以挽救白血病患者的生命.克隆动物的相关问题 1.克隆动物存在缺陷.克隆动物存在缺陷而且死亡的比例很高。例如，美国夏威夷大学的研究表明，克隆鼠成年后患肥胖症与早期胚胎阶段的细胞缺陷有关。目前，人们已克隆出
8、了200多只克隆鼠。但是科学家发现，有些品种的克隆鼠长大后全都变得体型较大，而另一些品种的克隆鼠则只有部分患肥胖症，其它则体态正常。2.克隆动物的寿命问题 由于染色体端粒长度和细胞分裂的次数相关,成年体细胞端粒较短,因而可能影响到克隆动物的寿命.据说,多利克隆羊已经过早地衰老了.最近,著名美籍华人科学家、美国康涅狄格大学教授杨向中用一头岁老母牛的体细胞成功克隆出头牛犊，这头克隆牛犊无早衰现象，从而打消了科学界迄今存在的用成年动物克隆后代可能会未老先衰的疑虑。杨向中通过对染色体端粒长度的分析证明，供体老母牛的体细胞端粒很短，经长期培育后变得更短，而经体细胞克隆出生的头老母牛后代，却同自然有性生育
9、的同龄后代一样，都具有正常的端粒长度。对能使端粒加长的端粒酶进行分析，发现体细胞克隆的胚胎与正常受精的胚胎端粒酶含量没有差别。这证明，老年动物体细胞染色体端粒经过克隆后，可以在胚胎发育过程中加长，使细胞端粒恢复到与正常生殖的后代完全一样的长度。美国一生物科技公司在六只克隆牛身上发现了抗衰老的现象。他们发现这六只牛的细胞染色体端粒,远较同龄正常牛的端粒长,这表示六只复制乳牛比实际年龄要年轻得多似乎出现了反老还童的现象。科学家相信他们所采用的复制技术可拖慢甚至逆转细胞的衰老过程。这项研究将可应用到医学上造福人类甚至发展出帮助人类大大延长寿命甚至长生不老等争议性技术。日本农业技术研究所发表的资料说，
10、它与有关单位合作，取得了头克隆牛的白血球和精子的端粒体，把它们的长短与其“父亲”丝福号种牛进行了比较，结果发现克隆牛及其后代的端粒体与普通牛并没有实质性的差别。一般认为，生殖系统细胞端粒体的长短是由端粒酶决定的，日本科学家的研究结果表明，克隆牛的端粒酶同样没有什么异常。克隆生物的鉴定 1.外形 2.蛋白同工酶 3.微卫星DNA遗传标记 4.全基因组比较 5.基因组印迹的比较 6.线粒体DNA的比较克隆的全能性 动物克隆本质是遗传物质的复制.但是,目前的克隆生物虽然在功能上具备了无性繁殖的可能性,但是,尚未提供足够的证据证明是遗传物质真正的克隆.(1).卵母细胞线粒体DNA的作用;(2)卵母细胞
11、中RNA的逆转录插入对核基因组的影响;(3).供体核基因组DNA在分化过程中的变异.基因重排,缺失,扩增等.(4).基因组印记现象在哺乳动物的发育中普遍存在，基因组印记与动物克隆技术的成功及不足有何关系值得深入研究.(5).卵母细胞残留DNA的影响生物克隆的理论问题 多利羊克隆成功证明了哺乳动物细胞具有全能性的观点,核移植实验表明,卵母细胞的细胞质对于体细胞的去分化具有重要作用,体现了核质相互作用的重要性 这种存在与卵母细胞中的因子是什么?是如何启动体细胞基因组DNA的重新编程的?如果揭示了重新编程因子的作用,体细胞的克隆还需要细胞核移植吗?研究的切入点 动物克隆需要电刺激,化学诱导,引起细胞
12、信号传导中蛋白修饰的变化,构想改变,最终调控基因的表达,因此,在最早期的编程因子研究中,蛋白质组学研究具有蛋白质组学研究具有独到之处独到之处.植物全能性可以诱导的特性用于研究植物去分化编程因子可以借鉴.生物进化与克隆 克隆本质上属于无性繁殖.在生物进化中,无性繁殖是低等的,变异的能力和适应性较差.因此,生物克隆只能局限在特定的研究范围内,绝对不能因为某个品种的优良而大加推广.克隆大熊猫,老虎并不能改变他们被自然界淘汰的命运.吸取优质品种单一的教训(如疯牛病).我国克隆动物的研究 我国在60年代,童弟周对金鱼、鲫鱼进行细胞核移植.近年来，我国已经能克隆老鼠、兔子、山羊、牛、猪等哺乳动物。就克隆的
13、动物种类来说，是绝大多数国家无法比拟的。目前我国在克隆技术方面水平比较高的研究单位有中国农科院畜牧所、中科院发育生物学研究所、西北农大畜牧所、江苏农科院畜牧所、广西农业大学等。1999年10月15日，我国也是世界上首例的体细胞克隆羊由中科院发育生物所与扬州大学合作在江苏省扬州市诞生，至今已存活2年。另外，西北农大也于今年6月先后诞生2只成年体细胞克隆山羊元元和阳阳1 2001年上海转基因中心体细胞克隆山羊诞生.其它胎儿细胞,胚胎细胞的克隆动物就不一一枚举了.60年 代 生 物 学 家 童 第 周 对 金 鱼、鲫 鱼 进 行 细 胞 核 移 植 1990年5月西 北 农 业 大 学 畜 牧 所
14、克 隆 一 只 山 羊1992年江 苏 农 科 院 克 隆 一 只 兔 子1993年中 科 院 发 育 生 物 学 研 究 所 与 扬 州 大 学 农 学 院 合 作，克 隆 一 只 山 羊1995年 月7华 南 师 大 与 广 西 农 大 合 作，克 隆 一 头 奶 牛、黄 牛 杂种 牛1995年10月西 北 农 大 克 隆6头 猪1996年12月湖 南 医 大 克 隆6只 老 鼠同 年 中 国 农 科 院 畜 牧 所 克 隆 一 头 公 牛 犊（以 上 为 胚胎 细 胞 克 隆 研 究）1997年3月陈 大 元 率 先 提 出 了 克 隆 大 熊 猫 的 设 想1999年中 国 科 学 院
15、 动 物 研 究 所 研 究 员 陈 大 元 领 导 的 小 组 将大 熊 猫 的 体 细 胞 植 入 去 核 后 的 兔 卵 细 胞 中，成 功 地培 育 出 了 大 熊 猫 的 早 期 胚 胎。克 隆 大 熊 猫 面 临 的 两个 关 键 问 题 中 的 一 个 已 经 解 决1999年10月15日我 国 也 是 世 界 上 首 例 的 体 细 胞 克 隆 羊 由 中 科 院 发 育生 物 所 与 扬 州 大 学 合 作 在 江 苏 省 扬 州 市 诞 生2000年6月16日西 北 农 林 科 技 大 学 体 细 胞 克 隆 山 羊“元 元”降 生2000年6月18日体 细 胞 克 隆 山
16、 羊“元 元”由 于 肺 部 发 育 缺 陷 死 亡2000年6月22日西 北 农 林 科 技 大 学 体 细 胞 克 隆 山 羊“阳 阳”降 生克隆人的伦理学问题，生物克隆也使“克隆人”在理论上更具有了现实性，这也是克隆技术引起广泛争议的原因所在。多利羊诞生之后，不少西方国家及政界首脑对这一事件作出了反应。总的来讲，多数国家的政府反应强烈，严格禁止对人类使用克隆技术。我国前卫生部部长陈敏章表示中国反对克隆人的试验。1.如果对克隆动物技术的没有限制，克隆人的研究禁令在技术层面上是毫无意义的。目前,美国,英国等对治疗性克隆的研究开绿灯,表明克隆人的研究实际上已经开始.我国也将治疗性克隆研究作为国
17、家973重大项目支持.2.有关克隆人的问题在科学界早已是老生常谈。实际上，自从戈登的研究问世以来，科学家们早已预见到“克隆人”及其可能产生的社会、伦理方面的后果。克隆人的伦理思考 多利羊的出现，标志着又一技术发明开始造福于人类，表明新的技术发明增加了人类驾驭自然的力量，同时也增加了责任与义务。然而,克隆人研究面临的是一片反对声.反对复制人者所提的论点，大多是认为有太多不可预知的危险、无法控制的变化，承担不起失败的代价，但是,我们不可以因噎废食，不可为了反对而夸大危险程度.一破坏人格同一性 有人以为这种人工生殖技术会破坏人类的人格同一性。显然，这是一种误解。即使一个人与其复制品的基因相同，那只表
18、示他们的外貌及其他生理特徵很相似，就像一般的孪生兄弟姐妹那样，却并不表示他们的思想(人格)相同.我们所谓的“自己”其实是被环境塑造出来的。克隆人与核供体是独立的两个人。如果能了解这一点，资本家与政治人物就不会想要利用复制人来延续自己的生命了；基因决定不了一切。(双胞胎)二破坏固有的伦常关系 复制人的养育责任是谁？复制人长大以后是否告知其出身？谁是他的父母？人权、社会地位、法律身分如何定义？令传统的亲子关系产生变化，产生了一些新问题,促成更多的单亲家庭，甚至是同性恋家庭。然而，固有的伦常关系的改变与复制人没有必然联系，单亲家庭与同性恋家庭已开始出现，我们也已经宽容同性恋的存在人类社会本来就是不断
19、发展的,从母系社会看今天的家庭又如何能够接受呢?(同性恋)三生灵涂炭 研究复制人类的最初阶段，将会有许多胚胎因研究失败而被牺牲生命。这涉及什么是生命，什么是人的看法；这可以堕胎的问题相提并论。随意杀人固然是不道德的，但如果胚胎尚不是人，为了医学研究或活动牺牲它们便不算滥杀无辜。当然，胚胎的发展有好几个阶段，在它最初形成的阶段，它的道德地位与细胞等无大不同，但到了后来的阶段，尤其当它成了有意识的胎儿时，我们当然不能随意杀害它。我们为了医疗难道不进行动物实验吗?四滑坡理论 持滑坡理论的人认为，一旦允许复制人的活动，那么，其他类似的，对人类社会有大灾害的人类基因工程活动也不可避免地逐一被允许，而这种
20、趋势一旦开始，就象落于滑坡上,后果是不堪设想的。我们总没有道理面对一切事情，统统看成可以将滑坡理论应用于其上，从而一早就将它看成是洪水猛兽。这样的话，我们什么事情也不可以做。克隆人研究应该就事论事,不能随意延伸,因为量变导致质变.(因噎废食)五扮演上帝 这种观点是部分神学家所喜欢运用的，在应用伦理学中亦并不陌生。历史上教会曾经对新科技，新知识加以排斥，以古老自以为是的神学见解压抑科技研究，日后沦为笑柄。神在历史中没有对于人类的科技发明，作出超自然的干预，但人必须承担闯祸的后果。人类已经扮演的上帝角色还少吗?六违反自然定律 有人以为符合自然定律才是道德的，违反自然定律则是不道德的。由于复制人活动
21、是人工的而非自然的生殖方法，因此，它是不道德的。这种观点很有问题，因为它将自然与道德混为一谈。事实上，符合自然定律不一定是道德的，不符合自然定律的也不一定就不道德.如果一个人因自然欲望而强奸女性，他的行为道德吗?基因工程药物及汽车等，虽不合乎自然，但却往往被应用于道德的用途。七遗传多样性的减少 两个遗传因子相近的人(譬如两兄妹)交配而繁殖后代，后者的生理质素会变得低劣。有人便以此为据，推论社会上复制人越多，则人类的遗传因子上的多样性便会越少，下一代的生理质素便会每况愈下。所以，为了后代，我们便应及早禁止复制人的产生。总体上,克隆人的诞生会导致生物遗传多样性的减少,但是,事实并非那么危言耸听,这
22、个论点亦可商榷。首先，克隆人没有必然产生致病基因,如果有过高的基因突变频率,这表明克隆技术不成熟.相反,克隆技术亦可将一些先天残疾因子在胚胎中剔除，从而提高人的生理质素。其次，在理论上虽然复制人越多，人类的基因的种类越少，但实际上复制人的数目是否会增加到那种地步，可能性是很低的，这必须预设社会上许多人滥用了这种技术。体外受孕、体外受精、试管婴儿等技术今天已可算相当普及,情况如何呢?八出现新类型的罪恶 还有，人们也可预见有了复制人技术后，新类型罪恶亦会随之出现。人们可以设想：诡计多端的罪犯犯事后会以复制人顶罪、新纳粹分子欲复制出多个如希特勒般的狂魔以统治世界、商人会将社会精英的细胞和复制人当商品
23、去售卖、智力正常的人想复制智力较低的人作为奴隶等。这些不是克隆人的本身问题,而只是滥用了复制人技术的可能坏后果.随着人类科技的不断发达，新的类型的罪恶亦层出不穷，这是科技进步的代价。我们不能说由于有被滥用的可能性而完全放弃新科技发展。较明智的做法，是对新科技的应用作出适当的监管和控制。(水能载舟,亦能覆舟)克隆人研究需要的是规范克隆人研究需要的是规范,而不而不是禁令是禁令!治疗性克隆 克隆生物胚胎细胞具有全能分化的能力 患者身体器官,组长损伤能否再生?思路之一:取出细胞,细胞核移植,胚胎发育,定向分化,扩大培养 取出细胞定向分化;体内原位再生研究进展研究进展 软骨组织工程软骨组织工程 骨组织工
24、程骨组织工程 皮肤组织工程皮肤组织工程 肝脏组织工程肝脏组织工程 神经系统组织工程神经系统组织工程 其他其他.趋势：单一向复合趋势：单一向复合人能够真正克隆吗?克隆羊带来的一个重要话题是人能够真正克隆吗?牛顿,爱恩斯坦,达尔文能够再生吗?梦露,邓丽君会不会再现?甚至象希特勒这样的战争狂人会不会重新发动战争?人是具有生物属性和社会属性双重性.基因克隆的全面可能性 人的生活环境和所接受的教育,学习,工作等环境是无法克隆的.人类的基因表达受到环境因素的重要影响.克隆人正向你走来克隆人正向你走来 克隆人在这个世界进入新世纪之后似乎正款款向人类走来,意美权威科学家相继宣布携手共同展开克隆人的努力，英国政府也解除了克隆人类最初级胚胎的禁令，从而打开了一个神秘的克隆人的禁区。怕自己被赝品取代？请注册你的DNA 一美科学家称将在2个月内克隆完人类胚胎,意大利科学家：我要制造完美的克隆婴儿,女记者走进克隆人实验室查出惊人内幕,三位“疯子科学家”执意要开始克隆人
